Kabellengte vs. Vermogensdaling

Het stroomverlies, of het vermogen dat verloren gaat in een kabel, is afhankelijk van de kabellengte, kabelgrootte en de stroom door de kabel. Grotere kabels hebben minder weerstand en kunnen daardoor meer vermogen overbrengen zonder grote verliezen. Verliezen in kleinere kabels blijven laag als de hoeveelheid overgedragen vermogen klein is, of als de kabel niet erg lang is. Ingenieurs moeten het voedingssysteem zo ontwerpen dat het vermogensverlies in de kabels acceptabel is voor de lengte van de kabel die nodig is om de belasting te leveren.

Elektrische kabels hebben een weerstand per voet, en hoe langer de kabel, hoe groter de weerstand. Wanneer er stroom door de kabel vloeit, resulteert de stroom die door de weerstand vloeit in een spanningsval volgens de wet van Ohm, spanning = stroom x weerstand. Vermogen in watt is spanning x stroom. Een gegeven stroom- en kabelweerstand definieert de toepasselijke spanningsval. Als het 10 volt is voor een stroomsterkte van 10 ampère, is het vermogen dat verloren gaat in de kabel 100 watt.

Grotere kabels hebben minder weerstand per voet dan kleinere kabels. Typische huishoudelijke bedrading is AWG 12 of 14 gauge met weerstanden van 1,6 en 2,5 ohm per 1000 voet. Voor een typische woning kan een kabelbaan oplopen tot 50 voet. De corresponderende weerstanden voor deze gangbare kabelafmetingen zijn 0,08 en 0,13 ohm. De grotere kabel heeft een weerstand die 36 procent lager is dan de kleinere kabel en zal 36 procent minder stroom verliezen. Voor langere kabeltrajecten, zoals buitenaansluitingen, zal een AWG 10-gauge kabel met een weerstand van 1 ohm per 1000 voet een vermogensverlies hebben dat 60 procent minder is dan de 14-gauge kabel.

Terwijl de weerstand van de kabels aangeeft welke kabel het minste vermogen zal verliezen, wordt het verlies aan vermogen in watt bepaald door de spanningsval. Voor 100-voet runs zijn de weerstanden van AWG 10, 12 en 14 gauge kabels 0,1, 0,16 en 0,25 ohm. Een huishoudelijk circuit heeft een vermogen van 15 ampère. Een stroom van 15 ampère door 30 meter van deze kabels zou resulteren in spanningsdalingen van respectievelijk 1,5, 2,4 en 3,75 volt.

De spanningsval vermenigvuldigd met de stroom geeft het vermogen in watt. De drie kabellengtes van 30 voet, met een vermogen van 15 ampère, hebben een vermogensverlies van 22,5, 36 en 56,25 watt voor respectievelijk de 10, 12 en 14 gauge kabels. Dit vermogen verwarmt de kabel en de spanningsval vermindert de beschikbare spanning voor de belasting. Een spanningsval van 3,6 tot 6 volt geeft een acceptabele vermogensdaling voor een 120 volt circuit. De AWG 14 gauge kabel is grensverleggend, zoals blijkt uit het vermogensverlies dat groter is dan dat van een 40 watt gloeilamp.