Калькулятор падіння напруги та перерізу провідника
Кожен провідник має опір, тому частина напруги втрачається, поки струм рухається від щита до навантаження. На короткій лінії ця втрата незначна; на довгій лінії, за великого струму або в низьковольтній мережі вона може бути настільки великою, що приглушує світло, перегріває кабель і заважає нормальній роботі двигунів та електроніки. Мета перевірки падіння напруги — підібрати переріз провідника так, щоб ця втрата залишалася в межах прийнятого порогу.
Цей калькулятор працює у два способи. У режимі перевірки він бере переріз провідника й показує падіння на лінії у вольтах і у відсотках, з висновком «проходить/не проходить» відносно вашого допустимого порогу. У режимі підбору він шукає в каталозі провідників найменший переріз, що утримує падіння в межах вашої цілі. Він працює з міддю чи алюмінієм, AWG чи мм², однофазним, трифазним чи постійним струмом — в імперській чи метричній системі, повністю у вашому браузері.
Що таке падіння напруги?
Падіння напруги — це зменшення напруги між джерелом живлення й навантаженням, спричинене опором провідників, якими проходить струм. За законом Ома падіння пропорційне струму, опору провідника на одиницю довжини й довжині лінії — тож воно зростає з довшим кабелем, більшим навантаженням або тоншим провідником. Оскільки струм тече до навантаження й назад, у розрахунку використовують шлях в обидва боки, а не лише довжину в один бік.
Це важливо, бо навантаження отримує напругу джерела мінус це падіння. Лампи світять тьмяніше, а гарячіші нитки розжарення старіють швидше; двигуни споживають більший струм і нагріваються сильніше, щоб видати ту саму потужність; чутлива електроніка може перезавантажуватися чи давати збої. Надмірне падіння також витрачає енергію на тепло в самому кабелі. Тому норми рекомендують утримувати падіння в межах кількох відсотків — найчастіше 3% на відгалужувальному колі та 5% загалом, — і саме на цю ціль перевіряє цей інструмент.
Формула падіння напруги
Падіння — це пряме застосування закону Ома до всієї лінії. Помножте струм навантаження на опір провідника для шляху в обидва боки — і отримаєте втрачені вольти; поділіть на напругу джерела, щоб виразити у відсотках. Єдині нюанси — коефіцієнт фази (2 для однофазного струму та постійного струму, √3 для трифазного) і те, що опір наводиться на кожні 1000 одиниць довжини, тож масштабується діленням на 1000.
Обидва режими побудовані на одних і тих самих двох прозорих формулах — жодної «чорної скриньки».
Падіння напруги
Vdrop = k × I × (R ÷ 1000) × L- I — струм навантаження в амперах; L — довжина лінії в один бік (фути для AWG, метри для мм²).
- R — табличний опір провідника: Ом на 1000 футів для AWG, Ом на кілометр для мм² — тому масштабується діленням на 1000.
- k — коефіцієнт фази: 2 для однофазного струму й постійного струму, √3 ≈ 1,732 для трифазного. Він враховує шлях в обидва боки, тож ви вводите лише довжину в один бік.
Падіння у відсотках і напруга на навантаженні
%VD = Vdrop ÷ V × 100 · Vload = V − Vdrop- V — напруга мережі (номінальна); %VD — це те, що перевірка «проходить/не проходить» порівнює з вашим допустимим порогом.
- Напруга на навантаженні — це просто напруга джерела мінус падіння: та напруга, яку фактично отримує обладнання.
Опір провідника й допустимі межі
Калькулятор містить значення опору для кожного перерізу провідника в кожній системі: перерізи AWG в омах на 1000 футів (NEC Chapter 9, Table 8, за 75 °C) і перерізи мм² в омах на кілометр (IEC 60228, за 20 °C). Менший переріз означає вищий опір і більше падіння, тому підвищення перерізу — звичайне рішення, коли лінія «не проходить». Алюміній має вищий опір за мідь того самого перерізу, тож алюмінієвий провідник дає більше падіння напруги, ніж мідний еквівалент.
Наведені нижче межі допустимого падіння — це те, відносно чого вимірюється «проходить/не проходить». Це рекомендації, а не завжди обов'язкові правила, і остаточне рішення залишається за вашою місцевою нормою або юрисдикцією, що регулює ваш об'єкт.
Опір постійному струму для поширених провідників AWG, мідь та алюміній, в омах на 1000 футів (NEC Chapter 9, Table 8, 75 °C). Тонший провідник має вищий опір і дає більше падіння напруги; алюміній завжди вищий за мідь для того самого перерізу.
| Переріз | Мідь (Ом/kft) | Алюміній (Ом/kft) | ≈ Метричний |
|---|---|---|---|
| 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 | — |
Рекомендовані межі, з якими звіряється калькулятор. 3% — це водночас показник відгалужувального кола за NEC і показник освітлення за IEC/BS 7671 — найкраще типове значення для обох систем норм.
| Межа | Застосовується до | Нормативна основа |
|---|---|---|
| 3% | Відгалужувальні кола; освітлювальні кола | NEC 210.19 (інформаційна примітка); IEC 60364-5-52 Annex G; BS 7671 |
| 5% | Живильні лінії; інші навантаження; сумарно живильна лінія + відгалуження | NEC 215.2 (інформаційна примітка); IEC 60364-5-52; BS 7671 |
| 6% / 8% | Установки з власним джерелом живлення (власний трансформатор чи генератор) | IEC 60364-5-52 Annex G; BS 7671 (освітлення / інше застосування) |
Розв'язаний приклад
Однофазне відгалужувальне коло з вихідними даними калькулятора за замовчуванням. Ваші власні числа відрізнятимуться, щойно ви задасте матеріал, довжину, струм і напругу для своєї лінії — шкала падіння та шкала перерізів провідника оновлюються наживо під час вводу.
Мідь, 12 AWG, довжина в один бік 100 футів, навантаження 20 А, 120 В однофазний струм, перевірка за допустимого падіння 3%.
- Дано
- Мідний провідник, 12 AWG (R = 1,93 Ом/kft)
- Довжина в один бік 100 футів, навантаження 20 А, 120 В, однофазний струм (k = 2)
- Допустиме падіння 3%
- Кроки
- Vdrop = 2 × 20 × (1,93 ÷ 1000) × 100 = 7,72 В
- %VD = 7,72 ÷ 120 × 100 = 6,43% → не проходить межу 3%
- Напруга на навантаженні = 120 − 7,72 = 112,28 В
- Підвищення перерізу: 8 AWG дає 3,06 В (2,55%) → найменший переріз, що проходить за 3%
- Результат
- Падіння 6,43% — не проходить за 3%. Найменший придатний мідний переріз — 8 AWG (2,55%).
Як перевірити або підібрати переріз провідника цим калькулятором
- Оберіть одиниці й режимВиберіть імперську систему (AWG, фути) чи метричну (мм², метри), а потім режим «Перевірити падіння», щоб перевірити відомий переріз, або «Підібрати переріз», щоб знайти мінімальний.
- Введіть параметри колаЗадайте матеріал провідника, довжину лінії в один бік, струм навантаження, напругу мережі та фазу (однофазний, трифазний або постійний струм).
- Задайте допустиме падінняЗалиште значення 3% за замовчуванням, оберіть варіант 5% або введіть власну межу, наприклад 6% для установки з власним джерелом живлення.
- Прочитайте результатРежим перевірки показує падіння у вольтах і відсотках із висновком «проходить/не проходить»; режим підбору повертає найменший придатний провідник. Шкала падіння та шкала перерізів провідника візуалізують обидва результати.
Часті запитання
Що таке падіння напруги?
Падіння напруги — це напруга, втрачена на опорі провідника між джерелом живлення й навантаженням. Воно зростає з довшою лінією, більшим струмом або тоншим провідником і означає, що обладнання отримує менше за номінальну напругу. Утримання його в межах кількох відсотків запобігає тьмяному світлу, перегріву кабелю та слабкій роботі двигунів.
Яке падіння напруги є допустимим?
Поширені рекомендації — 3% на відгалужувальному чи освітлювальному колі та 5% для живильних ліній або сумарного значення. Вони походять з інформаційних приміток NEC та з IEC 60364-5-52 / BS 7671; установки з власним джерелом живлення допускають 6%/8%. Це рекомендації, а не універсальні обов'язкові норми, тож уточнюйте межу, яку встановлює ваш місцевий кодекс.
Чи працює він з міддю та алюмінієм?
Так. Оберіть матеріал провідника, і калькулятор використає відповідний опір. Алюміній має вищий опір за мідь того самого перерізу, тому дає більше падіння напруги — очікуйте, що алюмінієвий провідник доведеться взяти на один-два розміри більшим за мідний для тієї самої лінії.
Чи перевіряє він ще й допустимий струм?
Ні. Це розрахунок лише падіння напруги. Він не перевіряє допустимий струм провідника (струмонесучу здатність), захист від перевантаження чи повну відповідність нормам. Провідник, що проходить перевірку падіння, усе одно може мати недостатній переріз для номінального струму кола, тож окремо підтвердьте допустимий струм за вашим місцевим кодексом.
А як щодо однофазного, трифазного струму й постійного струму?
Налаштування фази змінює множник, застосований до довжини в один бік: 2 для однофазного струму й постійного струму (струм тече туди й назад двома провідниками) і √3 ≈ 1,732 для трифазного лінійного струму. Оберіть фазу, що відповідає вашому колу, і введіть довжину лінії в один бік — шлях в обидва боки калькулятор враховує сам.