Por que o próprio fio tem resistência que vale a pena calcular
Todo fio real tem alguma resistência, até mesmo o cobre, e essa resistência consome uma pequena quantidade de tensão ao longo do percurso antes mesmo de atingir a carga. É a lei de Ohm aplicada ao próprio fio, e não ao dispositivo na extremidade dele – quanto mais longo e mais fino o fio, mais voltagem ele absorve silenciosamente no caminho.
R = (ρ × Length) ÷ Circular mils
Voltage drop = Current × R × Circuit factor
O fator do circuito explica o fato de que a corrente precisa completar um loop: para circuitos CC e monofásicos é 2, porque a corrente sai para a carga e volta através de um segundo condutor, dobrando o comprimento efetivo do fio pelo qual a corrente passa. Os circuitos trifásicos usam cerca de 1,732 (√3), refletindo como três condutores compartilham a carga.
Um exemplo trabalhado
Pegue um circuito monofásico de 15A, 120V com 30 metros de comprimento em fio de cobre 12 AWG:
R = (12.9 × 100) ÷ 6,530 ≈ 0.1976 Ω
VD = 15 × 0.1976 × 2 ≈ 5.93 V
VD% = 5.93 ÷ 120 × 100 ≈ 4.9%
That's already above the 3% guideline commonly cited for branch circuits, which is exactly the kind of result that pushes a real installation toward a heavier gauge like 10 AWG, or toward shortening the run if that's an option.
O que a orientação da NEC realmente diz
As notas informativas do Código Elétrico Nacional sugerem manter a queda de tensão em cerca de 3% em um circuito derivado e não mais do que cerca de 5% no total desde a entrada de serviço até a carga mais distante, como meta para uma operação razoavelmente eficiente. Estas são recomendações, e não uma violação de código rígido na maioria das jurisdições, mas excedê-las não é inofensivo - um motor funcionando com uma tensão cronicamente baixa consome mais corrente para compensar e funciona mais quente, e os drivers de LED e os componentes eletrônicos podem se comportar de forma imprevisível fora de sua faixa de entrada nominal. Os códigos locais e equipamentos específicos podem impor limites mais rígidos, por isso verifique sempre os requisitos reais da instalação em questão.
Trazendo a queda de tensão de volta a um alvo
Na verdade, existem apenas quatro alavancas, e todas elas seguem diretamente da fórmula: use uma bitola de fio maior (menor resistência por pé), encurte o percurso se o layout permitir, reduza a corrente que o circuito transporta ou aumente a tensão do sistema para que a mesma potência se mova com corrente mais baixa. O tamanho do fio geralmente é a resposta prática para um layout existente, já que geralmente é mais fácil aumentar o tamanho de um condutor do que realocar um painel ou uma carga.
Cálculos elétricos relacionados
Esta calculadora é na verdade a lei de Ohm aplicada especificamente à resistência do fio - para uma relação mais geral V = I × R, consulte oCalculadora da lei de Ohm, e para cálculos mais amplos de potência e custo do aparelho, ocalculadora de eletricidade.