Мастерство расчёта падения напряжения: продвинутый калькулятор, практические примеры и нормы NEC

Продвинутый калькулятор падения напряжения с решёнными примерами и формулами

Что такое допустимое падение напряжения?

Согласно NEC (Национальный электротехнический код) [210.19 A (1)] примечание 4 и [215.2 A (3)] примечание 2, допускаемое падение напряжения для фидеров составляет 3%, а для конечных подцепей и разветвлённых цепей — 5% для надёжной и эффективной работы.

Например, если напряжение питания 110 В, допустимое падение:

Допустимое падение = 110 × (3/100) = 3.3 В.

Мы уже обсуждали выбор правильного сечения кабеля для электроустановки в СИ и британской системе с примерами, включая расчёт падения напряжения, формулы и онлайн-калькулятор сечения кабеля.

Сегодня представляем онлайн-продвинутый калькулятор падения напряжения и детальные формулы с решёнными примерами.

Полезно знать: Читайте полное описание под калькулятором для лучшего понимания — там много формул с примерами. Кроме того, есть очень простой метод расчёта падения напряжения.

Также проверьте:

• Калькулятор сечения провода и кабеля (медь и алюминий)
• Калькулятор сечения провода и кабеля в AWG

Калькулятор падения напряжения (продвинутый)

Введите значения и нажмите «Рассчитать». Результат отобразится.

Примечание: Этот калькулятор также доступен в нашем бесплатном Android-приложении Electrical Technology

• Другие калькуляторы электротехники и электроники

Формулы и расчёт падения напряжения

Базовая формула падения напряжения.

Базовая электротехническая формула падения напряжения:

V_D = I × R ……. (Закон Ома).

Где:

• V_D = Падение напряжения в вольтах.
• I = Ток в амперах.
• R = Сопротивление в омах (Ω).

Но это не всегда применимо, и системой с этой базовой формулой не управлять (см. случаи ниже).

Формула падения напряжения для стального короба.

Приближённая формула падения напряжения при cos φ = 1, температуре кабеля 75°С, проводниках в стальном коробе.

V_D = (2 × k × Q × I × D) / cm для однофазных цепей.

V_D = (1.732 × k × Q × I × D) / cm для трёхфазных цепей.

Где:

• cm = площадь поперечного сечения проводника в круговых милях (circular mils).
• D = одностороннее расстояние в футах.
• I = ток цепи в амперах.
• Q = отношение активного сопротивления переменного тока к сопротивлению постоянного тока (R_AC/R_DC) для проводников больше 2/0 (скин-эффект).
• k = удельное сопротивление = 21.2 для алюминия и 12.9 для меди.

Формула падения напряжения для однофазных и DC цепей

Когда длина провода в футах.

V_D = I × R

V_D = I × (2 × L × R / 1000)

Где:

• V_D = Падение напряжения в вольтах.
• I = Ток в проводе в амперах.
• R = Сопротивление провода в омах (Ω) [Ω/кфут].
• L = длина провода в футах.

И:

Когда длина провода в метрах.

V_D = I × (2 × L × R / 1000)

Где:

• V_D = Падение напряжения в вольтах.
• I = Ток в проводе в амперах.
• R = Сопротивление провода в омах (Ω) [Ω/км].
• L = длина провода в метрах.

Расчёт и формулы падения напряжения для трёхфазных систем.

• Для 3-фазной 3-проводной системы. (Треугольник)

V_D = 0.866 × I × R

V_D = 0.866 × I × 2 × L × R / 1000

• Для 3-фазной 4-проводной системы. (Звезда)

V_D = 0.5 × I × R

V_D = 0.5 × I × 2 × L× R/ 1000

Где:

• V_D = Падение напряжения в вольтах.
• I = Ток в проводе в амперах.
• R = Сопротивление провода в омах (Ω) [Ω/км] или (Ω/кфут).
• L = длина провода в метрах или футах.

Расчёт поперечного сечения провода

Поперечное сечение в kcmil (килокруговых милях)

A_n = 1000×d_n² = 0.025 × 92^(36-n)/19.5

Где:

• An = площадь сечения «n» калибра в kcmil.
• kcmil = килокруговые мили.
• n = номер калибра.
• d = квадрат диаметра провода в дюйм².

Поперечное сечение в квадратных дюймах (in²)

A_n = (π/4)×d_n² = 0.000019635 × 92^{(36–n)/19.5}

Где:

• An = площадь сечения «n» калибра в in².
• n = номер калибра.
• d = квадрат диаметра провода в in².

Поперечное сечение в квадратных миллиметрах (mm²)

A_n = (π/4) ×d_n² = 0.012668 × 92^(36-n)/19.5

Где:

• An = площадь сечения «n» калибра в мм².
• n = номер калибра.
• d = квадрат диаметра провода в мм².

Также читайте: Как локализовать неисправности в кабелях? Типы и причины неисправностей кабелей

Расчёт диаметра провода

• Формула диаметра провода в дюймах

d_n = 0.005 × 92^(36-n)/39 …. в дюймах

Где «n» — номер калибра, «d» — диаметр провода в дюймах.

• Формула диаметра провода в мм

d_n = 0.127 × 92^(36-n)/39 …. в миллиметрах (мм).

Где «n» — номер калибра, «d» — диаметр провода в мм.

Формулы расчёта сопротивления провода

(1). R_n = 0.3048 × 10⁹ × ρ / (25.4² × A_n)

Где:

• R = Сопротивление проводников (в Ω/кфут).
• n = № калибра.
• ρ = удельное сопротивление (Ω·м).
• An = площадь сечения n-го калибра в квадратных дюймах (in²).

Или;

(2). R_n = 10⁹ × ρ/ A_n

Где:

• R = Сопротивление проводников (в Ω/км).
• n = № калибра.
• ρ = удельное сопротивление (Ω·м).
• An = площадь сечения n-го калибра в мм².

Формула падения напряжения на конце кабеля.

V_End = V − V_D

Где:

• V_End = Напряжение питания на конце кабеля.
• V = Напряжение питания.
• V_D = Падение напряжения в проводниках кабеля.

Формула расчёта падения напряжения для круговых милей

V_D = ρ × P × L × I / A

Где:

• V_D = Падение напряжения в вольтах.
• ρ = удельное сопротивление в (Ω — круговые мили/фут).
• P = Фазная константа = 2 (для однофазных и DC) и = √3 = 1.732 (для трёхфазных).
• L = длина провода в футах.
• A = площадь провода в круговых милях.

Как рассчитать падение напряжения в медном проводнике (1 и 3 фазы)?

Падение напряжения в медных проводниках можно вычислить простой формулой с таблицей ниже.

V_D = f × I … L = 100 футов

Где:

• f = коэффициент из таблицы.
• I = Ток в амперах.
• L = длина проводника в футах (100 футов).

(См. решённый пример под таблицей для ясности)

Решённый пример расчёта падения напряжения

Пример: Напряжение 220 В однофазное, ток 5 А, длина проводника 100 футов, калибр провода (AWG) #8. Рассчитать падение напряжения?

Решение:

Падение напряжения по формуле:
V_D = f × I … L = 100 футов

Коэффициент для #8 AWG — 0.125 (из таблицы). Подставляем значения:

V_D = 0.125 × 5 А × (для 100 футов)

V_D = Падение напряжения = 0.625 В.

P.S: Калькулятор даёт приближённые значения, 100% точность не гарантируется — результаты меняются при других реальных кабелях, проводниках, удельном сопротивлении, числе жил, температуре, погоде, коробах, ПВХ и т.д.

Связанные посты:

• Как найти правильный размер кабеля и провода? Примеры в британской и СИ системе
• Расчёт сечения кабеля для двигателей низкого и высокого напряжения
• Как найти размер заземляющего проводника, заземляющего провода и заземляющих электродов?
• Как найти номинальное напряжение и ток выключателя, вилки, розетки и контакта?
• Как найти правильный размер автоматического выключателя? Калькулятор и примеры