電圧が下がる理由
電線にはわずかに抵抗があるので、流れる電流は途中で少し電圧を失います。配線が長かったり電線が細かったりすると、末端の機器には電源が出す電圧よりかなり低い電圧しか届かず、失われたエネルギーはケーブルを温めます。
計算式
直流と単相の回路では電流が行って戻るので、長さを2回数えます。
電圧降下 = 2 × 長さ × 電流 × 抵抗率 ÷ 断面積
三相回路では2の代わりに√3、約1.732を使います。抵抗率は銅が約0.0172 Ω·mm²/m、アルミが約0.0282です。
計算例
2.5 mm²の銅線で25 mの単相配線に16 A流す場合: 2 × 25 × 16 × 0.0172 ÷ 2.5 = 5.5 V。230 Vなら2.4%です。
どこまで許されるか
一般的な目標は、分岐回路で3%以下、電源から負荷までの合計で5%以下です。これは米国の電気工事規程NECが参考注記で推奨している値です。日本の内線規程など、各国の規程にもそれぞれの上限があります。電圧降下が大きすぎるなら、太い電線にするか配線を短くします。電線が電流に耐えられるかどうかは、電圧降下の計算だけではわからないので別に確認が必要です。
計算ツールと表
電圧降下の計算はAWGとmm²、銅とアルミに対応しています。AWG 電線サイズ表には、各AWGサイズの直径、断面積、抵抗が載っています。