Come leggere il risultato
La caduta percentuale viene confrontata con le indicazioni progettuali riportate di seguito. Si tratta di obiettivi ingegneristici orientativi, citati per esempio nelle note informative del NEC; i requisiti vincolanti per un impianto derivano invece dalla normativa locale.
| Caduta (% dell'alimentazione) | Valutazione | Lettura progettuale tipica |
|---|---|---|
| 3% o meno | Entro l'indicazione | Rispetta l'obiettivo progettuale consueto per i circuiti terminali |
| 3% – 5% | Da verificare | Può risultare accettabile per dorsale e terminale insieme; valuta una sezione maggiore |
| Oltre il 5% | Elevata | Generalmente considerata eccessiva; aumenta la sezione o accorcia la linea |
- I valori di resistività sono dati ingegneristici a 20 °C; i conduttori che lavorano caldi sotto carico presentano resistenza maggiore e quindi una caduta leggermente superiore.
- La formula trifase restituisce la caduta fra le fasi per un carico equilibrato; squilibri e fattore di potenza non sono modellati.
- I valori del 3% e del 5% sono indicazioni progettuali orientative, non limiti di legge. Il dimensionamento dei conduttori di un impianto reale è disciplinato dalla normativa elettrica locale (portata, protezioni, modalità di posa) e va affidato a un elettricista qualificato.
Che cos'è la caduta di tensione?
La caduta di tensione è la riduzione di tensione lungo un conduttore provocata dalla sua stessa resistenza. Ogni cavo è a tutti gli effetti un resistore: per la legge di Ohm, la corrente che attraversa quella resistenza trasforma in calore una parte della tensione di alimentazione, perciò l'apparecchio all'estremità riceve meno tensione di quanta ne fornisca la sorgente. Quanto più il cavo è lungo e sottile e quanto più alta è la corrente, tanto maggiore risulta la caduta.
La resistenza del conduttore dipende dalla resistività del materiale, dalla lunghezza della linea e dalla sezione: R = ρ × L ÷ A. Questo calcolatore adotta i valori ingegneristici a 20 °C ampiamente pubblicati — 0,0172 Ω·mm²/m per il rame e 0,0282 Ω·mm²/m per l'alluminio — il che significa che a parità di sezione l'alluminio provoca una caduta superiore di circa il 64%. La resistività cresce con la temperatura, dunque un conduttore caldo e molto carico cade leggermente più del valore a 20 °C.
Una caduta eccessiva produce illuminazione fioca, motori che si scaldano e rendono meno del previsto e guasti intermittenti nell'elettronica. Un'indicazione progettuale molto citata — per esempio nelle note informative del National Electrical Code statunitense (NFPA 70) — suggerisce di limitare la caduta a circa il 3% su un circuito terminale e a circa il 5% per dorsale e terminale insieme. Sono obiettivi orientativi, non limiti di legge universali: i requisiti vincolanti derivano dalla normativa elettrica applicabile all'impianto, e ogni intervento va eseguito o verificato da un elettricista qualificato.
Come usare questo calcolatore della caduta di tensione
- Seleziona il materiale del conduttore, rame oppure alluminio.
- Scegli il tipo di circuito: continua, alternata monofase (entrambe con percorso di andata e ritorno su due conduttori) oppure alternata trifase, con il fattore di linea √3.
- Inserisci la tensione di sistema, la corrente di carico in ampere, la lunghezza di sola andata in metri e la sezione del conduttore in mm².
- Leggi la caduta in volt, la sua percentuale rispetto all'alimentazione e la tensione residua al carico; la fascia colorata confronta la percentuale con le consuete indicazioni progettuali del 3% e del 5%.
La formula della caduta di tensione
Nei circuiti in continua e monofase la corrente percorre andata e ritorno, perciò il percorso resistivo vale il doppio della sola andata: Vd = 2 × ρ × L × I ÷ A. Nei circuiti trifase equilibrati la caduta fra le fasi usa invece il fattore √3 al posto di 2: Vd = √3 × ρ × L × I ÷ A. Qui ρ è la resistività in Ω·mm²/m, L la lunghezza di sola andata in metri, I la corrente in ampere e A la sezione in mm².
Esempio pratico: un circuito monofase a 230 V che porta 16 A su 25 m di rame da 2,5 mm². Vd = 2 × 0,0172 × 25 × 16 ÷ 2,5 = 5,5 V, ossia 5,5 ÷ 230 = 2,39% dell'alimentazione, con circa 224,5 V residui al carico: un valore entro la consueta indicazione del 3% per i circuiti terminali.
Errori frequenti
- Inserire la lunghezza di andata e ritorno: la formula raddoppia già la sola andata per continua e monofase, perciò indicare il percorso completo raddoppia il risultato.
- Confondere le grandezze fra le fasi con quelle fase-neutro nel trifase: la formula con √3 qui adottata restituisce la caduta fra le fasi per un carico equilibrato.
- Dimensionare un conduttore sulla sola caduta di tensione: portata, protezione contro le sovracorrenti e modalità di posa sono requisiti normativi che possono imporre una sezione maggiore di quanta ne suggerisca il calcolo.
- Usare i numeri di calibro AWG come valori in mm²: 2,5 mm² non equivale ad AWG 2,5, perciò converti prima il calibro in sezione.
- Presumere che l'alluminio si comporti come il rame: a parità di sezione la caduta è superiore di circa il 64%, ed è per questo che le linee in alluminio si dimensionano più grandi.
Domande frequenti
Qual è una caduta di tensione accettabile?
Un'indicazione progettuale molto diffusa, citata per esempio nelle note informative del National Electrical Code statunitense (NFPA 70), suggerisce di limitare la caduta a circa il 3% su un circuito terminale e a circa il 5% per dorsale e terminale insieme. Sono obiettivi di efficienza orientativi, non limiti di legge universali: i requisiti vincolanti li fissa la normativa elettrica del tuo Paese.
Come si calcola la caduta di tensione di un cavo?
Per i circuiti in continua o monofase: Vd = 2 × ρ × L × I ÷ A, dove ρ è la resistività (0,0172 Ω·mm²/m per il rame a 20 °C), L la lunghezza di sola andata in metri, I la corrente in ampere e A la sezione in mm². Per esempio, 16 A su 25 m di rame da 2,5 mm² danno 2 × 0,0172 × 25 × 16 ÷ 2,5 = 5,5 V.
Perché nel trifase si usa √3 invece di 2?
In un sistema trifase equilibrato la corrente di ritorno di ciascuna fase scorre attraverso le altre fasi anziché in un conduttore di ritorno dedicato, perciò la caduta effettiva fra le linee risulta pari a √3 (circa 1,732) volte quella di un singolo conduttore invece che 2 volte. Ciò rende la distribuzione trifase più efficiente a parità di sezione.
La caduta di tensione cambia fra rame e alluminio?
Sì. A 20 °C la resistività dell'alluminio (0,0282 Ω·mm²/m) supera di circa il 64% quella del rame (0,0172 Ω·mm²/m), perciò a parità di sezione la caduta cresce di conseguenza. In pratica i conduttori in alluminio si scelgono di una o due misure più grandi rispetto all'equivalente in rame per compensare.
Che cosa succede se la caduta di tensione è troppo alta?
Gli apparecchi ricevono meno tensione di quella per cui sono stati progettati: le luci si affievoliscono, i riscaldatori resistivi rendono meno, i motori assorbono più corrente e si scaldano a parità di carico meccanico e l'elettronica sensibile può riavviarsi o funzionare male. La tensione persa si dissipa in calore nel cavo, sprecando inoltre energia.
Posso usare questo calcolatore per dimensionare l'impianto di casa?
No: è uno strumento didattico e di stima. Il dimensionamento dei conduttori negli impianti reali è disciplinato dalla normativa elettrica locale, che oltre alla caduta di tensione considera portata, protezione contro le sovracorrenti, modalità di posa e declassamenti. Nella maggior parte delle giurisdizioni gli impianti fissi devono essere realizzati o certificati da un elettricista qualificato.
Fonti
- NFPA 70. National Electrical Code — informational notes on voltage drop (3% branch circuit / 5% combined design guidance).
- IEC 60228. Conductors of insulated cables — standard conductor classes and resistance values.
- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, 2019 — units of resistance and resistivity.