電壓降

概述

電流流過導體電阻時會產生電壓降，使負載端可用的電壓降低。美國《國家電氣規程》(NEC) 建議將分支電路的電壓降限制在 3%，饋線加分支電路的總電壓降限制在 5%。精確計算電壓降有助於選擇正確的導體尺寸，並確保設備在額定電壓範圍內運作。

關鍵公式

歐姆定律法：

$\Delta V = I \times R$

其中導體電阻為：

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

係數 2 同時計入單相電路的供電導體與回流導體。

圓密耳法：

$\Delta V = \frac{K \cdot P \cdot L \cdot I}{A}$

此形式使用以 Ω·circular-mils/ft 表示的比電阻 K，以及以 circular mils 表示的導線面積 A，不需另行換算電阻率。

簡化銅導線公式：

$\Delta V = f \cdot I \cdot L$

其中 f 為下方導體表中的預先計算係數（每安培、每 1000 ft 的伏特數），I 為以安培表示的負載電流，L 為以英尺表示的單程導線長度。

變數

比電阻（K 值）

計算器

單位換算器

來源範例

範例 — 電壓降：對於單相銅導線電路，電壓降由導體電阻、電流與單程長度計算，回流路徑則透過相位常數計入。範例 — 比電阻與電壓降：材料 K 值使用每英尺歐姆－圓密耳，導體面積使用圓密耳，以避免混用 SI 與 AWG 單位。

銅導體電壓降係數

還原的原始來源表

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銅導體 — 電壓降

工程要點

• 溫度很重要。 導體電阻會隨溫度升高。工作溫度高於 121 °F (49 °C) 的電路應採用較高的 K 值。
• 並聯導體。 對於並聯線路，應將總電流除以並聯路徑數，再分別計算每條路徑。
• NEC 建議。 NEC (NFPA 70) 建議分支電路的最大電壓降為 3%，饋線加分支電路的總電壓降為 5%。
• 鋁導體。 鋁的電阻率約為銅的 1.6×；上述 K 值與係數已反映此差異。
• 導管與集膚效應。 頻率較高或使用鐵磁性導管時，有效電阻會增加。此處公式假設使用 DC，或在非鐵磁性線槽中使用 60 Hz。
• 簡化公式的限制。 係數法是依標準建築配線溫度下的銅導線校準。鋁導線或高溫設計應使用圓密耳公式，並代入適當的 K 值。

參考資料

• Engineering ToolBox — 電壓降