Cara Menghitung Jatuh Tegangan: Rumus DC, Fase Tunggal, dan Tiga Fase

Penurunan tegangan adalah selisih antara tegangan pada sumber dan tegangan yang tersedia pada beban saat arus mengalir. Untuk sirkuit DC dua kabel, gunakan 2LIR kapan L adalah panjang satu arah dan R adalah resistansi satu konduktor per satuan panjang. Untuk AC satu fase, sertakan resistansi, reaktansi, dan faktor daya. Untuk sirkuit tiga fase seimbang, ganti faktor tersebut 2 dengan akar(3).

Sirkuit	Rumus penurunan tegangan kondisi tunak	Tegangan yang digunakan untuk persentase penurunan
DC dua kabel	Delta V = 2 x L x I x R	Tegangan sistem DC
AC satu fase dua kabel	Delta V = 2 x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)	Tegangan line-to-line atau line-to-neutral sirkuit, sebagaimana mestinya
AC tiga fase seimbang	Delta V_LL = sqrt(3) x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)	Tegangan line-to-line

Kemudian hitung:

Penurunan tegangan (%) = 100 x Delta V / tegangan nominal sirkuit

Rumus-rumus tersebut hanya berlaku jika satuannya sesuai. Jika R dan X dalam ohm per kilometer, masukkan L dalam kilometer. Jika dalam ohm per 1.000 kaki, masukkan panjang satu arah sebagai pecahan dari 1.000 kaki.

Ekspresi AC yang ditampilkan di sini menggunakan bentuk perkiraan umum untuk tertinggal faktor daya beban. Sirkuit dengan faktor daya mendahului dapat mengubah tanda suku reaktif; gunakan model fasor yang berlaku alih-alih menyalin rumus beban tertinggal tanpa perubahan.

Untuk hasil awal yang cepat, gunakan Kalkulator Penurunan Tegangan VIOX. Metode manual di bawah ini menunjukkan arti input kalkulator dan kapan studi teknik yang lebih mendetail diperlukan.

Variabel dan Satuan

Simbol	Arti	Gunakan dengan benar
Delta V	Penurunan tegangan yang dihitung, dalam volt	Bandingkan dengan tegangan pada basis sirkuit yang sama
L	Panjang rute satu arah	Jangan menggandakannya sebelum menggunakan rumus yang sudah memuatnya 2
I	Arus beban, dalam ampere	Gunakan arus dalam segmen yang sedang dihitung
R	Resistansi konduktor AC atau DC per satuan panjang	Gunakan data untuk material, ukuran, konstruksi, dan suhu operasi konduktor yang relevan
X	Reaktansi konduktor per satuan panjang	Gunakan data kabel atau instalasi untuk pengaturan konduktor yang sebenarnya
cos phi	Faktor daya pergeseran	Jangan mengganti efisiensi atau distorsi harmonik total
sin phi	sqrt(1 - cos^2 phi) untuk beban lagging sinusoidal yang diasumsikan	Ini merepresentasikan komponen reaktif dalam rumus AC pendekatan; faktor daya leading memerlukan konvensi tanda yang benar

Konvensi panjang satu arah adalah sumber kesalahan perhitungan yang paling umum. Sirkuit DC dua kabel atau fase tunggal memiliki konduktor keluar dan konduktor balik, sehingga rumus mengalikan panjang satu arah dengan 2. Perhitungan tiga fase seimbang menggunakan hubungan fase antar konduktor, yang menghasilkan akar(3) faktor sebagai gantinya.

Jika tabel kabel sudah memberikan resistansi loop, jangan kalikan dengan 2 lagi. Pastikan apakah nilai yang dipublikasikan adalah per konduktor, per pasang, per kilometer, atau per 1.000 kaki sebelum menghitung.

Mengapa Resistansi Saja Tidak Selalu Cukup

Untuk sirkuit DC yang murni resistif, penurunan tegangan mengikuti hukum Ohm:

Delta V = I x R_loop

Untuk sirkuit AC, impedansi konduktor memiliki resistansi dan reaktansi. Pendekatan kondisi tunak yang umum adalah:

Delta V = I x (R x cos phi + X x sin phi) x faktor fase-dan-panjang

The R cos phi istilah mewakili komponen sefasa. Istilah X sin phi memperhitungkan komponen tegangan yang terkait dengan reaktansi konduktor dan faktor daya beban. Seattle Public Utilities menyajikan pendekatan ini dan menerapkan faktor sebesar 2 untuk sirkuit fase tunggal dan sekitar 1.73 untuk sirkuit tiga fase dalam panduan perhitungan desain sistem kelistrikan.

Untuk sirkuit pendek dengan konduktor kecil dan faktor daya mendekati satu, perhitungan berbasis resistansi saja mungkin sudah memadai untuk penyaringan. Untuk penyulang panjang, konduktor besar, beban dengan faktor daya rendah, konduktor paralel, atau pengaturan konduktor yang tidak biasa, gunakan data resistansi dan reaktansi AC yang terverifikasi alih-alih berasumsi X = 0.

Contoh Jatuh Tegangan DC

Asumsikan beban 48 V DC memiliki input desain berikut:

• arus beban: 20 A;
• panjang kabel satu arah: 30 m = 0,030 km;
• resistansi satu konduktor pada kondisi operasi yang dipilih: 3,08 ohm/km;
• konduktor keluar dan kembali yang sama.

Hitung penurunan tegangan loop:

Delta V = 2 x L x I x R
Delta V = 2 x 0.030 km x 20 A x 3.08 ohm/km
Delta V = 3.696 V

Hitung persentasenya:

Voltage drop (%) = 100 x 3.696 V / 48 V
Voltage drop = 7.70%

Beban akan menerima sekitar:

48.0 V - 3.696 V = 44.304 V

Hasil ini tidak secara otomatis membuktikan bahwa konduktor tersebut tidak dapat diterima. Bandingkan dengan rentang input yang diizinkan beban, kriteria penurunan tegangan proyek, ampacity konduktor, batas terminal, dan aturan instalasi yang berlaku. Jika penurunan terlalu tinggi, kemungkinan perubahan desain termasuk konduktor yang lebih besar, rute yang lebih pendek, arus yang lebih rendah, atau tegangan distribusi yang lebih tinggi jika sistem mengizinkannya.

Contoh Jatuh Tegangan AC Fase Tunggal

Asumsikan sirkuit satu fase 230 V memiliki:

• arus: 16 A;
• panjang satu arah: 40 m = 0.040 km;
• resistansi AC: 4.61 ohm/km;
• reaktansi: 0.08 ohm/km;
• faktor daya: 0.90;
• sin phi = sqrt(1 - 0.90^2) = 0.436.

Gunakan rumus satu fase:

Delta V = 2 x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)
Delta V = 2 x 0.040 x 16 x (4.61 x 0.90 + 0.08 x 0.436)
Delta V = 5.36 V

Kemudian:

Penurunan tegangan (%) = 100 x 5.36 / 230
Penurunan tegangan = 2.33%

Tegangan pada sisi penerima adalah sekitar 224.64 V, sebelum menambahkan sumber hulu, transformator, penyulang, sambungan, atau penurunan tegangan kontak apa pun.

Contoh Jatuh Tegangan Tiga Fase

Asumsikan beban tiga fase 400 V yang seimbang memiliki:

• arus saluran: 63 A;
• panjang rute satu arah: 80 m = 0.080 km;
• resistansi AC per konduktor fase: 0.727 ohm/km;
• reaktansi: 0.08 ohm/km;
• faktor daya: 0.85;
• sin phi = sqrt(1 - 0.85^2) = 0.527.

Gunakan rumus tiga fase seimbang:

Delta V_LL = sqrt(3) x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)
Delta V_LL = 1.732 x 0.080 x 63 x (0.727 x 0.85 + 0.08 x 0.527)
Delta V_LL = 5.76 V

Persentase penurunan tegangan antar-fasa adalah:

Penurunan tegangan (%) = 100 x 5,76 / 400
Penurunan tegangan = 1,44%

Estimasi tegangan antar-fasa di sisi penerima adalah 394.24 V.

Ketiga contoh ini menggunakan nilai hipotetis yang dinyatakan R dan X sehingga aritmatikanya dapat diperiksa. Untuk proyek aktual, ganti nilai tersebut dengan data konduktor yang sesuai dengan konstruksi kabel, suhu operasi, frekuensi, rute, dan pengaturan pemasangan.

Hitung Sirkuit Multi-Segmen Secara Terpisah

Jangan gunakan arus beban akhir untuk keseluruhan rute jika terdapat beban yang bercabang di sepanjang pengumpan. Hitung setiap segmen menggunakan arus yang benar-benar mengalir melalui segmen tersebut, kemudian jumlahkan penurunan tegangannya.

Untuk sirkuit radial tiga segmen:

Delta V_total = Delta V_segment_1 + Delta V_segment_2 + Delta V_segment_3

Sebagai contoh, jika pengumpan dari sumber ke panel membawa 60 A, bagian berikutnya membawa 35 A, dan cabang terakhir membawa 12 A, setiap segmen harus menggunakan panjang, arus, resistansi, reaktansi, dan faktor daya masing-masing. Prinsip yang sama berlaku ketika ukuran konduktor berubah antara pengumpan dan sirkuit cabang.

Metode segmen ini juga mencegah kesalahan umum: hanya menghitung cabang terakhir sambil mengabaikan tegangan yang sudah hilang di transformator, pengumpan, busway, perangkat protektif, terminal, atau konduktor hulu. Sertakan elemen hanya jika Anda memiliki impedansi yang dapat dipertanggungjawabkan atau penurunan terukur untuk elemen tersebut.

Gunakan Alur Kerja Perhitungan Ini

1. Identifikasi topologi sirkuit. Pilih DC dua kabel, AC satu fase dua kabel, atau AC tiga fase seimbang. Jangan gunakan rumus seimbang untuk sirkuit yang tidak seimbang secara material.
2. Tetapkan basis tegangan. Untuk hasil tiga fase seimbang, gunakan tegangan antar-fase saat menghitung persentase penurunan. Untuk cabang fase-ke-netral, gunakan tegangan fase-ke-netral dan model sirkuit yang berlaku.
3. Ukur panjang rute satu arah. Ikuti rute konduktor, bukan jarak garis lurus antar peralatan.
4. Tentukan arus desain berdasarkan segmen. Gunakan arus beban yang diharapkan untuk kondisi operasi yang sedang diperiksa. Kondisi penyalaan, pengisian daya, atau kondisi transien lainnya memerlukan studi tersendiri.
5. Dapatkan data konduktor yang kompatibel. Gunakan nilai resistansi dan reaktansi dengan satuan yang sama serta suhu, material, konstruksi, dan pengaturan pemasangan yang sesuai.
6. Hitung volt dan persentase. Pastikan semua satuan terlihat, kemudian hitung tegangan di sisi penerima.
7. Bandingkan dengan batas yang benar. Periksa kode yang diadopsi, spesifikasi proyek, rentang input peralatan, dan persyaratan kinerja. Tidak ada persentase penurunan tegangan universal tunggal untuk setiap sirkuit.
8. Verifikasi desain secara lengkap. Ampasitas, koreksi suhu, pengelompokan, terminal, koordinasi perangkat protektif, kinerja loop gangguan, dan penurunan tegangan adalah pemeriksaan yang terpisah.

Kesalahan Umum yang Mengubah Jawaban

Kesalahan	Mengapa hasilnya salah	Pendekatan yang benar
Melipatgandakan panjang loop yang diukur	The 2 faktor diterapkan dua kali	Gunakan panjang satu arah dengan rumus dua kabel standar, atau gunakan resistansi loop tanpa faktor lain sebesar 2
Menggunakan resistansi DC untuk setiap pengumpan AC	Ini mengabaikan efek resistansi AC dan reaktansi	Gunakan data kabel atau produsen yang sesuai untuk instalasi AC
Mengabaikan suhu konduktor	Resistansi meningkat seiring dengan naiknya suhu konduktor	Gunakan resistansi pada kondisi operasi yang relevan atau terapkan koreksi yang terdokumentasi
Membagi penurunan tegangan tiga fase dengan tegangan fase-ke-netral	Basis persentase tidak cocok dengan hasil saluran-ke-saluran	Bagi Delta V_LL dengan tegangan nominal saluran-ke-saluran
Memperlakukan penurunan tegangan sebagai ampacity	Konduktor dengan penurunan rendah masih bisa jadi tidak sesuai secara termal, dan sebaliknya	Verifikasi ampacity dan penurunan tegangan secara independen
Menerapkan satu arus ke pengumpan terdistribusi	Segmen hulu dan hilir membawa arus yang berbeda	Hitung setiap segmen dan jumlahkan penurunannya
Menggunakan arus kondisi tunak untuk penyalaan motor	Arus penyalaan dan impedansi sumber dapat mendominasi penurunan sementara	Lakukan studi penyalaan motor atau tegangan dinamis

Ketika Rumus Sederhana Tidak Cukup

Gunakan model sirkuit atau studi teknik yang lebih lengkap ketika sistem mencakup:

• beban tiga fase yang tidak seimbang secara material;
• arus netral yang signifikan atau harmonisa triplen;
• beban non-linear di mana faktor daya pergeseran tidak mendeskripsikan bentuk gelombang secara memadai;
• penyalaan motor, energisasi transformator, atau peristiwa transien lainnya;
• konduktor paralel atau geometri konduktor yang kompleks;
• pengumpan panjang di mana impedansi sumber, transformator, dan koneksi memengaruhi tegangan terminal secara material;
• pembangkitan terdistribusi di mana kekhawatirannya mungkin adalah kenaikan tegangan, bukan penurunan tegangan di sisi beban;
• beban kritis keselamatan dengan rentang tegangan operasi yang sempit.

The Panduan rugi-rugi saluran VIOX menjelaskan hubungan terpisah antara arus, resistansi, dan rugi daya nyata. Penurunan tegangan dan rugi daya saling berkaitan, namun tidak dapat dipertukarkan: penurunan tegangan berkaitan dengan perbedaan tegangan yang dilihat oleh beban, sedangkan rugi daya nyata konduktor utamanya adalah I^2R.

Untuk pemilihan kabel pada aplikasi panel kontrol, lanjutkan dengan panduan ukuran kabel, derating, penurunan tegangan, dan trunking IEC. Jika Anda perlu menyelaraskan penunjukan konduktor metrik dan Amerika Utara sebelum memeriksa data produsen, gunakan panduan konversi ukuran kabel AWG ke mm2.

Batas Penurunan Tegangan Bergantung pada Aturan yang Berlaku

IEC 60364-5-52:2009+A1:2024 mencakup pemilihan dan pemasangan sistem pengkabelan tegangan rendah; Klausul 525-nya membahas penurunan tegangan dan merujuk ke lampiran yang relevan untuk nilai maksimum. Nilai yang berlaku bergantung pada konteks instalasi dan aturan yang diadopsi, sehingga standar tersebut harus digunakan bersama dengan persyaratan proyek dan implementasi nasional.

Dalam pekerjaan di AS, nilai yang umum dikutip 3% dan 5% muncul dalam konteks catatan informatif National Electrical Code sebagai rekomendasi untuk efisiensi operasi yang wajar, bukan sebagai aturan universal untuk setiap sirkuit. Beberapa aplikasi memuat persyaratan wajib yang terpisah. Verifikasi edisi yang diadopsi, otoritas yang berwenang, instruksi peralatan, dan spesifikasi proyek alih-alih menggunakan satu persentase secara global. Perbedaan tersebut terlihat dalam dokumen resmi NFPA materi pengembangan kode NEC 2025.

Daftar Periksa Perhitungan

Sebelum menerima hasil, pastikan bahwa:

• topologi sirkuit dan basis tegangan sudah benar;
• panjang berarti rute satu arah yang sebenarnya kecuali data secara eksplisit menggunakan panjang loop;
• R, Xdan L gunakan unit yang kompatibel;
• resistansi mencerminkan konduktor dan kondisi operasi yang relevan;
• arus dan faktor daya mendeskripsikan segmen dan status operasi yang sedang diperiksa;
• penurunan tegangan feeder dan cabang ditambahkan jika keduanya berkontribusi;
• hasilnya dibandingkan dengan persyaratan peralatan, proyek, dan yurisdiksi;
• ampasitas konduktor dan proteksi diverifikasi secara independen.

Gunakan Kalkulator Penurunan Tegangan VIOX untuk memeriksa desain awal dengan cepat. Untuk desain akhir, simpan input, data sumber konduktor, asumsi, rumus, dan kriteria penerimaan agar insinyur lain dapat mereproduksi hasilnya.

Sumber dan Standar

• IEC 60364-5-52:2009+A1:2024, Instalasi listrik tegangan rendah – Sistem pengabelan
• Seattle Public Utilities, Perhitungan Desain untuk Desain Kelistrikan, Februari 2024
• Materi pengembangan kode NFPA 70 2025

Catatan tinjauan teknis: Artikel ini menyediakan metode perhitungan kondisi tunak yang transparan, bukan pengganti untuk pemilihan konduktor spesifik proyek, tinjauan kode, atau studi sistem kelistrikan.