Caduta di Tensione

Calcolare la Tensione Persa su un Tratto di Cavo

Ogni cavo ha una certa resistenza, quindi un po’ di tensione viene sempre persa tra la sorgente e qualsiasi cosa stia alimentando — la caduta di tensione è quanto. Inserisci il materiale e il calibro del cavo, la corrente che trasporta, la sua lunghezza di andata, e la tensione della sorgente, e questo calcolatore mostra esattamente quanti volt (e quale percentuale) vengono persi su quel tratto.

Questo conta di più su tratti di cavo più lunghi — un sotto-quadro di garage o capanno, un circuito di prolunga, o il tragitto di ritorno di un impianto solare verso un inverter — dove troppa caduta di tensione può far attenuare le luci, far funzionare i motori più caldi e meno efficienti, e far comportare in modo anomalo altre apparecchiature anche se tecnicamente stanno ancora ricevendo alimentazione.

La Formula

$$\text{Caduta di Tensione} = \frac{2 \times \vA{K} \times \vB{\text{Corrente}} \times \vC{\text{Lunghezza di Andata}}}{\vD{\text{Circular Mils}}}$$

• K è una costante di resistività specifica per il materiale del cavo (rame o alluminio) — una proprietà fisica stabile e di lunga data, non qualcosa che cambia nel tempo.
• Circular Mils è l’area della sezione trasversale del calibro del cavo, cercata nella tabella di riferimento standard AWG (American Wire Gauge).
• Il fattore di 2 tiene conto del tragitto di andata e ritorno che la corrente effettivamente fa — verso il carico attraverso un conduttore e indietro attraverso l’altro — anche se inserisci solo la distanza di andata.

Esempio Pratico

Un cavo 12 AWG in rame che trasporta 20 ampere su un tratto di andata di 50 piedi su un circuito a 120 volt:

1. Il 12 AWG in rame ha un’area della sezione trasversale di 6.530 circular mils, e la costante K del rame è 12,9.
2. Caduta di tensione: $\frac{2 \times 12,9 \times 20 \times 50}{6.530} \approx 3,95 \text{ volt}$.
3. Come percentuale della sorgente: $3,95 \div 120 \times 100 \approx 3,29\%$ — appena sopra la linea guida comunemente citata del 3% per un circuito derivato, il che significa che varrebbe la pena considerare un calibro più spesso o un tratto più corto.

Fattori Chiave da Considerare

• Un numero AWG più basso significa un cavo PIÙ SPESSO, il che è una fonte comune di confusione. La numerazione del calibro dei cavi va nella direzione opposta all’intuizione — un cavo 10 AWG è fisicamente più spesso e ha meno resistenza di un cavo 14 AWG, quindi aumentare la dimensione di un cavo per ridurre la caduta di tensione significa scegliere un numero di calibro PIÙ PICCOLO, non più grande.
• Il cavo in rame e quello in alluminio hanno una resistività significativamente diversa, il che cambia la caduta di tensione per lo stesso calibro e lunghezza. L’alluminio ha una resistenza notevolmente più alta del rame, quindi un tratto in alluminio necessita di un calibro più spesso di un tratto in rame per ottenere la stessa caduta di tensione sulla stessa distanza — conferma sempre quale materiale viene effettivamente usato prima di scegliere un calibro basato su un calcolo di caduta di tensione.
• Una caduta di tensione eccessiva causa veri problemi cumulativi oltre alle sole luci più fioche. I motori che funzionano con sottotensione assorbono più corrente per compensare, il che genera calore extra e riduce la loro durata — questo è esattamente il motivo per cui la caduta di tensione conta come una vera preoccupazione di longevità dell’apparecchiatura e sicurezza, non solo una piccola inefficienza trascurabile.
• Le linee guida comunemente citate del 3% (circuito derivato) e 5% (alimentatore e derivato combinati) di caduta di tensione provengono dalle raccomandazioni proprie del National Electrical Code, non da un limite legale rigido nella maggior parte delle giurisdizioni. Queste percentuali sono obiettivi di buona pratica ampiamente seguiti per assicurare che l’apparecchiatura riceva tensione adeguata — verifica sempre i requisiti del codice elettrico locale per qualsiasi cosa oltre una stima di riferimento fai-da-te, specialmente per un’installazione elettrica con permesso.

Errori Comuni

• Inserire la lunghezza di andata e ritorno del cavo invece della distanza di andata. La formula di questo calcolatore raddoppia già internamente la lunghezza per tenere conto del conduttore di ritorno — inserire una lunghezza già raddoppiata sovrastima la caduta di tensione del doppio.
• Confondere la direzione dei numeri AWG. Presumere che un numero di calibro più grande significhi un cavo più grosso a resistenza minore è al contrario — un cavo 10 AWG è più spesso (e ha una caduta di tensione minore) di un cavo 14 AWG, non il contrario.
• Usare la costante di resistività del rame per un tratto in alluminio, o viceversa. I due materiali hanno una resistenza significativamente diversa, quindi inserire la costante del materiale sbagliato produce una stima di caduta di tensione che non corrisponde al cavo effettivamente installato.

Utile da Sapere

• Stai dimensionando un tratto di cavo per il tragitto di ritorno di un impianto solare verso un inverter? Calcolatore Dimensione Impianto Solare e Calcolatore Risparmio Pannelli Solari aiutano a pianificare il sistema per cui questo cavo trasporterà effettivamente energia.
• Vuoi verificare direttamente la relazione tra corrente e resistenza con la legge di Ohm? Calcolatore Legge di Ohm risolve tensione, corrente o resistenza dalle altre due.