Rekenen aan elektriciteit kabels
Bij het installeren van eigen energie opwekkende installaties (die eigenlijk energie omzettende installaties zouden moeten heten) heb je wat rekenwerk te doen. Voor dit rekenen zijn een aantal handige formules verzonnen door slimme heren.
De meest voorkomende vragen zullen gaan over kabel weerstand, hoe dik moet een kabel van b.v. Een watermolen op 100 meter afstand van je huis nu zijn om accu's die in de schuur staan te laden. Enkele gouden regels voor kabels :
(1)Des te langer de kabel, des te groter de weerstand (2) Des te dikker de kabel (ader) des te kleiner de weerstand
Om kabel weerstand te berekenen gebruik je de volgende formule: R=(p*l)/A
R= weerstand (in ohm) p= soortelijke weerstand (in ohm*meter) l= lengte van de kabel (meestal 2x de lengte omdat een kabel van 100 meter 2 aders van 100 meter in zich heeft) (in meters) A= oppervlakte in m2 (1*10 tot de macht -6 is 1 mm2. Een kabel van 2,5mm2 voer je in een rekenmachine dus zo in: 2,5*exp-6)
De soortelijke weerstanden van de meest gebruikte aders:
Zacht koper :0,0167 ohm*mm2/m Hard koper : 0,0175 ohm*mm2/m aluminium : 0,03 ohm* mm2/m ijzerdraad: 0,13 ohm*mm2/m
Soortelijke weerstand is afhankelijk van de temperatuur, in de regel gaan de stoffen die als geleider gebruikt worden meer weerstand geven naarmate ze heter worden, kabels worden heet als ze teveel weerstand bieden aan een stroom. Een te krap berekende kabel zal dus steeds heter en heter worden tot de stop springt (die volgens dit principe werkt). Als er geen stop in het systeem is aangebracht zullen ze door gaan tot de kabel uiteindelijk smelt, tegen die tijd gaat je huis ook in vlammen op.
Een te groot berekende stop kan later smelten dan je kabels, dat zorgt voor brand en ellende.
Rekenen met temperatuur en weerstand is in principe niet nodig voor kabels die in de buitenlucht hangen/liggen en hun warmte af kunnen staan aan hun omgeving. Mocht dit niet zo zijn kun je de volgende formule toepassen om de weerstand te berekenen over een kabel die opwarmt:
Rt=Ro*(1+a*Delta T)
Rt= weerstand bij temperatuurverschil in Ohm Ro is weerstand bij 0 Celsius in Ohm (De uitkomst uit de vorige formule die je voor kabelweerstand hebt gebruikt) a= temperatuurscoefficient ((1/K) Delta T is het temperatuurs verschil (tussen 0 Celsius en de temperatuur waar je naar wil rekenen)(in C of K)
De temperatuur coëfficiënten van de meest gebruikte ader materialen:
Zacht koper : 0,0037 Hard koper : 0,0037 Aluminium : 0,0038 Ijzerdraad : 0,0046
Het kan voorkomen dat je verschillende kabels gebruikt, kabels van verschillende lengtes en materialen, omdat je die simpelweg nog had liggen. Als je deze kabels in serie (dus in elkaars verlengde) aansluit mag je de volgende formule gebruiken:
Rt=R1+R2+R3.. enz Weerstand totaal = weerstand kabel 1+ weerstand kabel 2 + weerstand kabel 3 etc. (houd rekening met de kabel met de hoogste weerstand, alle gebruikte kabels moeten geschikt zijn voor gebruik in de installatie, je kunt dus een dunne kabel in een serie schakeling niet compenseren met een dikke)
Als je de kabels parallel gebruikt (dus naast elkaar) kun je de volgende formule voor weerstand gebruiken:
1/R totaal= (1/R1) +(1/R2)+(1/R3)+.. etc
Het antwoord dat je rekenmachine nu geeft is een half antwoord het uiteindelijke antwoord is dus 1/ uitkomst van bovenstaande formule. (in Ohm)
In een paralel schakeling gaat de grootste stroom door de kleinste weerstand, de kleinste stroom gaat dan door de grootste weerstand. Rommelen met parallel schakelingen kun je beter niet doen als je niet er thuis bent in de stof. Het is dan dus beter om 1 kabel te kopen van de goeie dikte, materiaal en lengte dan b.v. 3 kabels die je nog hebt liggen van variërende diktes, lengtes of stoffen te gebruiken.
Weerstand is een belangrijk onderdeel in je installatie, de energie die je uiteindelijk nuttig kunt gebruiken is afhankelijk van de weerstanden die je onderweg naar de gebruiker (in ons voorbeeld de acculader) tegenkomt. Het effect van weerstand kun je voor jezelf uitproberen door te spelen met de volgende formules:
U=I*R I=U/R R=U/I
U= spanning (in Volts) I= stroom (in Ampère) R= weerstand (in Ohms)
Neem een vaste spanning, speel met de waarde voor weerstand en bekijk wat er gebeurt met de waarde van stroom ( de Ampères )
Elektrisch vermogen = stroom*spanning (P=U*I)