Il calcolatore della caduta di tensione stima la quantità di tensione persa nei conduttori tra una sorgente e un carico. Inserisci la sezione del filo, la lunghezza unidirezionale, la corrente di carico, la tensione del sistema e il tipo di circuito (CC, CA monofase o CA trifase); lo strumento restituisce il calo in volt e come percentuale della tensione della sorgente, quindi contrassegna le soglie comuni delle linee guida di progettazione.
Calcolare la caduta di tensione su un cavo
La corrente che attraversa la resistenza di un filo produce una perdita IR che non arriva mai ai terminali di carico. Percorsi più lunghi, conduttori più piccoli e corrente più elevata aumentano tale perdita. Il calcolatore della caduta di tensione utilizza i valori ohm per lunghezza pubblicati per le dimensioni AWG di rame o alluminio anziché richiedere manualmente la resistività su ogni stima.
Per una semplice stima DC o monofase con un percorso del conduttore di andata e ritorno:
V_drop ≈ I × R_one_way × 2
% drop = (V_drop / V_source) × 100R_one_way proviene dalla tabella dei fili per il calibro e il metallo scelti, scalata in base alla lunghezza unidirezionale. Immettere la lunghezza unidirezionale (dalla sorgente al carico), non la somma di caldo e neutro, quando il calcolatore applica già il fattore del percorso di ritorno per il tipo di circuito selezionato. La lunghezza del doppio conteggio è una causa frequente di risultati gonfiati che sembrano un problema di cablaggio quando il vero problema è l'immissione dei dati.
I carichi che assorbono corrente continua percepiscono una tensione debole in caso di intervento per calore, attenuazione o sottotensione. Un breve spunto può tollerare una caduta maggiore rispetto a un riscaldatore continuo nella stessa corsa.
Scegli monofase, trifase o DC
Il tipo di circuito modifica il moltiplicatore che trasforma la resistenza unidirezionale nella tensione vista tra alimentazione e carico. La corrente continua e la normale CA monofase utilizzano entrambe un percorso di andata e ritorno a due fili nel semplice modello resistivo. Le stime trifase utilizzano un fattore geometrico diverso. Scegli la modalità che corrisponde al sistema installato prima di confrontare la percentuale di calo con un obiettivo.
| Tipo | Fattore tipico su I × R_one_way |
|---|---|
| CC (a due fili) | ×2 (andata e ritorno) |
| CA monofase | ×2 (percorso monocavo simile) |
| CA trifase | ×√3 ≈ ×1.732 per le stime di caduta della linea |
Le formule esatte del campo variano in base al fattore di potenza e al fatto che la caduta venga segnalata da linea a linea o da linea a neutro. Questo calcolatore utilizza i fattori di insegnamento standard sopra riportati per le stime AWG rame/aluminium. Per l'avviamento di motori o alimentatori ad alta reattanza, il software di progettazione deve includere un calcolo completo dell'impedenza e non solo una tabella AWG resistiva. Selezionare rame o alluminio in base ai conduttori installati; l'alluminio necessita di un calibro più grande per lo stesso bersaglio di caduta perché la sua resistività è maggiore.
Leggi la tabella dei cavi AWG
Diametro delle etichette American Wire Gauge: numeri di calibro più grandi significano filo più sottile e maggiore resistenza per piede. La tabella memorizza la resistenza CC approssimativa in ohm per 1.000 piedi per il rame (e una colonna parallela di alluminio) a una temperatura di riferimento. Il ridimensionamento in base alla lunghezza della corsa fornisce R_one_way per l'equazione di caduta.
| AWG | ca. rame Ω / 1.000 piedi (tabella tipica) | Note |
|---|---|---|
| 14 | ~2.525 | Illuminazione comune dei rami |
| 12 | ~1.588 | 20 A copper branch circuits |
| 10 | ~0.999 | Carichi più pesanti/corse più lunghe |
| 8 | ~0.628 | Sottopannelli e alimentatori lunghi |
| 6 | ~0.395 | Alimentatori più grandi |
I valori differiscono leggermente tra le tabelle NEC Capitolo 9, i dati del produttore e le ipotesi di temperatura. La calcolatrice indica quale temperatura della tabella utilizza accanto al risultato. I conduttori caldi aumentano la resistenza; una corsa in una soffitta soleggiata scende più di una corsa in un seminterrato dello stesso calibro. Anche la resistenza incagliata rispetto a quella solida sposta leggermente la resistenza; utilizzare la tabella corrispondente al cavo acquistato quando il preventivo è vicino ad un limite rigido.
Calcolare la caduta per 12 AWG su 100 piedi a 15 A
L'apparecchio didattico utilizza rame 12 AWG, lunghezza unidirezionale 100 piedi, carico 15 A, sorgente 120 V e un percorso bifilare monofase. Questi input si collocano appena al di sopra di un target comune del 3% e mostrano perché la lunghezza è importante anche quando l’ampiezza sembra soddisfacente su un grafico breve.
1. Resistenza per 100 piedi sola andata. Utilizzando ~1.588 Ω per 1.000 piedi per rame 12 AWG: `` R_one_way = 1.588 × (100 / 1000) = 0.1588 Ω ``
2. Trasferimento di andata e ritorno. `` V_drop = 15 A × 0.1588 Ω × 2 = 4.764 V ≈ 4.76 V ``
3. Percentuale di 120 V. `` % drop = (4.76 / 120) × 100 ≈ 3.97% ``
Risultato: circa 4.76 V, o 3.97%. La tensione sul carico è vicina a 115.2 V prima delle altre perdite. Quella percentuale si trova al di sopra della comune guida del 3% per i circuiti derivati discussa di seguito.
Se lo stesso carico funzionava con 10 AWG (~0.999 Ω/1.000 piedi): `` R_one_way = 0.0999 Ω V_drop = 15 × 0.0999 × 2 ≈ 3.00 V ≈ 2.5% ``
L'aumento del calibro è la soluzione abituale quando la lunghezza e la corrente sono fisse. Il calcolatore della caduta di tensione dovrebbe riprodurre il valore 4.76 V / 3.97% quando tali ingressi vengono immessi con la stessa tabella di resistenza.
Controllare la caduta rispetto alle indicazioni di progettazione
I progettisti spesso mirano a una riduzione del 3% circa su un circuito derivato e del 5% totale circa compreso l'alimentatore. Tali dati costituiscono indicazioni sull'efficienza e sulle prestazioni delle apparecchiature, non sostituiscono la lettura del codice elettrico adottato nella giurisdizione. Le modifiche locali, le regole sul carico continuo e le correzioni ambientali si applicano ancora a ogni installazione reale.
Il case da 12 AWG / 100 piedi / 15 A / 120 V a ~3.97% supera l'obiettivo del ramo del 3%. Opzioni: abbreviare la corsa, ridurre la corrente, aumentare la dimensione del conduttore o aumentare la tensione del sistema dove l'apparecchiatura lo consente (ad esempio 240 V invece di 120 V per la stessa potenza a metà della corrente). I motori e i driver LED possono comportarsi in modo anomalo quando la tensione è debole, anche se i conduttori sono conformi alla portata legale. L'ampiezza risponde se il filo si surriscalda; la caduta di tensione risponde se il carico vede abbastanza volt. Entrambi i controlli contano.
Documenta il metallo, la temperatura e il tipo di circuito presunti oltre a qualsiasi percentuale che guida un ordine di acquisto. Una successiva sostituzione dell'alluminio invalida una stima basata sul rame senza alcuna modifica alla lunghezza o agli ampere.
Scegli una dimensione del filo per rimanere sotto un target
Quando viene inserita una percentuale massima (o un volt massimo), il calcolatore può consigliare l'AWG più piccolo nella sua tabella che mantiene la caduta stimata al di sotto di tale obiettivo per la lunghezza e la corrente dichiarate. Le raccomandazioni necessitano comunque di un controllo della portata: un misuratore che supera la caduta può non superare la portata, e il contrario è comune su circuiti corti e pesanti.
I lunghi percorsi di sola andata verso gli annessi sono classici casi di grandi dimensioni. Un ramo in rame da 12 AWG che va bene a 40 piedi può fallire un obiettivo del 3% a 100 piedi con lo stesso carico di 15 A, come mostra l'esempio lavorato. Conduttori paralleli e sistemi a tensione più elevata sono ulteriori opzioni quando un singolo conduttore diventerebbe poco pratico. Mescolare i valori ohm dell'alluminio con un'etichetta in rame minimizza il calo e può lasciare affamato un carico remoto.
Portata rispetto alla caduta di tensione
Le tabelle di portata rispondono ai limiti termici per l'isolamento. La caduta di tensione risponde ai volt utilizzabili all'estremità. Una corsa breve e pesante può superare la caduta ma rimanere vicino all'ampiezza; una lunga corsa leggera può superare l'ampacity ma fallire un obiettivo di caduta del 3%. Esegui entrambi i controlli.
Il fattore di potenza e la reattanza del conduttore sono più importanti su alimentatori CA lunghi e motori di grandi dimensioni che su percorsi di controllo CC brevi. Quando la tabella resistiva e una misurazione di campo differiscono ampiamente, cercare connessioni allentate, terminazioni sottodimensionate o una lunghezza unidirezionale errata prima di incolpare il grafico AWG.
Domande frequenti
Come si calcola la caduta di tensione in un filo?
Moltiplicare la corrente per la resistenza di andata e ritorno del percorso (o applicare il fattore trifase alla resistenza unidirezionale), quindi dividere per la tensione della sorgente e moltiplicare per 100 per ottenere la percentuale. Utilizzare il valore ohm per lunghezza per il metallo installato e misurare alla temperatura indicata.
Qual è la caduta per 12 AWG, 100 piedi, 15 A a 120 V?
Circa 4.76 V, o circa 3.97%, utilizzando la tipica resistenza in rame da 12 AWG vicino a 1.588 Ω per 1.000 piedi e un percorso di ritorno a due fili. La tensione di carico è quindi vicina a 115 V prima delle altre perdite.
La caduta di tensione del 3% è un requisito del codice?
Considerare il 3% del ramo e il 5% del totale come guida di progettazione comune. Confermare i requisiti del codice elettrico adottato localmente; questa pagina non costituisce una citazione del codice e non sostituisce le regole di ispezione.
Il campo relativo alla lunghezza indica solo andata o andata e ritorno?
Immettere la lunghezza unidirezionale quando il calcolatore applica il fattore del percorso di ritorno per il tipo di circuito selezionato. Controlla il suggerimento sul campo sullo strumento. L'inserimento della durata del viaggio di andata e ritorno sopra un fattore ×2 raddoppia per errore la stima.
Rame o alluminio?
Abbina il metallo installato. L'alluminio ha una resistenza maggiore; lo stesso AWG fa cadere più volt del rame. Aumento delle dimensioni dell'alluminio rispetto alla stima del rame quando l'obiettivo di caduta è fisso.
La caduta di tensione sostituisce il dimensionamento della portata?
No. L'ampacity previene il surriscaldamento. La caduta di tensione protegge le prestazioni delle apparecchiature all'estremità lontana. Un circuito può superare un controllo e fallire l'altro; entrambi appartengono al foglio di lavoro.
Perché la trifase è diversa?
La geometria delle correnti di linea modifica il fattore da ×2 a circa ×√3 per le stime tipiche della caduta di tensione di linea. L'utilizzo del fattore monofase su un alimentatore trifase riporta in modo errato il risultato.
Che temperatura si assume?
Le tabelle riportano una temperatura di riferimento. I condotti caldi aumentano la resistenza e cadono. Utilizzare il riferimento indicato dal calcolatore o una tabella con correzione della temperatura per corse critiche in ambienti con temperature elevate.
È possibile ridurre la percentuale di caduta senza modificare l'indicatore?
Sì: abbreviare il percorso, abbassare la corrente o utilizzare una tensione di sistema più elevata in modo che la corrente diminuisca a parità di potenza. Ciascuna opzione modifica diversi vincoli (percorso, carico, classificazione delle apparecchiature).
Riepilogo
Il calcolatore della caduta di tensione trasforma calibro, lunghezza, corrente e tensione in una stima della perdita in volt e percentuale per i funzionamenti CC, monofase e trifase. L'apparecchio da 12 AWG, 100 piedi, 15 A, 120 V atterra vicino a 4.76 V e 3.97%, al di sopra della tipica guida del ramo del 3%.
Aumenta le dimensioni dei conduttori, accorcia i percorsi o riconsidera la tensione quando la stima supera l'obiettivo del progetto, verificando comunque la portata e la normativa locale separatamente.