電圧降下（VD）は、ケーブルの終端における電圧が始点に比べて低下する現象です。長さや太さに関わらず、すべての電線には抵抗があります。この抵抗に電流を流すと電圧降下が発生します。ケーブルの長さが長くなるにつれて、抵抗とリアクタンスもそれに比例して増加します。そのため、大型ビルや広大な農場などの長距離ケーブル配線では、VDが大きな問題となります。この方法は、単相の線間電気回路における導体の適切なサイズを決定するためによく用いられ、電圧降下計算ツールを使用して算出できます。
電気ケーブルは電流を流す際に、必然的に電流の流れに抵抗またはインピーダンスを生じさせます。VDは、ケーブルのインピーダンスによって回路の一部または全体で発生する電圧降下として定量化され、ボルト単位で測定されます。
ケーブルの断面積内の電圧降下が過剰になると、照明のちらつきや暗さ、ヒーターの性能低下、モーター温度の上昇、ひいては焼損につながる可能性があります。この状態では、電流を流す電圧が低下するため、負荷はより大きな負荷で動作せざるを得なくなります。
電圧降下を決定する要因は何ですか?
VD は以下の要因によって決まります。
1. 導体材質
材料によって電気伝導性は異なります。たとえば、銅はアルミニウムよりも優れた伝導体です。
2. 導体径
導体の直径が大きいほど、電流が流れる材料が増えるため、導電性が向上します。
3. 導体の長さ
導体が長いほど、電流が電源から負荷までより長い距離を移動する必要があるため、抵抗が高くなります。
4. 導体温度
温度は材料の導電性に影響し、材料によっては温度が変化すると導電性が増減するものもあります。
5. 導体に流れる電流:
電圧降下は導体を流れる電流に正比例します。抵抗が同じまま電流が 2 倍になると、電圧降下も 2 倍になります。
6. 回路接続:
回路の接続部は接触抵抗を生み出し、接続不良は電圧降下の増加につながる可能性がある。
こちらもご覧ください：開放電圧（Voc）とは？
電圧降下の計算方法
VD の計算式は、回路の相数（単相か三相か）によって異なることに注意することが重要です。以下の式では、次の変数を使用します。
- Z: 導体インピーダンス（1,000 フィートあたりのオームまたはオーム/kft）
- I: 負荷電流（アンペア）
- L: 長さ（フィート）
単相システム：電圧降下 = 2 × Z × I × L / 1000
三相システム：電圧降下 = 1.73 × Z × I × L / 1000
これらの式を1,000で割るのは、標準インピーダンス値が1,000フィートごとに規定されているため、1フィートあたりのオーム値に変換するためです。NECの第9章では、75℃の温度定格に基づいた導体特性が規定されています。
このプロセスを説明するために、電流が 120 A、導体インピーダンスが 22 フィートあたり 1.29 オーム、回路の長さが 1,000 フィートの単相 50 V 回路を想定します。電圧降下は次のようになります。
電圧降下 = (2 ×— 1.29 オーム/kft ×— 22 A ×— 50 フィート) / 1,000 = 2.84 V
パーセントVD = 2.84 V / 120 V = 0.0237 = 2.37%
相ごとに複数の導体がある場合は、抵抗が減少するため、上記の計算値を相ごとの導体の数で割ります。たとえば、上記の例で相ごとに 1.42 つの導体がある場合、抵抗は半分になり、電圧降下は 1.18 V (XNUMX%) になります。
こちらもご覧ください：ソーラーパネルのVocの計算方法
電圧降下を制御する方法
すべての材料は固有の電気抵抗を持っているため、VD を完全に排除することは不可能です。ただし、いくつかの戦略によって効果的に最小限に抑えることができます。
- 効率の向上: 機器の効率を改善して電力消費を削減し、結果として電圧降下を低減します。
- トラブルシューティング： 不要な電流や抵抗の増加を引き起こす電気的な問題を特定して解決します。
- 導体サイズの修正: 電流、温度、レースウェイ容量などの要素に基づいて導体を適切に選択します。
- 集中配布: 建物内の配線距離を最小限に抑えるために、主要な電気部品を中央に配置します。
- バランスのとれた負荷: 三相システムでは、不均一な電圧降下を防ぐために、負荷分散のバランスを確保してください。
必読：公称電圧とは？
