電圧降下計算機
電線路の電圧降下、電力損失、受電端電圧を計算します。
電流、電源電圧、電線長、1 km あたりの抵抗、力率を入力すると、回路の電圧降下と降下率をすぐに求められます。
電圧降下計算機
電線路の電圧降下、電力損失、受電端電圧を計算します。
直流回路および純抵抗性の交流負荷では、力率を 1.0 のままにします。モーターなどの誘導性負荷では、負荷の力率（通常 0.80–0.95）を使用してください。
電圧降下計算機について
電圧降下とは、導体の抵抗によって、電線路の電源端と負荷端の間で電位が低下することです。実際の導体には必ず有限の抵抗があります。その抵抗に電流が流れると、供給電圧の一部は負荷へ届くのではなく電線自体で消費されます。その結果、負荷端子の電圧が低くなり、機器性能が低下したり、極端な場合には過熱や機器の早期故障を引き起こしたりします。
2 線式単相回路（一方の導体で送り、もう一方の導体で戻る）の標準式は VD = 2 × I × R × L / 1000 です。ここで I は電流（アンペア）、R は導体抵抗（Ω/km）、L は片道の電線長（メートル）です。係数 2 は往復の電流経路を考慮するためのものです。1 000 で割ることで、km 基準の抵抗値を m 単位へ換算します。無効成分を含む交流負荷では、電圧と電流の位相関係を考慮するため、さらに負荷力率を掛けます。
電圧降下率 — VD / Vsource × 100 — は、適合性確認で最も有用な指標です。国際および各国の電気規格では、許容される最大電圧降下が定められています。米国の National Electrical Code (NEC) は、分岐回路で最大 3 %、合計（幹線＋分岐）で 5 % の電圧降下を推奨しています。英国規格 BS 7671 や IEC 規格にも同様の制限があります。これらの制限を超えると、エネルギーの無駄、照明の暗化、モータートルクの低下、低電圧保護リレーの動作につながることがあります。
導体抵抗は材料と断面積に依存します。銅はアルミニウムより導電性に優れています。代表的な銅導体抵抗は、2.5 mm² で約 7.41 Ω/km、4 mm² で 4.61 Ω/km、6 mm² で 3.08 Ω/km です。アルミニウム導体は同じ断面積で約 1.64 倍の抵抗を持つため、銅と同等の電圧降下性能を得るには、より太いアルミ配線が必要です。
力率は、モーター、変圧器、蛍光灯安定器などの誘導性負荷を含む交流回路で重要です。力率 0.85 で動作するモーターは、同じ有効電力でも PF = 1.0 の抵抗ヒーターより多くの電流を流すため、電圧降下が大きくなります。コンデンサ補償盤で力率を改善すると導体電流が減り、電圧降下も小さくなります。場合によっては、より太く高価なケーブルを使わずに済みます。
正確な電圧降下計算は設計段階で不可欠です。太い電線は初期費用が高くなりますが、設備の寿命を通じて継続的にエネルギーを節約できます。
電圧降下の例
住宅用および産業用回路で電圧降下を計算する方法を示す、2 つの代表的な配線シナリオです。
| 回路パラメータ | 電圧降下 | VD % |
|---|---|---|
| 15 A, 120 V, 50 m, 1.83 Ω/km, PF = 1.0 | 2.745 V | 2.29 % — NEC が推奨する 3 % の制限内です。受電端電圧: 117.26 V。 |
| 30 A, 480 V, 100 m, 0.727 Ω/km, PF = 0.85 | 3.70 V | 0.77 % — 4 mm² 銅ケーブルを使用した 480 V 産業用モーター回路として十分に制限内です。 |
| 20 A, 230 V, 30 m, 7.41 Ω/km, PF = 1.0 | 8.89 V | 3.86 % — 長い 2.5 mm² 配線に対する 3 % の目安を超えています。4 mm² ケーブルへ更新してください。 |
電圧降下計算機の使い方
- 負荷電流をアンペアで入力します — 接続機器の全負荷電流を使用し、部分負荷や平均値は使わないでください。
- 回路の供給端における電源電圧を入力します（例: 120 V、230 V、480 V）。
- 片道の電線長をメートルで入力します — 2 倍にしないでください。式では戻り導体をすでに考慮しています。
- ケーブルのデータシートまたは標準表から、導体抵抗を Ω/km で入力します（例: 14 AWG 銅または 4 mm² 銅で 1.83 Ω/km）。
- 力率 (0–1) を入力します。直流および抵抗負荷では 1.0 を使用し、モーター回路ではモーター銘板の力率を使用します。「計算」をクリックすると、電圧降下、降下率、受電端電圧、電力損失が表示されます。
電圧降下計算機 FAQ
許容される最大電圧降下はどれくらいですか？
ほとんどの電気規格では、分岐回路で最大 3 %、幹線と分岐を合わせて 5 % の電圧降下を推奨しています。NEC はこの指針に従っており（FPN 注記として情報提供）、BS 7671 表 4Ab は照明に 3 %、その他の回路に 5 % を定めています。制限内に収めることで、機器を保護し、エネルギーの無駄を減らせます。
なぜ式で 2 を掛けるのですか？
係数 2 は完全な電流経路を考慮するためです。電流は一方の導体を通って出て、別の導体を通って戻ります。両方の導体が抵抗を持つため、所定の配線長では総電線抵抗が単一導体抵抗の 2 倍になります。三相回路では、3 本の導体が戻り電流を分担するため、2 ではなく √3 という別の係数を使用します。
電線サイズは電圧降下にどう影響しますか？
断面積が大きいほど 1 km あたりの抵抗が低くなり、電圧降下が小さくなります。同じ電流と長さでは、電線断面積を 2 倍にすると抵抗はおおよそ半分になり、電圧降下もほぼ半分になります。AWG を 1 段階太くすると（例: 12 AWG から 10 AWG）、抵抗は約 20 % 低下します。
この計算は直流回路にも適用できますか？
はい。力率を 1.0 に設定してください。直流回路には無効成分がないため、PF = 1.0 が常に正しい値です。直流では式が VD = 2 × I × R × L / 1000 に簡略化され、力率 1 の交流式と同じになります。
銅ケーブルにはどの導体抵抗を使えばよいですか？
20 °C での一般的な銅導体抵抗は、1.5 mm² ≈ 12.1 Ω/km、2.5 mm² ≈ 7.41 Ω/km、4 mm² ≈ 4.61 Ω/km、6 mm² ≈ 3.08 Ω/km、10 mm² ≈ 1.83 Ω/km です。抵抗は 20 °C を超えると 1 °C あたり約 0.4 % 増加するため、高温環境では実際の運転温度に合わせて補正してください。