전압 강하 계산 방법: DC, 단상 및 3상 공식

전압 강하는 전류가 흐르는 동안 전원 전압과 부하에서 사용 가능한 전압 간의 차이입니다. 2선식 DC 회로의 경우 다음을 사용하십시오. 2LIR 언제 L 은(는) 단방향 길이이며 R 단위 길이당 도체 1개의 저항입니다. 단상 AC의 경우 저항, 리액턴스 및 역률을 포함하십시오. 평형 3상 회로의 경우 해당 계수를 대체하십시오 2 와 함께 sqrt(3).

회로	정상 상태 전압 강하 공식	퍼센트 강하에 사용되는 전압
2선식 DC	Delta V = 2 x L x I x R	DC 시스템 전압
2선식 단상 AC	Delta V = 2 x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)	해당하는 경우 회로의 선간 전압 또는 상간 전압
평형 3상 AC	Delta V_LL = sqrt(3) x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)	선간 전압

그런 다음 계산하십시오:

전압 강하 (%) = 100 x Delta V / 공칭 회로 전압

이 공식들은 단위가 일치할 때만 유효합니다. 만약 R 그리고 X 가 km당 옴(ohm) 단위라면, 입력하십시오 L km 단위로 입력하십시오. 만약 1,000피트당 옴(ohm) 단위라면, 1,000피트의 분수 값으로 단방향 길이를 입력하십시오.

여기에 표시된 AC 표현식은 일반적인 근사 형식을 사용합니다 지상(lagging) 부하 역률. 진상 역률 회로는 무효항의 부호를 바꿀 수 있으므로, 지상 부하 공식을 그대로 복사하지 말고 적용 가능한 페이저 모델을 사용하십시오.

빠른 예비 결과를 얻으려면 다음을 사용하십시오. VIOX 전압 강하 계산기. 아래의 수동 계산 방식은 계산기 입력값이 의미하는 바와 더 상세한 엔지니어링 검토가 필요한 경우를 보여줍니다.

변수 및 단위

기호	의미	올바르게 사용하십시오
Delta V	계산된 전압 강하(단위: V)	동일한 회로 기준의 전압과 비교하십시오
L	단방향 경로 길이	이미 해당 수식이 포함된 공식을 사용하기 전에 값을 두 배로 늘리지 마십시오 2
I	부하 전류(단위: A)	계산 중인 구간의 전류를 사용하십시오
R	단위 길이당 AC 또는 DC 도체 저항	도체 재질, 크기, 구조 및 관련 작동 온도에 대한 데이터를 사용하십시오
X	단위 길이당 도체 리액턴스	실제 도체 배열에 대한 케이블 또는 설치 데이터를 사용하십시오
cos phi	변위 역률	효율 또는 총 고조파 왜곡을 대체하지 마십시오
sin phi	sqrt(1 - cos^2 phi) 가정된 정현파 지상 부하의 경우	이는 근사 AC 공식에서 무효 성분을 나타내며, 진상 역률의 경우 올바른 부호 규약이 필요합니다

단방향 길이 규약은 계산 오류의 가장 흔한 원인입니다. 2선식 DC 또는 단상 회로에는 나가는 도체와 돌아오는 도체가 있으므로, 공식은 단방향 길이에 다음을 곱합니다 2. 평형 3상 계산은 도체 간의 위상 관계를 사용하며, 이는 다음을 생성합니다 sqrt(3) 계수를 대신 사용합니다.

케이블 표에서 이미 루프 저항, 을 제공하는 경우, 2 다시 곱하지 마십시오. 계산하기 전에 게시된 값이 도체당, 쌍당, 킬로미터당 또는 1,000피트당 값인지 확인하십시오.

저항만으로는 충분하지 않은 이유

순수 저항성 DC 회로의 경우, 전압 강하는 옴의 법칙을 따릅니다:

Delta V = I x R_loop

AC 회로의 경우, 도체 임피던스는 저항과 리액턴스를 모두 가집니다. 일반적인 정상 상태 근사식은 다음과 같습니다:

Delta V = I x (R x cos phi + X x sin phi) x 위상 및 길이 계수

그리고 R cos phi 항은 동위상 성분을 나타냅니다. X sin phi 항은 도체 리액턴스 및 부하 역률과 관련된 전압 성분을 설명합니다. Seattle Public Utilities는 이 근사치를 제시하며 다음의 계수를 적용합니다. 2 단상 회로에는 1.73 3상 회로에는 다음을 적용하며, 이는 해당 전기 시스템 설계 계산 지침.

에 따른 것입니다. 짧고 작은 도체를 사용하며 역률이 1에 가까운 회로의 경우, 저항만 고려한 계산으로도 선별 작업에는 충분할 수 있습니다. 긴 피더, 대형 도체, 낮은 역률의 부하, 병렬 도체 또는 일반적이지 않은 도체 배열의 경우에는 단순히 가정하기보다 검증된 AC 저항 및 리액턴스 데이터를 사용하십시오. X = 0.

DC 전압 강하 예시

48 V DC 부하가 다음 설계 입력값을 가진다고 가정합니다:

• 부하 전류: 20 A;
• 단방향 케이블 길이: 30 m = 0.030 km;
• 선택된 작동 조건에서의 단일 도체 저항: 3.08 ohm/km;
• 송전 및 귀환 도체는 동일함.

루프 전압 강하를 계산하십시오:

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

백분율을 계산하십시오:

전압 강하 (%) = 100 x 3.696 V / 48 V
전압 강하 = 7.70%

부하가 수전하게 될 전압은 대략 다음과 같습니다:

48.0 V - 3.696 V = 44.304 V

이 결과가 해당 도체가 부적합함을 자동으로 증명하는 것은 아닙니다. 부하의 허용 입력 범위, 프로젝트 전압 강하 기준, 도체 허용 전류, 단자 제한 및 적용 가능한 설치 규정과 비교하십시오. 전압 강하가 너무 높을 경우, 가능한 설계 변경 사항으로는 더 큰 도체 사용, 경로 단축, 더 낮은 전류, 또는 시스템이 허용하는 경우 더 높은 배전 전압 사용 등이 있습니다.

단상 AC 전압 강하 예시

230 V 단상 회로에 다음 조건이 있다고 가정하십시오:

• 전류: 16 A;
• 단방향 길이: 40 m = 0.040 km;
• AC 저항: 4.61 ohm/km;
• 리액턴스: 0.08 ohm/km;
• 역률: 0.90;
• sin phi = sqrt(1 - 0.90^2) = 0.436.

단상 공식을 사용하십시오:

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

다음:

전압 강하 (%) = 100 x 5.36 / 230
전압 강하 = 2.33%

수전단 전압은 대략 다음과 같습니다 224.64 V, 상류측 전원, 변압기, 피더, 연결 또는 접촉 전압 강하를 추가하기 전입니다.

3상 전압 강하 예시

평형 400 V 3상 부하가 다음을 갖는다고 가정합니다:

• 선 전류: 63 A;
• 단방향 경로 길이: 80 m = 0.080 km;
• 상 도체당 AC 저항: 0.727 ohm/km;
• 리액턴스: 0.08 ohm/km;
• 역률: 0.85;
• sin phi = sqrt(1 - 0.85^2) = 0.527.

평형 3상 공식을 사용하십시오:

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

선간 전압 강하율은 다음과 같습니다:

전압 강하 (%) = 100 x 5.76 / 400
전압 강하 = 1.44%

예상 수전단 선간 전압은 394.24 V.

이 세 가지 예시는 가상의 R 그리고 X 값을 사용하므로 산술 계산을 확인할 수 있습니다. 실제 프로젝트의 경우, 케이블 구조, 작동 온도, 주파수, 경로 및 설치 방식에 적합한 도체 데이터로 교체하십시오.

다중 구간 회로를 개별적으로 계산

급전선을 따라 부하가 분기되는 경우 전체 경로에 최종 부하 전류를 적용하지 마십시오. 각 구간을 실제로 흐르는 전류를 사용하여 계산한 다음 전압 강하를 합산하십시오.

3구간 방사형 회로의 경우:

Delta V_total = Delta V_segment_1 + Delta V_segment_2 + Delta V_segment_3

예를 들어, 소스-패널 간 피더가 다음을 전달하는 경우 60 A, 다음 섹션은 다음을 전달하며 35 A, 최종 분기 회로는 다음을 전달합니다 12 A, 각 세그먼트는 고유한 길이, 전류, 저항, 리액턴스 및 역률을 사용해야 합니다. 피더와 분기 회로 사이에서 도체 크기가 변경될 때도 동일한 원칙이 적용됩니다.

이 세그먼트 방식은 변압기, 피더, 버스웨이, 보호 장치, 단자 또는 상위 도체에서 이미 손실된 전압을 무시하고 최종 분기 회로만 계산하는 일반적인 오류를 방지합니다. 타당한 임피던스나 측정된 전압 강하 값이 있는 요소만 포함하십시오.

이 계산 워크플로우 사용

1. 회로 토폴로지를 식별하십시오. 2선식 DC, 2선식 단상 AC 또는 평형 3상 AC를 선택하십시오. 실질적으로 불평형인 회로에는 평형 공식을 사용하지 마십시오.
2. 전압 기준을 설정하십시오. 평형 3상 결과의 경우, 전압 강하율을 계산할 때 선간 전압을 사용하십시오. 상-중성선 분기 회로의 경우, 해당 상-중성선 전압 및 회로 모델을 사용하십시오.
3. 단방향 경로 길이를 측정하십시오. 장비 간의 직선 거리가 아닌 도체 경로를 따르십시오.
4. 세그먼트별 설계 전류를 결정하십시오. 확인 중인 작동 조건에 대한 예상 부하 전류를 사용하십시오. 기동, 충전 또는 기타 과도 상태는 별도의 검토가 필요합니다.
5. 호환되는 도체 데이터를 확보하십시오. 동일한 단위와 적절한 온도, 재질, 구조 및 설치 방식을 적용한 저항 및 리액턴스 값을 사용하십시오.
6. 전압(V)과 백분율(%)을 계산하십시오. 모든 단위를 표시한 상태에서 수전단 전압을 계산하십시오.
7. 올바른 제한값과 비교하십시오. 채택된 규정, 프로젝트 사양, 장비 입력 범위 및 성능 요구 사항을 확인하십시오. 모든 회로에 적용되는 단일 범용 전압 강하 백분율은 없습니다.
8. 전체 설계를 검증하십시오. 허용 전류, 온도 보정, 그룹화, 단자, 보호 장치 협조, 고장 루프 성능 및 전압 강하는 각각 별도로 점검해야 합니다.

답을 바꾸는 일반적인 오류

오류	결과가 잘못된 이유	올바른 접근 방식
측정된 루프 길이를 두 배로 늘림	그리고 2 계수가 두 번 적용됨	표준 2선식 공식에는 단방향 길이를 사용하거나, 다른 계수 없이 루프 저항을 사용하십시오 2
모든 AC 피더에 DC 저항 사용	AC 저항 효과 및 리액턴스가 누락됨	AC 설치에 적합한 케이블 또는 제조업체 데이터를 사용하십시오
도체 온도 무시	도체가 가열되면 저항이 상승합니다	관련 작동 조건에서의 저항을 사용하거나 문서화된 보정치를 적용하십시오
3상 전압 강하를 상-중성선 전압으로 나누기	백분율 기준은 선간 전압 결과와 일치하지 않습니다	나누고 Delta V_LL 공칭 선간 전압으로
전압 강하를 허용 전류로 취급	전압 강하가 낮은 도체라도 열적으로 부적합할 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다	허용 전류와 전압 강하를 독립적으로 확인하십시오
분산형 피더에 하나의 전류를 적용	상류 및 하류 세그먼트는 서로 다른 전류를 전달합니다	각 세그먼트를 계산하고 강하를 합산하십시오
모터 기동에 정상 상태 전류 사용	기동 전류와 전원 임피던스가 일시적인 강하를 지배할 수 있습니다	모터 기동 또는 동적 전압 연구를 수행하십시오

단순화된 공식으로 충분하지 않은 경우

시스템에 다음이 포함된 경우 더 완전한 회로 모델이나 엔지니어링 연구를 사용하십시오:

• 상당히 불평형된 3상 부하;
• 상당한 중성선 전류 또는 3배수 고조파;
• 변위 역률이 파형을 적절하게 설명하지 못하는 비선형 부하;
• 모터 기동, 변압기 여자 또는 기타 과도 현상;
• 병렬 도체 또는 복잡한 도체 형상;
• 전원, 변압기 및 접속 임피던스가 단자 전압에 상당한 영향을 미치는 긴 급전선;
• 부하 측 전압 강하보다는 전압 상승이 우려될 수 있는 분산형 전원;
• 작동 전압 범위가 좁은 안전 필수 부하.

그리고 VIOX 선로 손실 가이드 전류, 저항, 유효 전력 손실 간의 개별적인 관계를 설명합니다. 전압 강하와 전력 손실은 서로 관련이 있지만 상호 교환할 수 없습니다. 전압 강하는 부하에서 나타나는 전압 차이와 관련이 있는 반면, 도체의 유효 전력 손실은 주로 I^2R.

제어반 애플리케이션의 케이블 선정에 대해서는 다음을 계속 참조하십시오. IEC 케이블 사이징, 디레이팅, 전압 강하 및 트렁킹 가이드. 제조업체 데이터를 확인하기 전에 미터법과 북미 도체 규격을 조정해야 하는 경우 다음을 사용하십시오. AWG-mm2 케이블 크기 변환 가이드.

전압 강하 제한은 적용 가능한 규정에 따라 다름

IEC 60364-5-52:2009+A1:2024 저전압 배선 시스템의 선정 및 설치를 다루며, 525조에서는 전압 강하를 다루고 최대 허용값에 대한 관련 부속서를 참조하도록 명시하고 있습니다. 적용 가능한 값은 설치 환경 및 채택된 규정에 따라 달라지므로, 해당 표준은 프로젝트 요구 사항 및 국가별 시행 지침과 함께 사용해야 합니다.

미국 작업에서 일반적으로 인용되는 3% 그리고 5% 값은 모든 회로에 적용되는 보편적인 규칙이 아니라, 합리적인 운영 효율성을 위한 권장 사항으로서 National Electrical Code의 참고 정보 문맥에 나타납니다. 일부 애플리케이션에는 별도의 필수 요구 사항이 포함되어 있습니다. 전 세계적으로 하나의 백분율을 사용하기보다는 채택된 판본, 관할 당국, 장비 지침 및 프로젝트 사양을 확인하십시오. 이러한 구분은 NFPA의 공식 2025 NEC 코드 개발 자료에서 확인할 수 있습니다.

계산 체크리스트

결과를 수용하기 전에 다음 사항을 확인하십시오:

• 회로 토폴로지 및 전압 기준이 올바른지 확인하십시오;
• 데이터에 루프 길이가 명시적으로 사용되지 않는 한, 길이는 실제 단방향 경로를 의미합니다;
• R, X및 L 호환되는 단위를 사용하십시오;
• 저항은 관련 도체 및 작동 조건을 반영합니다;
• 전류 및 역률은 확인 중인 세그먼트와 작동 상태를 설명합니다;
• 피더 및 분기 전압 강하는 둘 다 기여하는 경우 합산됩니다;
• 결과는 장비, 프로젝트 및 관할 구역의 요구 사항과 비교됩니다;
• 도체 허용 전류 및 보호 기능은 독립적으로 검증됩니다.

다음을 사용하십시오. VIOX 전압 강하 계산기 예비 설계를 신속하게 확인하기 위함입니다. 최종 설계의 경우, 다른 엔지니어가 결과를 재현할 수 있도록 입력값, 도체 출처 데이터, 가정, 공식 및 수용 기준을 보관하십시오.

출처 및 표준

• IEC 60364-5-52:2009+A1:2024, 저압 전기 설비 – 배선 시스템
• Seattle Public Utilities, 전기 설계를 위한 설계 계산, 2024년 2월
• NFPA 70 2025 코드 개발 자료

기술 검토 참고: 이 문서는 투명한 정상 상태 계산 방법을 제공하며, 프로젝트별 도체 선정, 코드 검토 또는 전력 시스템 연구를 대체하지 않습니다.