理解电压降计算结果
百分比电压降会与下表所列的常用设计参考值进行对照。这些阈值是参考性的工程目标（例如在 NEC 说明性条文中被引用），实际安装的约束性要求由当地电气规范规定。
| 电压降（占供电电压百分比） | 评估 | 典型设计解读 |
|---|---|---|
| 3% 或以下 | 在参考范围内 | 符合常用的分支电路设计目标 |
| 3%–5% | 需复核 | 对于馈线加分支合计可能可以接受；可考虑采用更大截面积的导体 |
| 超过 5% | 偏高 | 通常被视为过大；应增大截面积或缩短线路长度 |
- 电阻率数值为 20°C 时的工程数值；负载下发热运行的导线电阻更高，电压降也会略大。
- 三相公式给出的是平衡负载下的线间电压降；本计算器未考虑不平衡负载及功率因数的影响。
- 3%/5% 数值是参考性设计指导，而非法定限值。实际安装的导体选型受当地电气规范约束（载流量、保护装置、安装方式），必须由具备资质的电工处理。
什么是电压降？
电压降是导线自身电阻造成的沿线电压损失。每根导线本身就是一个电阻：根据欧姆定律，电流流经该电阻时，会把部分供电电压转化为热量，因此线路末端的设备所接收到的电压会低于电源端提供的电压。导线越长、越细，电流越大，电压降就越大。
导体电阻由材料电阻率、线路长度及截面积共同决定：R = ρ × L ÷ A。本计算器采用广泛公开的 20°C 工程电阻率数值——铜为 0.0172 Ω·mm²/m，铝为 0.0282 Ω·mm²/m——这意味着同等规格的铝导线电压降约比铜导线高出 64%。电阻率会随温度升高而增大，因此在重负载下发热的导线，其电压降会略高于 20°C 时的数值。
过大的电压降会导致灯光变暗、电机发热运行且性能下降，以及电子设备出现故障干扰。一项被广泛引用的设计参考——例如美国国家电气规范（NFPA 70）中的说明性条文——建议将分支电路的电压降控制在约 3% 以内，馈线加分支合计控制在约 5% 以内。这些数值是参考性设计目标，而非普遍适用的法定限值；具有约束力的要求来自适用于该项安装的当地电气规范，任何布线工程都应由具备资质的电工执行或核查。
如何使用本电压降计算器
- 选择导体材料——铜或铝。
- 选择电路类型：直流、单相交流（均采用去程与回程两根导体的路径）或三相交流（√3 线路系数）。
- 输入系统电压、以安培计的负载电流、以米计的单程导线长度，以及以 mm² 计的导体截面积。
- 查看以伏特计的电压降、其占供电电压的百分比，以及负载端剩余的电压；颜色标记会将该百分比与常用的 3%/5% 设计参考值进行对照。
电压降背后的计算公式
对于直流和单相电路，电流需要往返一次，因此电阻路径长度是单程长度的两倍：Vd = 2 × ρ × L × I ÷ A。对于平衡三相电路，线间电压降使用 √3 系数而非 2：Vd = √3 × ρ × L × I ÷ A。其中 ρ 为电阻率（Ω·mm²/m），L 为单程长度（米），I 为电流（安培），A 为截面积（mm²）。
算例：一条 230 伏单相电路，电流 16 安，采用 2.5 mm² 铜导线，长度 25 米。Vd = 2 × 0.0172 × 25 × 16 ÷ 2.5 = 5.5 伏。这相当于供电电压的 5.5 ÷ 230 = 2.39%，负载端剩余电压约为 224.5 伏——在常用的 3% 分支电路参考范围之内。
常见错误
- 输入了往返导线总长度：本公式已针对直流和单相电路把单程长度乘以 2，若再输入往返长度会使结果翻倍。
- 在三相计算中把线间量与线对中性线量混淆——此处的 √3 公式给出的是平衡负载下的线间电压降。
- 仅依据电压降来选定导体截面：载流量、过流保护及安装方式都是规范要求，可能要求比电压降计算结果更大的截面积。
- 把 AWG 线规数字当作 mm² 数值使用——2.5 mm² 并不等于 AWG 2.5；应先把线规换算成截面积。
- 默认铝导线的表现与铜导线相同：同等规格下铝导线的电压降约高出 64%，这也是铝导线通常要选用更大截面的原因。
常见问题
可接受的电压降是多少？
一项广泛使用的设计参考——例如美国国家电气规范（NFPA 70）的说明性条文中所引用的——建议将分支电路的电压降控制在约 3% 以内，馈线加分支电路合计控制在约 5% 以内。这些是参考性的效率目标，而非普遍适用的法定限值——当地适用的电气规范才是具有约束力的要求。
如何计算导线的电压降？
对于直流或单相电路：Vd = 2 × ρ × L × I ÷ A，其中 ρ 为电阻率（20°C 下铜为 0.0172 Ω·mm²/m），L 为单程长度（米），I 为电流（安培），A 为截面积（mm²）。例如，16 安电流通过 25 米长的 2.5 mm² 铜导线，电压降为 2 × 0.0172 × 25 × 16 ÷ 2.5 = 5.5 伏。
为什么三相电路用 √3 而不是 2？
在平衡三相系统中，每相的回流电流经由其他相导体流回，而非通过专用回路导体，因此线间的有效电压降是单导体电压降的 √3（约 1.732）倍，而不是 2 倍。这使得三相配电在相同导体规格下效率更高。
铜导线和铝导线的电压降不同吗？
是的。在 20°C 时，铝的电阻率（0.0282 Ω·mm²/m）比铜（0.0172 Ω·mm²/m）高出约 64%，因此相同截面积的铝导线电压降相应更大。实际应用中通常会选用比等效铜导线大一到两个规格的铝导线加以补偿。
电压降过大会怎样？
设备所接收到的电压会低于设计值：灯光变暗、电阻式加热器输出下降、电机在相同机械负载下电流增大且运行更热，敏感的电子设备可能重启或出现故障。损失的电压会以热量形式在导线中耗散，也会造成能源浪费。
可以用本计算器为自家住宅的布线选型吗？
不可以——这只是一个教学性估算工具。实际安装的导体选型受当地电气规范约束，除电压降外还涉及载流量、过流保护、安装方式及降容等因素。在大多数司法辖区，固定布线工程必须由具备资质的电工施工或验收。
参考文献
- NFPA 70. National Electrical Code — informational notes on voltage drop (3% branch circuit / 5% combined design guidance).
- IEC 60228. Conductors of insulated cables — standard conductor classes and resistance values.
- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, 2019 — units of resistance and resistivity.