🔌 電壓降計算器
根據電流、導線長度、截面積和導體材料計算電線或電纜的電壓降。支援公制和AWG規格的銅線和鋁線。
這是什麼工具？
電壓降是指電流流過導體時電位的降低。每根導線都存在一定的電阻，當電流通過時，部分電壓會以熱量的形式損耗。美國國家電氣規範（NEC）建議分支電路的電壓降不超過3%，饋線與分支電路的總電壓降不超過5%。超過這些限值可能導致電機過熱、燈光變暗和電子設備故障。
直流或單相交流電阻性電壓降的基本公式為 Vdrop = 2 × I × ρ × L / A，其中係數2代表去線和回線兩根導線，I 為電流（A），ρ 為導體材料的電阻率，L 為單向導線長度（m），A 為截面積（m²）。三相系統使用 √3 代替係數2。銅在20°C時的電阻率約為 1.68 × 10⁻⁸ Ω·m，鋁較高為 2.65 × 10⁻⁸ Ω·m，這意味著相同截面積的鋁線會產生更大的電壓降。
運作原理
本計算器使用標準電壓降公式計算單相和三相電路。對於單相，計算 Vdrop = 2 × I × R，其中 R = ρ × L / A。對於三相，使用 Vdrop = √3 × I × R。電壓降百分比為 Vdrop / Vsource × 100。
| 導體材料 | 電阻率 ρ（Ω·m，20°C） | 相對電導率 |
|---|---|---|
| 銅（退火） | 1.68 × 10⁻⁸ | 100% |
| 銅（硬拉） | 1.77 × 10⁻⁸ | 97% |
| 鋁 | 2.65 × 10⁻⁸ | 61% |
| 銀 | 1.59 × 10⁻⁸ | 105% |
這裡的派生指標是電壓降百分比，用於判斷安裝是否符合規範要求。NEC 建議分支電路最大壓降3%，饋線和分支電路合計最大5%。IEC 60364 標準類似，建議照明負荷限制在4-5%，其他負荷5-7%。
使用方法
- 選擇導體材料：銅或鋁。
- 輸入流過導線的電流值，單位安培（A）。
- 輸入導線的單向長度，單位公尺（m）。
- 輸入截面積，單位mm²（或參考AWG對照表）。
- 選擇單相或三相，然後點擊計算。
常見問題
可接受的電壓降是多少？
NEC建議分支電路最大電壓降3%，總計（饋線+分支）最大5%。例如120V電路中3%的壓降意味著最多損失3.6V。超過5%可能導致設備故障和能源浪費。
為什麼單相公式要乘以2？
電流需要從電源流向負載再返回，去線和回線都有電阻，所以總路徑是單向距離的兩倍。三相系統使用√3（約1.732），因為導體之間存在相位差。
溫度如何影響電壓降？
銅的電阻每升高1°C約增加0.393%。一根在60°C閣樓中通流的導線，電阻比室溫時高約16%，電壓降也相應增加。務必考慮實際工作溫度。
應該選銅線還是鋁線？
相同截面積下銅的電阻低約60%，壓降更小。鋁在大規格公用線路中更輕更便宜，但需要更大的截面積才能達到銅的效果。住宅佈線一般用銅線。
交流和直流的電壓降一樣嗎？
對於純電阻性交流負載，直流電阻公式可以直接使用。對於含感性負載的交流電路（馬達、安定器），電纜的電抗會增加電壓降。本計算器計算的是電阻分量，交流感性電路的實際壓降可能高10-20%。
15A電路30米需要多大AWG線？
15A、120V單相電路30米距離，使用AWG 12銅線（3.31 mm²）壓降約3.8%，超過3%限值。升級到AWG 10（5.26 mm²）可降至約2.4%。
技巧與建議
用AWG表對照線規和截面積：AWG 12 ≈ 3.31 mm²、AWG 10 ≈ 5.26 mm²、AWG 8 ≈ 8.37 mm²。導線電阻隨溫度升高而增大：銅的電阻每升高1°C約增加0.393%，因此在悶熱的閣樓或管道中，實際壓降會比計算值更高。對於交流感性負載（馬達、變壓器），阻抗包含電抗分量，有效電壓降會超過純電阻值。當佈線距離較長（超過30 m）時，將線徑加大一到兩級通常比接受線路損耗更經濟。