電圧降下計算機
// 電圧降下を計算し、最適な電線サイズを選択 //
電圧降下を3%未満に抑えるため、より太い電線ゲージまたは短い配線長をご検討ください。
電線抵抗リファレンス (NEC第9章表8)
75°C動作温度における1,000フィートあたりのオーム抵抗値。これらの値は、電気回路設計における正確な電圧降下計算に不可欠です。
| AWGサイズ | 銅(Ω/1000ft) | アルミニウム(Ω/1000ft) | 一般的な用途 |
|---|---|---|---|
| 14 AWG | 3.07 | 5.06 | 照明回路(15A) |
| 12 AWG | 1.93 | 3.18 | 一般コンセント(20A) |
| 10 AWG | 1.21 | 1.99 | 乾燥機、温水器(30A) |
| 8 AWG | 0.764 | 1.26 | レンジ、EV充電器(40-50A) |
| 6 AWG | 0.491 | 0.808 | サブパネル、HVAC(55-65A) |
| 4 AWG | 0.308 | 0.508 | 大型家電(70-85A) |
| 2 AWG | 0.194 | 0.319 | 引込口(95-115A) |
| 1/0 AWG | 0.122 | 0.201 | 主幹(125-150A) |
| 4/0 AWG | 0.0608 | 0.100 | 大規模引込(180-230A) |
電気回路における電圧降下の理解
電圧降下は電気回路設計において最も重要な要素の一つであり、電気技師、エンジニア、電気設備に携わるすべての人にとって必須の知識です。電流が導体を流れると、導体の抵抗により電気エネルギーの一部が熱に変換されます。このエネルギー損失は、電源と負荷の間の電圧低下として現れます。
モーター故障
過熱と失速
照明の暗さ
ちらつきと出力低下
エネルギー浪費
電線の熱損失
規格違反
検査不合格
米国電気工事規程(NEC)要件
NFPA 70米国電気工事規程は、NEC 210.19(A)および215.2(A)に基づき、許容される電圧降下レベルに関する推奨事項を提供しています NFPA 70 National Electrical Code:
3%
分岐回路
配電盤からコンセント、照明、電気機器へ
3%
幹線回路
引込口から配電盤へ
5%
合計
電源から負荷までの幹線+分岐
注: これらは必須要件ではなく推奨事項ですが、業界のベストプラクティスを表しています。多くの地方自治体がこれらの制限を施行しており、検査官は通常、これらを超える設置を指摘します。
電圧降下計算式
単相回路
VD = 2 × I × R × L ÷ 1000
• 係数2=往復距離
• 120Vおよび240V単相で使用
三相回路
VD = √3 × I × R × L ÷ 1000
• √3 ≈ 1.732 相係数
• 208V、480V三相で使用
| 変数 | 説明 | 単位 |
|---|---|---|
| VD | 電圧降下 | ボルト(V) |
| I | 電流(負荷電流) | アンペア(A) |
| R | 電線抵抗(NEC表8より) | Ω/1000フィート |
| L | 片道電線長 | フィート(ft) |
電圧降下に影響する主要因子
電線ゲージ(AWG)
太い電線(AWG番号が小さい)は抵抗が低くなります。10 AWGは12 AWGより約40%抵抗が少なくなります。電線ゲージの増加は、過度な電圧降下に対する最も一般的な解決策です。
電線長
電圧降下は長さに比例して増加します。100フィートの配線は50フィートの配線の2倍の電圧降下があります。別棟への長距離配線には慎重な計算が必要です。
負荷電流
高電流=大きな電圧降下。EV充電器や溶接機などの大電流用途は、特に電圧降下の問題に敏感です。
導体材質
銅はアルミニウムの約61%の抵抗です。アルミニウムは同等の性能のために2サイズ大きいAWGが必要ですが、大型幹線ではコストが低くなります。
電圧降下を低減する実践的戦略
| 戦略 | 効果 | 最適な用途 |
|---|---|---|
| 電線ゲージの増加 | サイズごとに約26%減少 | 長距離配線、大電流負荷 |
| 配線長の短縮 | 比例減少 | 新築、レイアウト計画 |
| 高電圧の使用 | 240Vは120Vの半分の%降下 | 高出力機器 |
| サブパネルの追加 | 分岐回路長を削減 | ガレージ、作業場、別棟 |
| 銅の使用(アルミニウムと比較) | 約39%低抵抗 | 改修、限られた配管スペース |
| 並列導体 | 抵抗が半減(2本の導体) | 大規模引込 |
一般的な電圧降下シナリオ
独立ガレージ作業場
100 ft
距離
50A
サブパネル
240V
電圧
4 AWG
推奨
6 AWGで3.4%降下(不合格)。4 AWGで2.1%に減少(合格)。電動工具や溶接に適しています。
レベル2 EV充電器
80 ft
距離
40A
負荷
240V
電圧
8 AWG
最小
8 AWG、80フィート=2.9%(許容範囲)。120フィートでは6 AWGへのアップグレードが必要。詳細は EV充電器配線ガイド.
農業用灌漑ポンプ
500 ft
距離
20A
負荷
240V
電圧
4 AWG
最小
長距離農業配線には大幅な電線サイジングが必要です。4 AWGで降下を5%未満に維持。太陽光発電システムのサイジングニーズも考慮してください。
正確な電圧降下計算が重要な理由
機器性能
モーターや機器は指定された電圧範囲内で動作します。低電圧は非効率、過熱、早期故障を引き起こします。
エネルギー効率
電圧降下=熱としてのエネルギー浪費。降下が大きいほど電気代が高くなり、二酸化炭素排出量が増加します。
規格準拠
多くの管轄区域がNEC推奨事項を施行しています。検査不合格はプロジェクトを遅延させ、高額な修正を必要とします。
許容される電圧降下率は何パーセントですか?
NECは分岐回路で最大3%、幹線と分岐回路の合計で5%の電圧降下を推奨しています。ただし、敏感な電子機器の場合、2%以下のより低い電圧降下が望ましい場合があります。
電圧降下はLED照明にどのように影響しますか?
LED照明は一般的に白熱電球よりも電圧変動に対して耐性があります。ただし、大幅な電圧降下は依然として暗さ、色温度の変化、寿命の短縮を引き起こす可能性があります。照明回路では電圧降下を3%未満に保ってください。
銅線とアルミニウム線のどちらを使用すべきですか?
銅は抵抗が低く、ほとんどの用途で推奨されます。アルミニウムは大型幹線や引込口でコスト効率が良いですが、より大きな電線サイズが必要です(通常、同じ許容電流の場合、銅より2サイズ大きいAWG番号)。
モーター回路の電圧降下はどのように計算しますか?
モーター回路の場合、モーター銘板の全負荷電流定格を使用します。モーター始動時には一時的に電圧降下が高くなる可能性がありますが、運転電圧は定格電圧の3%以内を維持する必要があります。
配管の種類は電圧降下に影響しますか?
配管の種類(EMT、PVC、リジッド)は電圧降下に直接影響しません。ただし、放熱に影響を与える可能性があり、それが導体抵抗に間接的に影響します。鋼製配管は、磁気効果によりAC回路に追加のインピーダンスを導入する場合があります。
公式規格および追加の技術情報については、これらの権威ある情報源を参照してください: