電線にも少し抵抗(r)があるので、電流が流れると電線の中で電圧が下がり、熱(損失)が出ます。
電圧降下 = 送り出す電圧 − 受け取る電圧
| 配電方式 | 電圧降下 | 電力損失 |
|---|---|---|
| 単相2線式 | 2 I r | 2 I² r |
| 単相3線式(平衡) | I r | 2 I² r |
| 三相3線式 | √3 I r | 3 I² r |
単相2線式は「行き」と「帰り」の2本で下がるので2倍。単相3線式は平衡していれば中性線に電流が流れないので1本分。損失は電流が流れる電線の本数 × I²r。
例題
100V・2000Wの負荷まで、1kmあたり3.2Ωの電線で8m。電圧降下は？(単相2線式)
r = 3.2 × 8 ÷ 1000 = 0.0256Ω、I = 2000 ÷ 100 = 20A
降下 = 2 × 20 × 0.0256 ≒ 1.0V
降下 = 2 × 20 × 0.0256 ≒ 1.0V
負荷が2つ以上あるとき
電源から遠い負荷のほうから順に計算します。それぞれの区間には、その先にある負荷の電流の合計が流れます。
例題
電源 a → b → c と電線が続き、b と c に 10A ずつの負荷。各区間の電線1本 0.1Ω。cの電圧が99Vのとき、aの電圧は？
b〜c 間は10A:2×10×0.1 = 2V → b = 101V
a〜b 間は20A:2×20×0.1 = 4V → a = 105V
a〜b 間は20A:2×20×0.1 = 4V → a = 105V
電線の太さを選ぶ問題
「電圧降下を○V以内に」→ 2Ir ≦ ○ から r を出す → 1kmあたりに直す → 表でそれ以下の一番細い電線を選びます。