適用于計算直流電壓降的一些近似方法可能適用于負載小、相當短且導體間距較近的交流電路。這些方法忽略了線路電抗的影響。然而，它對結果的影響可能小于簡單接線計算中遇到的其他因素。

圓形米爾

圓密耳 （CM） 是導體橫截面積的量度。圖 1 顯示了圓形導體的實際橫截面積 A = ΠD2/4 = 3.1416 x D2/4。

圖 1.導體橫截面。圖片由 Lorenzo Mari 提供

找到圓形密耳的面積需要密耳的直徑。

1 mil = 1/1 000 英寸 = 10ˉ3 英寸 （in）

根據定義，直徑 D = 1 mil 的導體的橫截面積為 1 厘米。

如果 D = 1 mil，則 A = 1 CM = 3.1416 x D2/4 = 3.1416 x ? = 0.7854 平方密耳 （sq mils）

平方密耳 = 0.7854 x 厘米

厘米 = 1/0.7854 x 平方密耳 = 1.2732 x 平方密耳

選擇 D = N mils（N = 任意正數）的導體。

A = 0.7854 x N2 平方密耳

厘米 = 1.2732 x 0.7854 x N2 = N2

然后，任何導體的圓形密耳面積等于密耳平方的直徑。

ACM = D2

以 mm2 為單位的面積是

Amm2 = ΠD2/4 = 0.7854 x D2

其中 D = 直徑，單位為 mm。

NEC 表 8

NEC 表 8 顯示標準導體尺寸。它的導體尺寸從 18 到 4/0 AWG（美國線規）和從 250 到 2 000 kcmil、銅（未涂層和涂層）和鋁。18 至 8 AWG 尺寸包括實心圓形和絞合導體。除其他數據外，表 8 以圓形密耳、mm2 和 in.2 為單位顯示橫截面積。

表 8 還包含 75°C 時的導體直流電阻。NEC 的電阻、電抗和阻抗值是線對中性線或歐姆對中性線。

示例 1。

求直徑為 0.1285 英寸的實心導體的導體尺寸。

0.1285 英寸 = 1.285 億

ACM = D2 = 128.52 = 16 512

表 8 顯示尺寸為 N° 8 AWG 的 CM = 16 510。

這個問題可以通過在表 8 的“總直徑”列中查找 0.128 英寸的直徑來解決。觀察到絞合導體的總直徑大于實心導體的總直徑。

示例 2。

計算示例 1 中導體的橫截面積，單位為 mm2。

D = 0.1285 英寸 x 25.4 毫米/英寸 = 3.264 毫米

Amm2 = 0.7854 x D2 = 0.7854 x 3.2642 = 8.367 mm2

表 8 顯示實心導體 N° 8 AWG 的面積為 8.367 mm2。

計算電壓降的公式

計算單相電路中近似電壓降的典型公式是

VD = 2 x ρ x I x L / A

在哪里：

A = 以 CM 或 mm2 為單位的導體橫截面積。

ρ = 導線材料的電阻率，單位為 Ω CM/ft 或 Ω mm2/m。ρ 是 1 英尺長的導體、1 CM 的橫截面積或 1 m 長的導體以及 1 mm2 的橫截面積的電阻 - 回想一下 R = ρL/A。

I = 負載電流 （A）。

VD = 電壓降 （V）。

L = 從源到負載的距離，以英尺或米為單位。

常數 2 考慮了從負載到源的返回導體。

要確定會產生特定電壓降的導線尺寸，請將公式轉置為

A = 2 x ρ x I x L / VD

一些參考文獻將這些公式描述為

VD = 2 x K x I x L / A

A = 2 x K x I x L / VD

式中 K 為導體電阻率。

英制和公制單位的電壓降公式

商用硬拉銅線在 25°C 時的電阻率為 10.895 Ω CM/ft 或 0.018113 Ω mm2/m。

商用鋁線在 25°C 時的電阻率為 17.345 Ω CM/ft 或 0.028834 Ω mm2/m。

由于分子運動增強，銅和鋁的電阻隨著溫度的增加而增加，這一點至關重要。以下公式中的材料常數將隨溫度變化。

英制單位

2 x K = 2 x 10.895 Ω CM/ft = 21.79 Ω CM/ft

CM = 21.79 Ω CM/ft x I（A） x L（ft） / VD（V） 用于銅

2 x K = 2 x 17.345 Ω 厘米/英尺 = 34.69 Ω 厘米/英尺

CM = 34.69 Ω CM/ft x I（A） x L（ft） / VD（（V） 用于鋁

要計算每個導體的 K，請根據 NEC 表 8 將圓形密耳乘以每英尺的電阻。

K = CM x Ω/ft = Ω CM/ft

表 1 顯示了 K = 12.873 Ω CM/ft 的平均值，考慮到銅導體（75°C 時的直流電阻）。

表 1.從 NEC 表 8 數據（銅導體）得出的 K 平均值。

使用 K 平均值的單相電路方程為

2 x K = 2 x 12.873 = 25.746

CM = 25.75 Ω CM/ft x I（A） x L（ft） / VD（V），銅在 75°C

表 2 顯示了鋁導體的 K = 21.182 Ω CM/ft 的平均值。

表 2.從 NEC 表 8 數據（鋁導體）得出的 K 平均值。

使用 K 平均值的單相電路方程為

2 x K = 2 x 21.182 = 42.364

CM = 42.36 Ω CM/ft x I（A） x L（ft）/VD（V） 對于鋁，在 75°C

公制單位

對單相電路執行類似的程序（在 25°C 時）會導致

2 x K = 2 x 0.018113 Ω mm2/m = 0.03623 Ω mm2/m

A（mm2） = 0.03623 Ω mm2/mx I（A） x L（m） / VD（V） 對于銅，以及

2 x K = 2 x 0.028834 Ω mm2/m = 0.05767 Ω mm2/m

A （mm2） = 0.05767 Ω mm2/mx I（A） x L（m） / VD（V） 用于鋁

我們不計算 75°C 時銅的 K 平均值，而是僅計算 500 kcmil 導體的 K，數據來自 NEC 表 8。

K = 253 mm2 x 0.0845 Ω/km /1 000 = 0.021379 Ω mm2/m

2 x K = 2 x 0.021379 Ω mm2/m = 0.04276 Ω mm2/m

A = 0.04276 Ω mm2/mx I（A） x L（m） / VD（V） 用于銅

使用 NEC 表 8 中的數據計算 500 kcmil 鋁導體在 75°C 下的 K。

K = 253 mm2 x 0.1391 Ω/km/1 000 = 0.035192 Ω mm2/m

2 x K = 2 x 0.035 Ω mm2/m = 0.07038 Ω mm2/m

A = 0.07038 Ω mm2/mx I（A） x L（m） / VD（V） 用于鋁

共享英制和公制單位的公式

以下公式結合了單相電路中 25°C 時銅導體的英制和公制單位。

厘米 = 70.86 x I（A） x L（m） / VD（V）

這些近似公式適用于具有高功率因數（最好為 100%）的直流和交流電路，這在住宅電氣裝置中通常是這種情況。

商業和工業電氣裝置中的電壓降計算通常需要使用阻抗而不是電阻的公式。將公式應用于具有低功率因數負載和顯著線路電抗的交流電路可能會導致嚴重錯誤。

示例 3。

在圖2的電路中

圖 2. 240V、2 線、單相電路。圖片由 Lorenzo Mari 提供

一個。使用英制單位在 25°C 時以伏特和百分比計算 VD。

NEC 表 8 顯示了 26 240 圓密耳的導體 N° 6 AWG。

VD = 21.79 Ω 厘米/英尺 x 60 A x 55 英尺/26 240 = 2.74 V

VD = （2.74V/240V） * 100 = 1.14%

灣。求接收端電壓 VR。

VR = Vs – VD

VR = 240 V – 2.74 V = 237.26 V

例 4。

在 25°C 下使用公制單位重復示例 1。

一個。

NEC 表 8 顯示 13.30 mm2 的導體 N° 6 AWG。

50 英尺 x 0.3048 米/英尺 = 16.764 米

VD= 0.03623 Ω mm2/mx 60 A x 16.764 m / 13.30 mm2 = 2.74 V。

VD = （2.74V/240V） * 100 = 1.14%

灣。

VR = Vs – VD

VR = 240 V – 2.74 V = 237.26 V

例 5。

使用英制/公制公式計算示例 1 中的 VD。

VD = 70.86 x 60A x 16.764 m/26 240 = 2.72 V。

電壓降表

無需每次都應用電壓降公式。雖然有很多關于這個主題的軟件，但手頭有一些表格來快速估算總是很實用的。

了解表格的基礎至關重要，例如使用的公式、單相或多相、電線數量、導體材料、交流或直流、磁性或非磁性導管、環境溫度、功率因數和頻率。

表 3 根據公式顯示了銅導體的電壓降

VD（V） = 25.75 Ω CM/ft x I（A） x L（ft） / CM，對于 75°C 的銅

此表使用安培英尺法。乘積 I（A） x L（ft） 變為常數，如下所示：以相同的比例增加電流和減少距離，反之亦然，保持 VD 不變。

表 3.非磁性導管中銅導體的電壓降。單相、2 線和 3 線、100% 功率因數、60Hz。

安培英尺 = I（A） x L（ft）

VD（V） = 25.75 Ω x 安培英尺/厘米

例 6。

圖 3 顯示了一個 120/240V、3 線、單相饋線，它為具有 23 kW 平衡負載的照明面板供電。使用表 3，如果運行長度為 250 英尺，計算最大線間電壓降 2% 所需的銅導體尺寸。

圖 3.為照明負載供電的 120/240 V、3 線、單相電路。圖片由 Lorenzo Mari 提供

I = 23 千瓦/240 伏 = 95.83 安

L = 250 英尺

95.83 A x 250 英尺 = 23，958 A-ft，例如 24，000 A-ft

允許的最大 VD = 240 x 0.02 = 4.8 V

表 3 顯示在 20，000 A-ft 線和尺寸 1/0 列的交叉處的 VD = 4.88 V，高于所需的 VD。

VD = 4.84 V 在 25，000 A-ft 線和尺寸 2/0 列的交叉處，余量為 1，000 A-ft。

在 3.87 V （20，000 A-ft） 和 4.84 V （25，000 A-ft） 之間插值，實際 VD = 4.64 V （24，000 A-ft） = 1.93%，低于所需的 VD。

使用尺寸 N° 2/0 的導線。

解決表 3 問題的另一種方法。

試穿 2/0 碼

24，000 英尺 = 20，000 英尺 + 4，000 英尺

20，000 A-ft 時的 VD = 3.87 V

4，000 A-ft 時的 VD = 0.77 V

總 VD = 3.87 V + 0.77 V = 4.64 V = 1.93%

使用尺寸 N° 2/0 的導線。

有使用安培計方法的類似表格。

概括

CM 定義了橫截面積。一圓密爾是直徑為1密爾的圓的面積。

導體橫截面積的另一種表達方式是平方毫米 （mm2）。

NEC 表 8 提供了大量的導體數據。

幾個公式允許在簡單電路中以近似結果計算電壓降。這些公式在線路電抗可忽略不計和高功率因數負載的直流電路和交流電路中很有幫助。

在大多數情況下，沒有必要使用公式來確定電線尺寸。有許多表格可用于快速計算。了解用于避免計算錯誤的表格的基礎至關重要。