電圧降下の計算式と3%の目安

なぜ電圧降下が重要なのか

配線には1フィートごとに抵抗があるため、長い配線ではパネルが供給する電圧より低い電圧しか届きません。降下が大きすぎるとモーターが過熱し、照明が暗くなり、電子機器の動作が不安定になります。失われた電圧は配線内で熱に変わります。

電圧降下の計算式

電圧降下＝係数×K×I×L÷CM
係数＝単相なら2、3相なら1.732（√3）
K＝銅は12.9、アルミニウムは21.2（1フィートあたりのオーム・サーキュラーミル）
I＝負荷の電流（アンペア）、L＝片道の長さ（フィート）
CM＝NEC第9章Table 8による導体の断面積（サーキュラーミル）。例えば12AWGは6,530、10AWGは10,380
パーセント降下＝電圧降下÷系統電圧×100

PipeMasterで電圧降下を計算する方法

電気設備（Pro）から電圧降下を開きます。
回路でCopperまたはAluminum、次に1-Phaseまたは3-Phaseをタップし、電線サイズ（AWG）を選びます。
負荷でステッパーを使ってCurrent、One-Way Length、System Voltageを設定します。
結果の下にある電圧降下、パーセントドロップ、負荷時の電圧を読み取ります。
降下が3%を超えると、オレンジ色の文字で「Exceeds the 3% branch-circuit guideline (NEC 210.19 informational note).」と表示されます。

実例で確認する：単相と3相

PipeMasterの計算結果
回路	電線	負荷と長さ	電圧降下	パーセントドロップ	負荷時の電圧
単相 120V	12AWG 銅	20A、100フィート	7.90V	6.58%	112.1V
単相 120V	10AWG 銅	20A、100フィート	4.97V	4.14%	115.0V
単相 120V	8AWG 銅	20A、100フィート	3.13V	2.60%	116.9V
単相 240V	10AWG 銅	30A、150フィート	11.18V	4.66%	228.8V
単相 240V	8AWG 銅	30A、150フィート	7.03V	2.93%	233.0V
3相 480V	2AWG 銅	100A、200フィート	6.73V	1.40%	473.3V
3相 480V	2AWG アルミニウム	100A、200フィート	11.07V	2.31%	468.9V

最初の行を手計算で確認すると：2×12.9×20×100÷6,530＝7.90V、7.90÷120＝6.58%になります。

電圧降下からワイヤーサイズを選ぶ

まず通電容量が求めるサイズから始め、降下を計算し、パーセントドロップが目標値を下回るまで1サイズずつ上げていきます。表では、120Vの20A回路も240Vの30A回路も、8AWGでようやく3%を下回ります。通電容量に必要なサイズより細くしてはならず、太い電線を選ぶと導管占有率やジャンクションボックスの塗りつぶしにも影響することを忘れないでください。

電圧降下はコード上の義務なのか

NECでは、分岐回路の3%、フィーダー＋分岐で5%という目安は情報提供のための注記であり、一般的には義務規定ではなく推奨事項です。ただし省エネ関連のコードや工事仕様、機器の指示書、一部の特定のNEC条項によって義務になる場合があるため、検査官に確認してください。

この計算機の限界

System Voltageは12から600Vまで12V単位で動きます。120V、240V、480Vは正確に入力できますが、208V、230V、277V、400Vは入力できません。
長さはフィート単位のみで5フィート刻み、電線サイズは14AWGから4/0まで対応します。
力率やリアクタンスを含まないDCのK定数を使うため、太い導体やモーター負荷では目安として扱ってください。
米国のNECとAWGに基づくツールであり、IECやメートル規格のケーブル用計算機ではありません。

よくある質問

100フィートでどれくらい電圧が降下しますか？

負荷、電線サイズ、電圧によって変わります。12AWGの銅線に片道100フィートで20Aの負荷をかけると7.90V降下します。120Vなら6.58%、240Vなら3.29%です。電流または長さを2倍にすると降下も2倍になります。

3相にも対応していますか？

対応しています。3-Phaseを選ぶと2の代わりに1.732を使います。480Vで2AWG銅線200フィートに100Aの負荷をかけると6.73V、1.40%降下します。

なぜ208ボルトを入力できないのですか？

System Voltageのステッパーは12V単位で動くため、208や277は選択肢に入りません。上記の式で自分で計算するか、系統電圧に依存しない電圧降下（ボルト）の値を読み取り、208で割って自分でパーセントを求めることができます。

電圧降下の計算：計算式、3%の目安、実例