Падіння напруги в електричній установці — як розрахувати і коли це проблема?

26 marca 2026 | Електрика

Кожний електричний провід чинить опір протіканню струму — чим довший провід і більший струм, тим більше напруги «втрачається» по дорозі. В домашніх установках з короткими колами ця проблема часто залишається поза увагою. Але достатньо довшої кабельної траси, зовнішнього освітлення чи фотоелектричної установки, щоб падіння напруги стало визначальною умовою при виборі перерізу проводу.

Якщо ви хочете швидко перевірити падіння напруги для конкретного кола, скористайтеся нашим калькулятором падіння напруги. Нижче пояснюємо теорію, норми та практичні випадки, в яких падіння напруги має ключове значення.

Що таке падіння напруги?

Падіння напруги — це різниця потенціалів між початком і кінцем проводу, спричинена його активним опором (та реактивним опором при більших перерізах). Якщо на затискачах розподільної щитової маємо 230 В, а на розетці в майстерні на відстані 50 м вимірюємо 218 В — падіння напруги становить 12 В, тобто 5,2%.

Наслідки занадто великого падіння напруги:

мерехтіння або зниження яскравості освітлення — особливо помітне при LED,
зниження потужності двигунів — обертальний момент падає з квадратом напруги,
проблеми з пуском обладнання — двигуни, компресори, теплові насоси можуть не запуститися,
перегрів проводів — при зниженій напрузі прилад споживає більший струм для підтримання потужності,
пошкодження чутливої електроніки — імпульсні блоки живлення можуть працювати нестабільно.

Допустимі падіння напруги за нормами

Норма PN-HD 60364-5-52 (та її польський відповідник) визначає максимальні падіння напруги в споживчих установках, виміряні від точки приєднання до споживача:

Джерело живлення	Освітлення	Інші споживачі
Тип A — живлення від публічної мережі	3%	5%
Тип B — живлення від власного джерела (генератор, ДБЖ)	6%	8%

Ці значення стосуються всієї траси від точки приєднання до споживача. На практиці це означає, що падіння напруги на головній живильній лінії (ВРЛ) та на кінцевому колі підсумовуються — про це пишемо в розділі про каскадні падіння.

Норма допускає збільшення вищезазначених лімітів на 0,005% на кожний метр понад 100 м довжини траси, але не більше ніж на додаткові 0,5%.

Формули для розрахунку падіння напруги

Спрощена формула (активний опір)

Для більшості установок з перерізами до 50 мм² реактивний опір проводу є незначним і достатньо формули, що враховує лише активний опір.

Однофазне коло (230 В):

$\Delta U\% = \frac{2 \cdot I_B \cdot L \cdot 100}{\gamma \cdot S \cdot U_n} \ [\%]$

Трифазне коло (400 В):

$\Delta U\% = \frac{\sqrt{3} \cdot I_B \cdot L \cdot 100}{\gamma \cdot S \cdot U_n} \ [\%]$

де:
$I_B$ — струм навантаження [А]
$L$ — довжина проводу (в один бік) [м]
$\gamma$ — питома провідність матеріалу [м/(Ом·мм²)]
$S$ — переріз проводу [мм²]
$U_n$ — номінальна напруга [В]

Точна формула (з реактивним опором)

При перерізах 70 мм² і більших індуктивний реактивний опір проводу стає суттєвим, особливо при індуктивному навантаженні (двигуни). Повна формула:

Однофазне коло:

$\Delta U\% = \frac{2 \cdot I_B \cdot L \cdot (r \cdot \cos\varphi + x \cdot \sin\varphi) \cdot 100}{U_n} \ [\%]$

Трифазне коло:

$\Delta U\% = \frac{\sqrt{3} \cdot I_B \cdot L \cdot (r \cdot \cos\varphi + x \cdot \sin\varphi) \cdot 100}{U_n} \ [\%]$

де:
$r$ — питомий активний опір проводу [Ом/м]
$x$ — питомий реактивний опір проводу [Ом/м] (типово 0,08 мОм/м для кабелів)
$\cos\varphi$ — коефіцієнт потужності навантаження

Питома провідність матеріалів проводів

Питома провідність залежить від робочої температури проводу. Значення нижче враховують робочу температуру жили:

Матеріал	γ при 20°C	γ при PVC (70°C)	γ при XLPE (90°C)
Мідь (Cu)	56,0	44,4	42,4
Алюміній (Al)	35,0	27,5	26,3

При розрахунках падіння напруги використовується питома провідність, що відповідає робочій температурі проводу (70°C або 90°C), а не температурі оточення. Це дає результат «із запасом безпеки» — реальне падіння при меншому навантаженні буде нижчим.

Таблиці падіння напруги — швидкий відлік

Наступна таблиця подає падіння напруги в %/(А·м) — достатньо помножити значення на струм і довжину, щоб отримати результат у відсотках. Значення для мідних проводів з ізоляцією PVC (γ = 44,4):

Однофазні кола 230 В

Переріз [мм²]	ΔU% на 1 А·м	Макс. А·м при 3%	Макс. А·м при 5%
1,5	0,01305	230	383
2,5	0,00783	383	639
4	0,00490	612	1 020
6	0,00326	920	1 534
10	0,00196	1 531	2 551
16	0,00122	2 459	4 098
25	0,00078	3 846	6 410
35	0,00056	5 357	8 929

Як користуватися таблицею: Помножте струм навантаження [А] на довжину траси [м]. Якщо результат (А·м) менший за значення в колонці «Макс. А·м», падіння напруги вкладається в ліміт.

Приклад: Коло освітлення 6 А, довжина 22 м, провід 1,5 мм². Добуток: 6 × 22 = 132 А·м. Ліміт для 3% становить 230 А·м → вкладається (падіння: 132 × 0,01305 = 1,72%).

Трифазні кола 400 В

Переріз [мм²]	ΔU% на 1 А·м	Макс. А·м при 5%
2,5	0,00390	1 282
4	0,00244	2 049
6	0,00163	3 067
10	0,000975	5 128
16	0,000610	8 197
25	0,000390	12 821
35	0,000279	17 921
50	0,000195	25 641

Каскадні падіння напруги

У реальній установці струм протікає через кілька ділянок проводів: від кабельного з'єднання через головну живильну лінію до головної розподільної щитової, далі до поверхової щитової, а звідти до споживача. Падіння напруги на кожній ділянці підсумовуються.

$\Delta U\%_{total} = \Delta U\%_{WLZ} + \Delta U\%_{obwód}$

Норма вимагає, щоб сумарне падіння напруги від точки приєднання до споживача не перевищувало допустимих значень (3% або 5%).

Приклад каскадного розрахунку

Установка у багатоквартирному будинку:

Ділянка 1 — головна живильна лінія (ВРЛ) (трифазна 400 В):
Струм: 63 А, довжина: 25 м, переріз: 25 мм² Cu/PVC

$\Delta U\%_{WLZ} = \frac{\sqrt{3} \cdot 63 \cdot 25 \cdot 100}{44{,}4 \cdot 25 \cdot 400} = \frac{272\ 650}{444\ 000} \approx 0{,}61\%$

Ділянка 2 — коло освітлення (однофазне 230 В):
Струм: 8 А, довжина: 18 м, переріз: 1,5 мм² Cu/PVC

$\Delta U\%_{obwód} = \frac{2 \cdot 8 \cdot 18 \cdot 100}{44{,}4 \cdot 1{,}5 \cdot 230} = \frac{28\ 800}{15\ 318} \approx 1{,}88\%$

Сума:

$\Delta U\%_{total} = 0{,}61\% + 1{,}88\% = 2{,}49\%$

Допустимий ліміт для освітлення: 3%. Результат 2,49% — умова виконана, але з невеликим запасом. Збільшення довжини кола освітлення до 22 м дало б уже 3,10% — перевищення норми.

Кабелі постійного струму фотоелектричної установки на даху

Падіння напруги у фотоелектричних установках (DC)

Фотоелектричні установки — це особливий випадок: довгі кабельні траси на стороні постійного струму (DC) від панелей до інвертора, часто зовні будівлі. Кожний відсоток падіння напруги — це пряма втрата потужності установки.

Формула для постійного струму (DC):

$\Delta U\% = \frac{2 \cdot I_{MPP} \cdot L \cdot 100}{\gamma \cdot S \cdot U_{MPP}} \ [\%]$

де:
$I_{MPP}$ — струм у точці максимальної потужності [А]
$U_{MPP}$ — напруга у точці максимальної потужності [В]
$L$ — довжина кабелю DC (в один бік) [м]

Рекомендоване падіння напруги у фотоелектричних установках — ≤ 1% на стороні DC. Деякі норми допускають 2%, але кожний додатковий відсоток — це реальна втрата річної виробки електроенергії.

Приклад — фотоелектрична установка 10 кВт (пік.)

Дані:
$I_{MPP}$ = 11,5 А (2 стрінги по 5 панелей, напруга бл. 200 В)
$U_{MPP}$ = 200 В
$L$ = 25 м (панелі на даху → інвертор у гаражі)
Сонячний кабель Cu 6 мм², γ = 56 (сонячний кабель працює при нижчій температурі, ніж монтажний)

$\Delta U\% = \frac{2 \cdot 11{,}5 \cdot 25 \cdot 100}{56 \cdot 6 \cdot 200} = \frac{57\ 500}{67\ 200} \approx 0{,}86\%$

Падіння 0,86% вкладається в рекомендований 1%. При довшій трасі (напр. 40 м) варто розглянути переріз 10 мм².

Падіння напруги при пуску двигунів

Електричні двигуни при пуску споживають струм у 5–8 разів більший за номінальний. Цей короткочасний стрибок струму спричиняє значне падіння напруги, яке може:

унеможливити пуск двигуна (занадто низький пусковий момент),
спричиняти мерехтіння освітлення у всій установці,
порушувати роботу інших пристроїв у колі.

Приклад — двигун теплового насоса

Дані:
Двигун компресора: $I_n$ = 16 А, пусковий струм: $I_{розр}$ = 6 × 16 = 96 А
Живлення: трифазне 400 В
Довжина: 30 м, переріз: 6 мм² Cu/PVC

Падіння напруги в робочому режимі:

$\Delta U\%_{praca} = \frac{\sqrt{3} \cdot 16 \cdot 30 \cdot 100}{44{,}4 \cdot 6 \cdot 400} = \frac{83\ 138}{106\ 560} \approx 0{,}78\%$

Падіння напруги при пуску:

$\Delta U\%_{rozruch} = \frac{\sqrt{3} \cdot 96 \cdot 30 \cdot 100}{44{,}4 \cdot 6 \cdot 400} = \frac{498\ 831}{106\ 560} \approx 4{,}68\%$

Падіння 4,68% при пуску означає, що напруга на затискачах двигуна впаде до прибл. 381 В. При двигунах, чутливих до падіння напруги (напр. спіральні компресори scroll), це може спричинити проблеми з пуском. Рішення:

збільшення перерізу до 10 мм² (падіння при пуску: 2,81%),
застосування пристрою плавного пуску або частотного перетворювача, що обмежує пусковий струм,
скорочення кабельної траси.

Як зменшити падіння напруги?

Коли розраховане падіння напруги перевищує норми, є кілька варіантів:

1. Збільшення перерізу проводу

Найпростіше рішення — товщий провід має менший опір. Вартість зростає, але в багатьох випадках перехід на один переріз вище є достатнім.

2. Зміна живлення з однофазного на трифазне

Перехід з 230 В на 400 В зменшує струм у $\sqrt{3}$ разів при тій самій потужності, а трифазна формула дає менше падіння:

Параметр	1-фаз 230 В	3-фаз 400 В
Потужність 10 кВт, cos φ = 0,95	I = 45,7 А	I = 15,2 А
Провід 10 мм² Cu, L = 40 м	ΔU = 3,57%	ΔU = 0,59%
Співвідношення падінь	—	у 6 разів менше

Зміна з однофазного на трифазне живлення зменшує падіння напруги приблизно в 6 разів при тій самій потужності та перерізі. Це особливо важливо при довгих трасах до господарських будівель чи майстерень.

3. Скорочення кабельної траси

Падіння напруги прямо пропорційне довжині. Перенесення розподільної щитової ближче до споживача або прокладання траси коротшим шляхом може вирішити проблему без зміни перерізу.

4. Розподіл навантаження на більше кіл

Замість одного кола з великим струмом — два кола з меншим струмом, кожне з меншим падінням напруги.

Довга кабельна траса до господарської будівлі

Коли падіння напруги визначає переріз?

На практиці падіння напруги стає більш жорсткою умовою, ніж допустиме навантаження за струмом, у наступних ситуаціях:

довгі кабельні траси (понад 30–40 м) — зовнішнє освітлення, гаражі, господарські будівлі, цехи,
кола освітлення — ліміт 3% замість 5%,
алюмінієві проводи — питома провідність на 38% нижча за мідь,
фотоелектричні установки — рекомендований ліміт 1% на стороні DC,
живлення двигунів — необхідність врахування пускового струму,
однофазне живлення при великих потужностях — струм у $\sqrt{3}$ разів більший, ніж при трифазному живленні.

У таких випадках калькулятор падіння напруги допоможе швидко визначити, чи обраний переріз є достатнім. Якщо потрібно підібрати все коло від початку (з урахуванням допустимого навантаження за струмом та коригувальних коефіцієнтів), скористайтеся калькулятором підбору перерізу проводу.

Підсумок

Падіння напруги — це явище, яке в коротких домашніх колах рідко становить проблему, але при довших трасах, освітленні, фотоелектричних установках чи живленні двигунів стає ключовим проектним критерієм. Найважливіші правила:

Завжди перевіряйте падіння напруги при трасах понад 30 м,
Підсумовуйте падіння каскадно — головна живильна лінія + кінцеве коло,
При фотоелектричних установках прагніть до падіння ≤ 1% на стороні DC,
При двигунах враховуйте пусковий струм (5–8 × $I_n$ ),
Трифазне живлення зменшує падіння прибл. у 6 разів порівняно з однофазним,
Бонус: збільшення перерізу через падіння напруги зазвичай покращує і умови захисту від ураження електричним струмом (менший імпеданс петлі короткого замикання = швидше спрацювання захисного пристрою).

Скористайтеся нашим калькулятором падіння напруги, щоб перевірити падіння напруги для будь-якого кола — достатньо вказати потужність, напругу, довжину та переріз проводу.

Повернутися до списку статей