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输入计算

数学公式

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结果

电压降
1.588
伏特
压降百分比 13.23%
负载端电压 10.412 V
导线总电阻 0.1588 Ω

什么是直流电压降?

电压降是指电流流经导体电阻时电势能的损耗。在直流电路中,任何导线都存在一定电阻,电流通过时会消耗掉一小部分电压,这部分电压无法到达负载。压降过大会导致灯光变暗、电机转速变慢,甚至使低压设备无法正常启动。因此,在为太阳能阵列、汽车电路、房车(RV)或电池组布线之前,先估算电压降至关重要。

直流电路图,显示电源与负载之间导线上的电压降
电压在导线电阻上下降,使负载端的电压变小。

如何使用本计算器

请依次输入:负载电流(安培)、单程导线长度(英尺)、导体的每 1000 英尺电阻值(可按线规查表得到——例如 12 AWG 铜线约为 1.588 Ω/1000 ft),以及电源电压。计算器会返回电压降、压降百分比、负载端实际获得的电压,以及往返布线的总电阻。

公式详解

电压降遵循欧姆定律:

$$V_{drop} = I \times R$$

由于电流必须从电源流向负载再返回,去回两根导体都要计入,因此电阻需按单程长度 \(L\) 的两倍来计算:

$$R = \frac{2L \times \rho}{1000}$$

式中 \(I\) = 电流(安培),\(L\) = 单程长度(英尺),\(\rho\) = 每 1000 英尺的电阻(欧姆)。压降百分比为 \(\frac{V_{drop}}{V_{source}} \times 100\)。

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显示电压降公式各因素的图:电流、往返加倍的导线长度和电阻率
电压降取决于电流、往返导线长度(2L)和电阻。

实例演算

在 12 V 系统中,一个 10 A 的负载使用 50 英尺的 12 AWG 铜线(1.588 Ω/1000 ft):

$$R = \frac{2 \times 50 \times 1.588}{1000} = 0.1588\,\Omega$$$$V_{drop} = 10 \times 0.1588 = 1.588\,\text{V}$$

这相当于约 \(13.23\%\) 的压降,负载端仅剩约 \(10.41\,\text{V}\)——已远超通常建议的 3%,因此应改用更粗的线规。

常见问题

为什么长度要乘以 2?电流流动需构成完整回路,因此供电导线和回流导线的电阻都要计入。

多大的电压降才算合理?常见的经验法则是:关键负载压降不超过 3%,整体最大不超过 5%。

本工具适用于交流电吗?本计算器仅考虑纯直流电阻。交流电路还可能存在电抗(reactance),本工具未对其建模。

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