Kalkulator spadku napięcia i doboru przewodu
Każdy przewodnik ma rezystancję, więc część napięcia jest tracona, gdy prąd płynie od tablicy rozdzielczej do odbiornika. Na krótkiej trasie ta strata jest pomijalna; na długiej trasie, przy dużym prądzie lub w instalacji niskonapięciowej może być na tyle duża, że przygasza oświetlenie, przegrzewa kabel oraz uniemożliwia prawidłową pracę silników i elektroniki. Dobór przewodu tak, aby ta strata mieściła się w akceptowalnym limicie, jest właśnie celem sprawdzania spadku napięcia.
Ten kalkulator działa na dwa sposoby. W trybie Sprawdź spadek przyjmuje przekrój przewodu i podaje spadek na trasie w woltach oraz procentach, wraz z oceną spełnia/nie spełnia względem dopuszczalnego limitu. W trybie Dobierz przewód przeszukuje katalog przewodów i zwraca najmniejszy przekrój, który utrzymuje spadek w zadanej granicy. Obsługuje miedź lub aluminium, AWG lub mm² oraz układ jednofazowy, trójfazowy lub prąd stały — jednostki imperialne lub metryczne, wszystko w Twojej przeglądarce.
Czym jest spadek napięcia?
Spadek napięcia to obniżenie napięcia między zasilaniem a odbiornikiem spowodowane rezystancją przewodów przenoszących prąd. Zgodnie z prawem Ohma spadek jest proporcjonalny do prądu, do rezystancji przewodu na jednostkę długości oraz do długości trasy — rośnie więc wraz z dłuższym kablem, większym obciążeniem lub cieńszym przewodem. Ponieważ prąd płynie do odbiornika i z powrotem, obliczenie uwzględnia drogę w obie strony, a nie tylko długość w jedną stronę.
Ma to znaczenie, ponieważ odbiornik odbiera napięcie zasilania pomniejszone o ten spadek. Żarówki świecą słabiej, a ich nagrzane żarniki starzeją się szybciej; silniki pobierają więcej prądu i pracują cieplej, aby uzyskać tę samą moc; czuła elektronika może się resetować lub działać nieprawidłowo. Nadmierny spadek marnuje też energię w postaci ciepła w samym kablu. Dlatego przepisy zalecają utrzymanie spadku na poziomie kilku procent — najczęściej 3% na obwodzie odbiorczym i 5% łącznie — a to właśnie cel, względem którego sprawdza to narzędzie.
Wzór na spadek napięcia
Spadek to bezpośrednie zastosowanie prawa Ohma na całej trasie. Pomnóż prąd obciążenia przez rezystancję przewodu dla drogi w obie strony, a otrzymasz utracone wolty; podziel przez napięcie zasilania, aby wyrazić to jako procent. Jedynymi niuansami są współczynnik fazowy — 2 dla układu jednofazowego i prądu stałego, √3 dla trójfazowego — oraz to, że rezystancja jest podana w tabelach na 1000 jednostek długości, więc jest skalowana przez ÷1000.
Oba tryby są zbudowane na tych samych dwóch przejrzystych wzorach — bez czarnej skrzynki.
Spadek napięcia
Vdrop = k × I × (R ÷ 1000) × L- I to prąd obciążenia w amperach; L to długość trasy w jedną stronę (ft dla AWG, m dla mm²).
- R to tabelaryczna rezystancja przewodu — Ω na 1000 ft dla AWG, Ω na km dla mm² — dlatego jest skalowana przez ÷1000.
- k to współczynnik fazowy: 2 dla układu jednofazowego i prądu stałego, √3 ≈ 1,732 dla trójfazowego. Uwzględnia on drogę w obie strony, dlatego wpisujesz tylko długość w jedną stronę.
Spadek procentowy i napięcie na odbiorniku
%VD = Vdrop ÷ V × 100 · Vload = V − Vdrop- V to napięcie systemowe (znamionowe); %VD to wartość, którą test spełnia/nie spełnia porównuje z Twoim dopuszczalnym limitem.
- Napięcie na odbiorniku to po prostu zasilanie pomniejszone o spadek — napięcie, które faktycznie otrzymuje urządzenie.
Rezystancja przewodu i dopuszczalne limity
Kalkulator zawiera wartość rezystancji dla każdego przekroju przewodu w obu systemach: rozmiary AWG w omach na 1000 stóp (NEC Chapter 9, Table 8, przy 75 °C) i rozmiary mm² w omach na kilometr (IEC 60228, przy 20 °C). Mniejszy przekrój oznacza wyższą rezystancję i większy spadek, dlatego zwiększenie przekroju jest zwykłym rozwiązaniem, gdy trasa nie przechodzi testu. Aluminium ma wyższą rezystancję niż miedź przy tym samym przekroju, więc przewód aluminiowy powoduje większy spadek napięcia niż jego miedziany odpowiednik.
Poniższe limity dopuszczalnego spadku są kryterium oceny spełnia/nie spełnia. Są to zalecenia, nie zawsze obowiązkowe przepisy, a ostateczny głos ma lokalne prawo lub jurysdykcja właściwa dla Twojej instalacji.
Rezystancja prądu stałego dla popularnych przewodów AWG, miedzianych i aluminiowych, w omach na 1000 stóp (NEC Chapter 9, Table 8, 75 °C). Cieńszy przewód ma wyższą rezystancję i większy spadek napięcia; aluminium zawsze znajduje się powyżej miedzi przy tym samym przekroju.
| Rozmiar | Miedź (Ω/kft) | Aluminium (Ω/kft) | ≈ Metryczny |
|---|---|---|---|
| 14 AWG | 3,07 | 5,06 | ≈ 2.5 mm² |
| 12 AWG | 1,93 | 3,18 | ≈ 4 mm² |
| 10 AWG | 1,21 | 2,00 | ≈ 6 mm² |
| 8 AWG | 0,764 | 1,26 | ≈ 10 mm² |
| 6 AWG | 0,491 | 0,808 | ≈ 16 mm² |
| 4 AWG | 0,308 | 0,508 | ≈ 25 mm² |
| 2 AWG | 0,194 | 0,319 | ≈ 35 mm² |
| 1/0 AWG | 0,122 | 0,201 | ≈ 50 mm² |
| 2/0 AWG | 0,0967 | 0,159 | ≈ 70 mm² |
| 4/0 AWG | 0,0608 | 0,100 | ≈ 95–120 mm² |
| 250 kcmil | 0,0515 | 0,0847 | — |
Zalecane limity, względem których sprawdza kalkulator. 3% to zarówno wartość NEC dla obwodów odbiorczych, jak i wartość IEC/BS 7671 dla oświetlenia — najlepsza pojedyncza wartość domyślna dla obu systemów.
| Limit | Dotyczy | Podstawa prawna |
|---|---|---|
| 3% | Obwody odbiorcze; obwody oświetleniowe | NEC 210.19 (uwaga informacyjna); IEC 60364-5-52 Annex G; BS 7671 |
| 5% | Obwody zasilające; inne odbiory; łączny spadek zasilania i obwodu odbiorczego | NEC 215.2 (uwaga informacyjna); IEC 60364-5-52; BS 7671 |
| 6% / 8% | Instalacje zasilane z własnego źródła (własny transformator lub agregat prądotwórczy) | IEC 60364-5-52 Annex G; BS 7671 (oświetlenie / inne zastosowania) |
Przykład obliczeniowy
Jednofazowy obwód odbiorczy przy domyślnych danych kalkulatora. Twoje własne wartości będą inne po ustawieniu materiału, długości, prądu i napięcia dla Twojej trasy — wskaźnik spadku i drabinka przekrojów przewodu aktualizują się na bieżąco podczas wpisywania.
Miedź, 12 AWG, długość w jedną stronę 100 ft, obciążenie 20 A, 120 V jednofazowe, sprawdzone względem dopuszczalnego spadku 3%.
- Dane
- Przewód miedziany, 12 AWG (R = 1,93 Ω/kft)
- Długość w jedną stronę 100 ft, obciążenie 20 A, 120 V, jednofazowe (k = 2)
- Dopuszczalny spadek 3%
- Kroki
- Vdrop = 2 × 20 × (1,93 ÷ 1000) × 100 = 7,72 V
- %VD = 7,72 ÷ 120 × 100 = 6,43% → nie spełnia limitu 3%
- Napięcie na odbiorniku = 120 − 7,72 = 112,28 V
- Zwiększenie przekroju: 8 AWG daje 3,06 V (2,55%) → najmniejszy przekrój spełniający wymóg przy 3%
- Wynik
- Spadek 6,43% — nie spełnia limitu 3%. Najmniejszy spełniający przekrój miedziany to 8 AWG (2,55%).
Jak sprawdzić lub dobrać przewód za pomocą tego kalkulatora
- Wybierz jednostki i trybWybierz jednostki imperialne (AWG, stopy) lub metryczne (mm², metry), a następnie Sprawdź spadek, aby przetestować znany przekrój, lub Dobierz przewód, aby znaleźć minimum.
- Wprowadź dane obwoduUstaw materiał przewodu, długość trasy w jedną stronę, prąd obciążenia, napięcie systemowe oraz fazę (1-fazowy, 3-fazowy lub DC).
- Ustaw dopuszczalny spadekZachowaj domyślne 3%, wybierz gotowy próg 5% lub wpisz własny limit, na przykład 6% dla instalacji zasilanej z własnego źródła.
- Odczytaj wynikTryb Sprawdź pokazuje spadek w woltach i procentach wraz z oceną spełnia/nie spełnia; tryb Dobierz zwraca najmniejszy spełniający przewód. Wskaźnik spadku i drabinka przekrojów przewodu wizualizują oba wyniki.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest spadek napięcia?
Spadek napięcia to napięcie tracone na rezystancji przewodu między zasilaniem a odbiornikiem. Rośnie wraz z dłuższą trasą, wyższym prądem lub cieńszym przewodem i oznacza, że odbiornik otrzymuje mniej niż napięcie znamionowe. Utrzymanie go w granicach kilku procent zapobiega przygasaniu świateł, przegrzewaniu kabla i słabej pracy silników.
Jaki spadek napięcia jest dopuszczalny?
Typowe zalecenia to 3% na obwodzie odbiorczym lub oświetleniowym oraz 5% dla obwodów zasilających lub łącznej sumy. Pochodzą one z uwag informacyjnych NEC oraz IEC 60364-5-52 / BS 7671; instalacje zasilane z własnego źródła dopuszczają 6%/8%. Są to zalecenia, a nie uniwersalne wymogi, więc zweryfikuj limit egzekwowany przez lokalne przepisy.
Czy kalkulator obsługuje miedź i aluminium?
Tak. Wybierz materiał przewodu, a kalkulator zastosuje odpowiadającą mu rezystancję. Aluminium ma wyższą rezystancję niż miedź przy tym samym przekroju, więc powoduje większy spadek napięcia — spodziewaj się konieczności zwiększenia przekroju przewodu aluminiowego o jeden lub więcej rozmiarów w porównaniu z miedzią dla tej samej trasy.
Czy kalkulator sprawdza też obciążalność prądową?
Nie. To wyłącznie obliczenie spadku napięcia. Nie sprawdza obciążalności prądowej przewodu, zabezpieczenia nadprądowego ani pełnej zgodności z przepisami. Przewód, który spełnia test spadku, może nadal być zbyt mały dla prądu znamionowego obwodu, dlatego zweryfikuj obciążalność osobno zgodnie z lokalnymi przepisami.
A co z układem jednofazowym, trójfazowym i prądem stałym?
Ustawienie fazy zmienia mnożnik stosowany do długości w jedną stronę: 2 dla układu jednofazowego i prądu stałego (prąd płynie tam i z powrotem przez dwa przewody) oraz √3 ≈ 1,732 dla trójfazowego układu międzyprzewodowego. Wybierz fazę odpowiadającą Twojemu obwodowi i wpisz długość trasy w jedną stronę — droga powrotna jest uwzględniana automatycznie.