Почему сам провод имеет сопротивление, которое стоит рассчитать
Каждый реальный провод имеет некоторое сопротивление, даже медный, и это сопротивление съедает небольшое количество напряжения на протяжении всей длины участка, прежде чем оно достигнет нагрузки. Этот закон Ома применяется к самому проводу, а не к устройству на его конце: чем длиннее и тоньше провод, тем больше напряжения он незаметно поглощает на своем пути.
R = (ρ × Length) ÷ Circular mils
Voltage drop = Current × R × Circuit factor
Коэффициент цепи учитывает тот факт, что ток должен замкнуть петлю: для цепей постоянного тока и однофазных цепей он равен 2, поскольку ток проходит к нагрузке и обратно через второй проводник, удваивая эффективную длину провода, через который проходит ток. Вместо этого в трехфазных цепях используется около 1,732 (√3), что отражает то, как три проводника распределяют нагрузку.
Проработанный пример
Возьмите однофазную цепь на 15 А, 120 В и проложите 100 футов по медному проводу сечением 12 AWG:
R = (12.9 × 100) ÷ 6,530 ≈ 0.1976 Ω
VD = 15 × 0.1976 × 2 ≈ 5.93 V
VD% = 5.93 ÷ 120 × 100 ≈ 4.9%
Это уже выше норматива 3%, обычно указываемого для ответвленных цепей, и это именно тот результат, который подталкивает реальную установку к более тяжелому калибру, например 10 AWG, или к сокращению длины пробега, если это возможно.
Что на самом деле говорит руководство NEC
В информационных примечаниях Национального электротехнического кодекса предлагается поддерживать падение напряжения на уровне около 3% в ответвленной цепи и не более 5% в целом от служебного входа до самой дальней нагрузки в качестве цели для достаточно эффективной работы. В большинстве юрисдикций это рекомендации, а не жесткое нарушение правил, но их превышение не безвредно — двигатель, работающий при хронически низком напряжении, потребляет больше тока, чтобы компенсировать это, и нагревается сильнее, а драйверы светодиодов и электроника могут вести себя непредсказуемо за пределами номинального входного диапазона. Местные правила и специальное оборудование могут налагать более строгие ограничения, поэтому всегда проверяйте фактические требования для рассматриваемой установки.
Возврат падения напряжения ниже заданного уровня
На самом деле рычагов всего четыре, и все они следуют непосредственно из формулы: использовать провод большего сечения (меньшее сопротивление на фут), сократить длину провода, если это позволяет компоновка, уменьшить ток, который протекает в цепи, или повысить напряжение системы, чтобы та же мощность перемещалась при меньшем токе. Размер провода обычно является практическим ответом на существующую схему, поскольку часто проще увеличить размер проводника, чем перемещать панель или нагрузку.
Сопутствующие электрические расчеты
Этот калькулятор на самом деле представляет собой закон Ома, применяемый специально к сопротивлению проводов — более общее соотношение V = I × R см.Калькулятор закона Ома, а для более широких расчетов мощности и стоимости устройствакалькулятор электричества.