電圧降下とは?
電圧降下とは、導体が持つ電気抵抗によって、ケーブルの両端で電圧が下がる現象のことです。電線に電流が流れると一部のエネルギーが熱として失われるため、負荷側で使える電圧は電源側よりも低くなります。電圧降下が大きすぎると、照明が暗くなったり、モーターが過熱したり、機器が正常に動作しなくなったりします。本ツールはメートル単位(SI)で計算するため国際的に利用でき、多くの電気規格では公称電圧の3〜5%以内に抑えることが推奨されています。
使い方
まず導体の材質(銅またはアルミニウム)と、回路が単相か三相かを選びます。次に、負荷電流(A)、片道の配線長(m)、導体の断面積(mm²)、電源電圧(V)を入力してください。すると、電圧降下の絶対値、降下率(%)、そして負荷端での電圧が表示されます。
計算式の解説
抵抗率を用いた次の式で計算します:
$$V_{\text{降下}} = \dfrac{k \cdot \rho \cdot L \cdot I}{A}$$ここでρ(ロー)は抵抗率で、20℃において銅は約0.0172 Ω·mm²/m、アルミニウムは約0.0282 Ω·mm²/mです。係数kは回路の構成を表し、単相回路では2(電流が行きと帰りで往復し、実効的な導体長が2倍になるため)、三相平衡回路の線間計算では\(\sqrt{3}\)(約1.732)を用います。
計算例
230Vの単相電源で、4mm²の銅線に20Aの電流が片道30mの距離を流れるとします。
$$V_{\text{降下}} = \dfrac{2 \times 0.0172 \times 30 \times 20}{4} = 5.16\,\text{V}$$これは
$$\dfrac{5.16}{230} \times 100 = 2.24\%$$に相当し、負荷端では224.84Vが残ります。一般的な5%以内に収まっています。
よくある質問(FAQ)
なぜ配線長を2倍するの? 電流は負荷へ行き、また戻ってくる必要があるため、単相回路の実効的な導体長は片道距離の2倍になります。
銅とアルミ、どちらが良い? アルミニウムは抵抗率が高いため、同じサイズなら電圧降下が大きくなります。そのため通常は銅よりも太い断面積が必要です。
温度は関係する? はい。抵抗率は温度が上がるほど高くなります。本ツールは標準的な20℃の値を使用しているため、高温になった導体では電圧降下がわずかに大きくなります。