คำนวณแรงดันตก

แรงดันตกวัดว่าความดันไฟฟ้าสูญเสียไปเท่าใดระหว่างแหล่งจ่ายกับโหลดตามเส้นทางสายเคเบิล ในการเดินสาย DC โซลาร์และออฟกริด การตกมากเกินไปทำให้แบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์ได้แรงดันต่ำกว่าที่คาด—เครื่องชาร์จทำงานไม่เต็มที่ โหลดแรงดันตก และประสิทธิภาพลดลง

เครื่องมือนี้ประมาณการแรงดันตก DC ของสายทองแดงจากกระแส แรงดันระบบ ความยาวสายทางเดียว และขนาด AWG คูณความยาวทางเดียวสองเท่าเพื่อคิดไป-กลับ (สายบวกและลบ) แล้วรายงานการตกเป็นโวลต์ เปอร์เซ็นต์ และแรงดันที่โหลด

ใช้ตรวจสอบการเดินสายที่มีอยู่หรือเปรียบเทียบขนาดสายก่อนซื้อเคเบิล สำหรับเลือก AWG อัตโนมัติตาม ampacity และเป้าหมายการตกสูงสุด ใช้เครื่องคำนวณขนาดสาย ช่างติดตั้งหลายคนมุ่ง ≤3% ในเส้นทาง DC สำคัญ

เครื่องมือนี้ทำงานอย่างไร

1. ใส่กระแสโหลดเป็นแอมแปร์—กระแส DC คงที่ในวงจร (อาร์เรย์ไปคอนโทรลเลอร์ คอนโทรลเลอร์ไปแบตเตอรี่ หรือแบตเตอรี่ไปอินเวอร์เตอร์)
2. ใส่แรงดันระบบที่แหล่งจ่าย (เช่น 12, 24 หรือ 48 V แบตเตอรี่หรือแรงดันอาร์เรย์)
3. ใส่ความยาวสายทางเดียวเป็นฟุตจากแหล่งจ่ายถึงโหลด (ไม่ใช่รวมไป-กลับ—เครื่องมือจะคูณสอง)
4. เลือก AWG ของสาย ค่าความต้านทานใช้โอห์มทองแดง DC มาตรฐานต่อ 1,000 ft ที่ประมาณ 20°C
5. แรงดันตก = 2 × แอมแปร์ × ความต้านทานต่อฟุต × ฟุตทางเดียว ตก % = (โวลต์ที่ตก ÷ โวลต์ระบบ) × 100

ความสัมพันธ์หลักของแรงดันตก

โวลต์ที่ตก = 2 × กระแส × ความต้านทานต่อฟุต × ความยาวทางเดียว | ตก % = (โวลต์ที่ตก ÷ โวลต์ระบบ) × 100 | โวลต์ที่โหลด = โวลต์ระบบ − โวลต์ที่ตก

กระแสผ่านความต้านทานทำให้แรงดันสูญเสีย วงจร DC ต้องมีสายไปและกลับ ดังนั้นความยาวที่มีผลคือสองเท่าของระยะทางเดียว เปอร์เซ็นต์การตกทำให้การสูญเสียเทียบกับแรงดันระบบ—3% ในวงจร 12 V คือ 0.36 V แต่ 3% ที่ 48 V คือ 1.44 V เป้าหมายเปอร์เซ็นต์มักใกล้เคียงกันในขณะที่โวลต์สัมบูรณ์ต่างกัน

สูตรที่เครื่องมือนี้ใช้

• ใช้ความต้านทาน DC ต่อ 1000 ft สำหรับ AWG ที่เลือก
• แรงดันตก = 2 × แอมแปร์ × ความต้านทาน × ความยาวทางเดียว (ไป-กลับ)
• ตก % = (โวลต์ที่ตก ÷ โวลต์ระบบ) × 100

ตัวอย่างคำนวณ: 12 V, 10 A, 25 ft

โหลด 10 A บนระบบ 12 V ใช้ทองแดง 10 AWG เดินสายทางเดียว 25 ft จากแบตเตอรี่ถึงโหลด

1. ความต้านทาน 10 AWG ≈ 1.21 Ω ต่อ 1,000 ft → 0.00121 Ω ต่อฟุตต่อสาย
2. โวลต์ที่ตก = 2 × 10 A × 0.00121 × 25 ft ≈ 0.61 V ไป-กลับ
3. ตก % = 0.61 ÷ 12 × 100 ≈ 5.1%—เกินเป้าหมาย 3% ทั่วไป พิจารณา 8 AWG หรือลดความยาว
4. แรงดันที่โหลด ≈ 12 − 0.61 = 11.39 V เมื่อดึงกระแสเต็ม 10 A

เคล็ดลับเชิงปฏิบัติ

• วัดความยาวทางเดียวตามเส้นทางสายจริง ไม่ใช่ระยะเส้นตรง
• แรงดันระบบที่สูงขึ้น (24 V หรือ 48 V) ลดแอมแปร์สำหรับกำลังเท่ากันและมักลดเปอร์เซ็นต์การตก
• การย้ำปลาย ฟิวส์ และคอนเนคเตอร์เล็กเกินเพิ่มความต้านทานที่ไม่ได้คำนวณที่นี่—จัดสายให้เรียบร้อยและขันตามแรงบิดที่กำหนด
• เส้นทางอาร์เรย์ไป MPPT มักมุ่งการตก ≤3% บางผู้ออกแบบใช้ ≤2% บนเส้นทาง 12 V ที่ยาว
• หากตก % สูง ให้เพิ่มขนาด AWG หรือย้ายอุปกรณ์ให้ใกล้ขึ้นก่อนยอมรับการสูญเสียกำลัง

คำถามที่พบบ่อย

คู่มือที่เกี่ยวข้อง

• วิธีคำนวณ Voltage Drop ในสายโซลาร์ (และทำไมจึงสำคัญ)