전압 강하 마스터하기: 고급 계산기, 실전 예제 및 NEC 기준

고급 전압 강하 계산기, 풀이 예제 및 공식

허용 전압 강하란?

NEC (National Electric Code, 미국 국가전기규정) [210.19 A (1)] FPN 4번과 [215.2 A (3)] FPN 2번에 따르면, 피더(Feeder)의 허용 전압 강하는 3%이고, 최종 서브 회로와 분기 회로의 허용 전압 강하는 5%로 규정되어 있습니다. 이는 적절하고 효율적인 동작을 위한 기준입니다.

예를 들어, 공급 전압이 110V라면 허용 전압 강하 값은 다음과 같습니다.

허용 전압 강하 = 110 × (3/100) = 3.3V.

전압 강하 계산기 (고급)

값을 입력하고 계산 버튼을 누르세요. 결과가 표시됩니다.

참고: 이 계산기는 무료 Electrical Technology 안드로이드 앱에서도 이용 가능합니다.

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전압 강하 공식과 계산

기본 전압 강하 공식

기본 전기 전압 강하 공식은 오옴의 법칙입니다.

V_D = I × R

여기서;

• V_D = 전압 강하 (볼트)
• I = 전류 (암페어)
• R = 저항 (옴, Ω)

하지만 이 기본 공식만으로는 모든 경우를 다루기 어렵습니다(아래 사례 참조).

강철 콘두이트 배선용 전압 강하 공식

역률 1, 케이블 온도 75°C, 강철 콘두이트 내 도체 조건에서의 근사 전압 강하 공식입니다.

V_D = (2 × k × Q × I × D) / cm — 단상(Single Phase)

V_D = (1.732 × k × Q × I × D) / cm — 3상(Three Phase)

여기서;

• cm = 도체 단면적 (원형 밀, circular mils)
• D = 편도 거리 (피트, feet)
• I = 회로 전류 (암페어)
• Q = 교류 저항과 직류 저항 비율 (R_AC/R_DC) — 2/0 초과 도체의 스킨 효과 고려
• k = 고유 저항율 = 알루미늄 21.2, 구리 12.9

단상 및 DC 회로 전압 강하 공식

전선 길이가 피트(feet) 단위일 때

V_D = I × R

V_D = I × (2 × L × R / 1000)

여기서;

• V_D = 전압 강하 (볼트)
• I = 전선 전류 (암페어)
• R = 전선 저항 (Ω) [Ω/kft]
• L = 전선 거리 (피트)

전선 길이가 미터(meter) 단위일 때

V_D = I × (2 × L × R / 1000)

여기서;

• V_D = 전압 강하 (볼트)
• I = 전선 전류 (암페어)
• R = 전선 저항 (Ω) [Ω/km]
• L = 전선 거리 (미터)

3상 시스템 전압 강하 계산 및 공식

3상 3선식 (델타 결선)

V_D = 0.866 × I × R

V_D = 0.866 × I × 2 × L × R / 1000

3상 4선식 (스타 결선)

V_D = 0.5 × I × R

V_D = 0.5 × I × 2 × L × R / 1000

여기서;

• V_D = 전압 강하 (볼트)
• I = 전선 전류 (암페어)
• R = 전선 저항 (Ω) [Ω/km 또는 Ω/kft]
• L = 전선 거리 (미터 또는 피트)

전선 단면적 계산

전선 단면적 (kcmil, 킬로 원형 밀)

A_n = 1000 × d_n² = 0.025 × 92^{(36−n)/19.5}

여기서; An = "n" 게이지 전선 크기의 단면적 (kcmil), n = 게이지 번호, d = 전선 직경 제곱 (in²)

전선 단면적 (제곱 인치, in²)

A_n = (π/4) × d_n² = 0.000019635 × 92^{(36−n)/19.5}

전선 단면적 (제곱 밀리미터, mm²)

A_n = (π/4) × d_n² = 0.012668 × 92^{(36−n)/19.5}

전선 직경 계산

전선 직경 (인치) 공식

d_n = 0.005 × 92^(36−n)/39 …. 인치 단위

전선 직경 (밀리미터) 공식

d_n = 0.127 × 92^(36−n)/39 …. 밀리미터(mm) 단위

전선 저항 계산 공식

(1) R_n = 0.3048 × 10⁹ × ρ / (25.4² × A_n)

여기서; R = 도체 저항 (Ω/kft), n = 게이지 번호, ρ = 비저항 (Ω·m), A_n = n번 게이지 단면적 (in²)

또는;

(2) R_n = 10⁹ × ρ / A_n

여기서; R = 도체 저항 (Ω/km), n = 게이지 번호, ρ = 비저항 (Ω·m), A_n = n번 게이지 단면적 (mm²)

V_End = V − V_D

여기서; V_End = 케이블 끝단 공급 전압, V = 공급 전압, V_D = 케이블 도체 전압 강하

원형 밀 단위 전압 강하 계산 공식

V_D = ρ × P × L × I / A

여기서; V_D = 전압 강하 (볼트), ρ = 비저항 (Ω·원형밀/피트), P = 상수 = 2(단상/DC), √3=1.732(3상), L = 전선 길이 (피트), A = 전선 면적 (원형 밀)

구리 도체 전압 강하 계산법 (1상 & 3상)

아래 표와 간편 공식으로 구리 도체 전압 강하를 계산할 수 있습니다.

V_D = f × I … L = 100 feet

여기서; f = 아래 표의 계수, I = 전류 (암페어), L = 도체 길이 (피트, 100피트 기준)

(아래 표 아래 풀이 예제 참조)

전압 강하 계산 풀이 예제

예제: 전압 220V 단상, 전류 5A, 도체 길이 100피트, 전선 게이지(AWG) #8일 때 전압 강하 계산?

해답:

공식: V_D = f × I (L = 100피트 기준)

#8 AWG 도체 계수 f = 0.125 (위 표 참조). 공식에 대입:

V_D = 0.125 × 5A × (100피트 기준)

V_D = 전압 강하 = 0.625V.

참고: 위 전압 강하 계산기는 근사치를 제공하며, 실제 케이블/도체/전선, 재료 비저항, 연선 수, 온도/날씨, 콘두이트/PVC 등에 따라 결과가 달라질 수 있어 100% 정확성을 보장하지 않습니다.

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