電圧降下とは？原因・計算式・具体例をわかりやすく解説
電圧降下とは？
電圧降下とは、電流が電線や端子などの抵抗を持つ部分を流れることで、電圧が低下する現象です。実際の電線には抵抗があるため、電源側の電圧と比べて、配線の先にある機器に届く電圧は低くなります。
小さな電圧降下は通常起こるものです。しかし、電圧降下が大きすぎると、機器の動作が不安定になったり、性能が低下したり、起動できなくなったりする場合があります。
電圧降下が発生する主な原因
電圧降下を大きくする主な要因は次のとおりです。
- 電線が長い： 電線が長くなるほど、一般に抵抗が大きくなります。
- 電線の断面積が小さい： 断面積が小さい電線は、一般に抵抗が大きくなります。
- 電流が大きい： 抵抗が同じ場合、電流が大きいほど電圧降下も大きくなります。
- 材料と温度： 導体の抵抗率や使用時の温度も抵抗に影響します。
- 接続不良： 端子の緩み、酸化、接触不良によって余分な抵抗が生じることがあります。
基本的な電圧降下の計算式
直流回路、または純抵抗回路では、基本的に次の式を使用できます。
ΔV = I × R
- ΔV：電圧降下（V）
- I：電流（A）
- R：計算対象部分の合計抵抗（Ω）
電圧降下率は次の式で求めます。
電圧降下率（%）=（ΔV / 電源電圧）× 100
この式は直流回路または純抵抗回路の基本式です。交流回路では、インピーダンス、力率、システム構成などを考慮する必要がある場合があります。
電圧降下の計算例
電源電圧が12 V、負荷電流が5 A、往路と復路を合わせた電線の合計抵抗が0.2 Ωの直流回路を考えます。
- 電圧降下：ΔV = 5 × 0.2 = 1 V。
- 機器に届く電圧：12 − 1 = 11 V。
- 電圧降下率：（1 / 12）× 100 ≈ 8.33%。
この場合、機器には電源電圧12 Vではなく、約11 Vが供給されます。
電圧降下を抑える方法
電流や配線長に適した断面積の電線を選び、可能な範囲で配線距離を短くします。また、適切な導体材料を使用し、端子の緩みや腐食がないか定期的に確認することも重要です。負荷や設置条件を確認せずに、自己判断で配線を変更しないでください。