電圧降下・ケーブル断面積計算
銅またはアルミケーブルの電圧降下を計算 — 単相、三相、またはDC — 推奨される断面積も表示します。
1,360回閲覧
計算の仕組み
ケーブルの断面積は、一つの数値だけで選ばれることは決してありません — 二つの独立した基準を同時に満たす必要があり、より厳しい方が優先されます。一つ目は許容電流です:導体が絶縁体を過熱させることなく連続して流せる電流の大きさで、導体の材質、絶縁体の種類、周囲温度、施工方法(配管内、開放空間、埋設、他ケーブルとの束ね)に左右されます。二つ目は電圧降下です:配線の長さに沿って生じる抵抗損失で、長い回路でのみ重要になります。この計算ツールは選定のうち電圧降下側に焦点を当てています。
単相およびDC回路では、電流は一方の導体を通って行き、もう一方を通って戻るため、損失は2倍になります:ΔU = 2・ρ・L・I ÷ S。ここでρは抵抗率(銅で約0.0175 Ω・mm²/m、アルミで0.028)、Lは片道の長さ(メートル)、Iは電流(アンペア)、Sは断面積(mm²)です。三相回路では負荷が120°ずつ離れた三本の導体に分かれるため、幾何学的に2倍ではなくΔU = √3・ρ・L・I ÷ Sになります。
計算例:230Vの単相回路で16Aの電流を、2.5mm²の銅ケーブルで片道25mの区間に流す場合:ΔU = 2 × 0.0175 × 25 × 16 ÷ 2.5 = 5.6V、つまり230Vの2.4% — 一般的な3%の上限に余裕を持って収まります。同じ区間を60mに延ばすと降下は13Vを超え、ほぼ6%に達し、この時点で3%未満に戻すには次の標準サイズ(4mm²または6mm²)が必要になります。
知っておくべきこと
断面積が細すぎることは、効率だけでなく火災や安全上のリスクでもあります。導体が流れる電流に対して細すぎると、通常の負荷でも発熱します — 絶縁体が劣化したり軟化したり、極端な状況や故障時には発火することもあります。そのため電気設備基準(欧州の多くではIEC 60364、北米ではNEC/NFPA 70)において、通常法的な最低基準となるのは電圧降下ではなく許容電流です:ケーブルはまず電流を安全に流せるだけの太さを持つ必要があり、電圧降下は長い配線の場合にのみその後で確認されます。
- 降下3%未満:照明や一般的な分岐回路であれば通常問題ありません。
- 降下3〜5%:多くの基準で電源から負荷までの合計として許容されますが、モーターはより高温かつ非効率に動作し、LEDドライバーはちらついたり寿命が短くなったりすることがあります。
- 5%超:一般的に基準不適合とされます — 次の標準断面積に上げるか、配線を短くしてください。
このツールは計画立案のための、教育目的のおおよその数値を示すものです。実際の施工では、グルーピング・デレーティング係数(複数のケーブルを束ねると、それぞれが安全に流せる電流が減少する)、周囲温度による補正、ブレーカーのトリップ特性、短絡耐量なども考慮する必要があります — これらはいずれも単純な電圧降下の計算式の範囲外です。恒久的な配線を行う前には、必ず最終的な断面積を現地の電気設備基準または有資格の電気技術者に確認してください。
よくある質問
許容される電圧降下とはどのくらいですか?
一般的な慣行では、分岐回路の降下を3%未満、電源から最終負荷までの合計降下を5%未満に抑えます。これらは厳密な物理法則の限界ではなく、規格や技術者が収斂してきた保守的な余裕です — これを超えるとモーターは発熱してトルクを失い、照明は暗くなったりちらついたりし、電子機器は低電圧下で誤動作することがあるからです。精密な電子機器や長いモーター給電線には、規格上の最低基準よりもさらに厳しい余裕を持たせるべきです。
同じ負荷で、なぜ三相は単相より電圧降下が少ないのですか?
計算式の係数が、単相の2ではなく三相では√3(≈1.73)になるのは、戻り電流が単一経路を二重に通るのではなく、三本の導体間で位相をずらして分担されるためです。さらに、三相システムでは同じ電力を通常より高い電圧・比例して低い電流で送るため、これが計算式のIを独立して小さくします — この二つの効果が重なり合うため、長い産業用・商業用の給電線がほぼ常に三相で敷設されるのです。
銅とアルミニウム、どちらを使うべきですか?
アルミニウムの抵抗率は銅よりおよそ60%高いため、同じ電圧降下を得るにはおよそ1.6倍の断面積が必要です。一方でアンペア容量あたりの重量が大幅に軽く安価なため、電力会社は長い架空給電線や引込線でアルミニウムを好んで使用します。トレードオフは接続部にあります:アルミニウム導体には、アルミニウム専用に定格された接続端子や圧着端子が必要です。アルミニウムは銅とは異なる形で酸化し、時間とともに「冷間流動」するためで、銅専用の金具を使うと緩んで過熱する接続不良の既知の原因になります。
電圧降下の計算は問題ないのに、電気技術者がそれでも太いケーブルを指定したのはなぜですか?
電圧降下は二つの制約のうちの一つに過ぎません。ケーブルは実際の施工条件における許容電流も満たす必要があります — 一つの配管内に複数回路を束ねること、周囲温度が高いこと、長い埋設区間であることは、いずれもある断面積が安全に流せる電流を減少させ、電圧降下率だけを見れば細いケーブルで十分に見える場合でも、次のサイズへの変更を必要とすることがあります。ブレーカーの協調や短絡耐量も、このツールの対象範囲を超えたさらなる制約を加えることがあります。
このツールでの「長さ」は片道の距離ですか、それとも回路全体の往復ですか?
電源から負荷までの片道の距離を入力してください — この計算ツールは、計算式内の×2(単相/DC)または√3(三相)の係数によって、戻り経路をすでに内部で考慮しています。自分で長さを2倍にして入力すると、降下量をおよそ2倍多く見積もってしまいます。
関連ツール
問題を報告
電圧降下・ケーブル断面積計算
コメント
まだコメントはありません — 最初のコメントを書いてみましょう！