Direct current
ΔU = 2 * I * R * L
Alternating single-phase/Alternating two-phase
ΔU = 2 * I * (R * cosφ + X * sinφ) * L
Alternating three-phase
ΔU = √3 * I * (R * cosφ + X * sinφ) * L
ΔU = Voltage drop (V)
I = Current (A)
R = Resistance (Ω/km)
X = Reactance (Ω/km)
L = Line length (km)
φ = Phase shift between voltage and current
Calcule a queda de tensão em circuitos CC e CA utilizando parâmetros elétricos-chave.
"A queda de tensão é a diminuição do potencial elétrico ao longo do caminho de uma corrente que flui num circuito elétrico. De acordo com o Anexo G – IEC 60364–5–52."
Corrente Contínua (CC): A corrente flui constantemente do polo positivo para o negativo. Utilizada em baterias, painéis solares e eletrônicos.
Corrente Alternada (CA): A corrente inverte a direção e a amplitude ao longo do tempo a uma frequência constante (por exemplo, 50 Hz ou 60 Hz). Utilizada em redes elétricas e residências.
Tipos de Sistemas:
Monofásico: Um condutor de fase e um neutro.
Duas fases: Dois condutores de fase (raro).
Trifásico: Três condutores de fase; quatro fios incluem neutro.
Unipolar: Um condutor.
Bipolar: Dois condutores.
Trípolar: Três condutores.
Quadripolar: Quatro condutores.
Pentapolar: Cinco condutores.
Multipolar: Dois ou mais condutores.
Temperatura de operação permitida dependendo do material do isolamento do condutor.
IEC/CEI:
70°C (158°F): Isolamento PVC, isolamento mineral revestido de PVC ou isolamento mineral exposto acessível.
90°C (194°F): Isolamento XLPE, EPR ou HEPR.
105°C (221°F): Isolamento mineral exposto e não acessível.
NEC:
60°C (140°F): Tipos TW, UF
75°C (167°F): RHW, THHW, THW, THWN, XHHW, USE, ZW
90°C (194°F): TBS, SA, SIS, FEP, FEPB, MI, RHH, RHW-2, THHN, THHW, THW-2, THWN-2, USE-2, XHH, XHHW, XHHW-2, ZW-2
Condutores da mesma seção transversal, comprimento e material podem ser conectados em paralelo. A corrente máxima permitida é a soma das correntes máximas individuais dos núcleos.
Distância entre o ponto de alimentação e a carga (uma via), medida em metros ou pés. Linhas mais longas resultam em maior queda de tensão.
Material utilizado para o condutor. Materiais comuns incluem cobre (menor resistência) e alumínio (mais leve, mais barato).
Define o número de condutores no cabo:
Unipolar: Um condutor
Bipolar: Dois condutores
Trípolar: Três condutores
Quadripolar: Quatro condutores
Pentapolar: Cinco condutores
Multipolar: Dois ou mais condutores
Diferença de potencial elétrico entre dois pontos.
Insira a tensão fase-neutro para sistemas monofásicos (por exemplo, 120V).
Insira a tensão fase-fase para sistemas bifásicos ou trifásicos (por exemplo, 208V, 480V).
Potência a ser considerada para determinar as características do circuito, medida em watts (W) ou quilowatts (kW). Inclui todos os dispositivos conectados.
Razão entre a potência ativa e a potência aparente: cosφ, onde φ é o ângulo de fase entre a tensão e a corrente.
O valor varia de 0 a 1. Ideal = 1 (carga puramente resistiva).
Área da seção transversal do condutor, medida em mm² ou AWG.
Dimensão maior → menor resistência → menor queda de tensão.
VD = I × R × L
VD (%) = (VD / V) × 100
R = ρ × L / A
Projetando instalações elétricas em edifícios
Dimensionando cabos para transmissão de energia a longa distância
Solução de problemas de luzes fracas ou problemas de motores
Conformidade com as normas IEC 60364 e NEC
Planejamento de plantas industriais
Sistemas de energia renovável (solar, eólica)
De acordo com as normas IEC 60364-5-52 e NEC, a recomendação geral é: a queda de tensão não deve exceder 3% para circuitos de iluminação e 5% para circuitos de potência (tomadas, motores, etc.).
Por exemplo,
em um sistema monofásico de 230V, a queda máxima permitida para iluminação é de 230 × 3% = 6,9V, o que significa que a tensão na extremidade da carga não deve cair abaixo de 223,1V. Exceder essa faixa pode causar luzes fracas, superaquecimento de motores ou falha dos equipamentos em iniciar corretamente.
Nos circuitos CC, a queda de tensão é determinada apenas pela resistência (VD = I × R). No entanto, nos circuitos CA, além da resistência (R), há também a reatância (X), e existe uma diferença de fase entre a corrente e a tensão.
O fator de potência (FP = cosφ) reflete a relação entre a potência ativa e a potência aparente total. Quanto menor o FP, maior a corrente da linha para a mesma potência ativa, resultando em uma queda de tensão maior.
Por exemplo, para a mesma carga de 5 kW, a corrente é de cerca de 21,7 A com FP=1, mas aumenta para cerca de 27,1 A com FP=0,8, causando uma queda de tensão aproximadamente 25% maior.
Sim, a queda de tensão é diretamente proporcional ao comprimento da linha (VD = I × R × L). Quanto mais longa a linha, maior a resistência e maior a queda. Existem três maneiras principais de reduzir a queda de tensão:
① Aumentar a área da seção transversal do condutor (um fio mais grosso significa menor resistência);
② Aumentar a tensão do sistema (menor corrente para a mesma potência);
③ Utilizar condutores em paralelo (múltiplos condutores da mesma especificação em paralelo aumentam a área da seção transversal equivalente). O dimensionamento adequado dos fios é especialmente importante em sistemas de energia solar e transmissão de energia a longas distâncias.
O cobre possui uma resistividade significativamente menor (aproximadamente 1,68×10⁻⁸ Ω·m) do que o alumínio (aproximadamente 2,82×10⁻⁸ Ω·m), portanto, para a mesma área de seção transversal e comprimento, a queda de tensão de um condutor de alumínio é cerca de 68% maior do que a de um condutor de cobre.
Em outras palavras, para alcançar o mesmo desempenho de queda de tensão, o fio de alumínio precisa ser de uma bitola maior do que o fio de cobre (por exemplo, se o cobre utiliza 4mm², o alumínio precisaria de 6mm² ou 10mm²). Embora o fio de alumínio seja mais leve e mais barato, o fio de cobre é a escolha mais confiável em aplicações onde os requisitos de queda de tensão são rigorosos.
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