Падение Напряжения

Расчёт Потери Напряжения На Участке Провода

Каждый провод имеет некоторое сопротивление, поэтому некоторое напряжение всегда теряется между источником и тем, что он питает — падение напряжения это то, сколько именно. Введите материал и сечение провода, ток, который он несёт, его длину в одну сторону и напряжение источника, и этот калькулятор покажет точно, сколько вольт (и какой процент) теряется на этом участке.

Это важнее всего на более длинных участках проводов — гаражный или сарайный субщит, удлинительная цепь или обратная магистраль солнечной батареи к инвертору — где слишком большое падение напряжения может привести к тусклому свету, более горячей и менее эффективной работе двигателей, а также к сбоям другого оборудования, даже если оно всё ещё технически получает питание.

Формула

$$\text{Падение Напряжения} = \frac{2 \times \vA{K} \times \vB{\text{Ток}} \times \vC{\text{Длина В Одну Сторону}}}{\vD{\text{Круговые Милы}}}$$

• K — константа удельного сопротивления, специфичная для материала провода (медь или алюминий) — давнее, стабильное физическое свойство, которое не меняется со временем.
• Круговые Милы — площадь поперечного сечения сечения провода, взятая из стандартной справочной таблицы AWG (Американский стандарт сечения проводов).
• Коэффициент 2 учитывает путь туда и обратно, который фактически проходит ток — к нагрузке через один проводник и обратно через другой — хотя вы вводите только расстояние в одну сторону.

Пример Расчёта

Медный провод 12 AWG, несущий 20 ампер на участке 50 футов в одну сторону в цепи 120 вольт:

1. Медный провод 12 AWG имеет площадь поперечного сечения 6 530 круговых мил, а константа K меди равна 12,9.
2. Падение напряжения: $\frac{2 \times 12.9 \times 20 \times 50}{6,530} \approx 3,95 \text{ вольт}$.
3. В процентах от источника: $3,95 \div 120 \times 100 \approx 3,29\%$ — чуть выше общепринятой рекомендации в 3% для ответвлённой цепи, что означает, что стоит рассмотреть более толстое сечение или более короткий участок.

Ключевые Факторы, Которые Следует Учитывать

• Меньший номер AWG означает БОЛЕЕ ТОЛСТЫЙ провод, что является частым источником путаницы. Нумерация сечения проводов идёт в направлении, противоположном интуиции — провод 10 AWG физически толще и имеет меньшее сопротивление, чем провод 14 AWG, поэтому увеличение сечения провода для снижения падения напряжения означает выбор МЕНЬШЕГО номера сечения, а не большего.
• Медный и алюминиевый провода имеют существенно разное удельное сопротивление, что меняет падение напряжения при том же сечении и длине. Алюминий обладает заметно более высоким сопротивлением, чем медь, поэтому алюминиевый участок требует более толстого сечения, чем медный, чтобы достичь такого же падения напряжения на одинаковом расстоянии — всегда уточняйте, какой материал фактически используется, прежде чем выбирать сечение на основе расчёта падения напряжения.
• Чрезмерное падение напряжения вызывает реальные, накопительные проблемы помимо просто более тусклого света. Двигатели, работающие при пониженном напряжении, потребляют больше тока для компенсации, что генерирует дополнительное тепло и сокращает срок их службы — именно поэтому падение напряжения — это реальная проблема долговечности оборудования и безопасности, а не просто незначительная придирка к эффективности.
• Общепринятые рекомендации в 3% (ответвлённая цепь) и 5% (комбинированная питающая и ответвлённая цепь) падения напряжения происходят из собственных рекомендаций Национального электротехнического кодекса, а не являются жёстким законодательным ограничением в большинстве юрисдикций. Эти проценты — широко соблюдаемые ориентиры лучшей практики для обеспечения адекватного напряжения оборудования — всегда проверяйте требования местных электротехнических норм для всего, что выходит за рамки справочной оценки для самостоятельной работы, особенно для разрешённой электроустановки.

Частые Ошибки

• Ввод длины провода в оба конца вместо расстояния в одну сторону. Формула этого калькулятора уже внутренне удваивает длину, учитывая обратный проводник — ввод уже удвоенной длины завышает падение напряжения в 2 раза.
• Путаница с тем, в каком направлении идут номера AWG. Предположение, что больший номер сечения означает более крупный провод с меньшим сопротивлением, неверно — провод 10 AWG толще (и имеет меньшее падение напряжения), чем провод 14 AWG, а не наоборот.
• Использование константы удельного сопротивления меди для алюминиевого участка или наоборот. Два материала имеют существенно разное сопротивление, поэтому подстановка константы неверного материала даёт оценку падения напряжения, которая не соответствует фактически установленному проводу.

Полезно Знать

• Подбираете сечение провода для обратной магистрали солнечной батареи к инвертору? Калькулятор Размера Солнечной Системы и Калькулятор Экономии от Солнечных Панелей помогают спланировать систему, для которой этот провод будет фактически передавать энергию.
• Хотите напрямую перепроверить связь между током и сопротивлением с помощью закона Ома? Калькулятор Закона Ома находит напряжение, ток или сопротивление по двум другим значениям.