Cos'è la caduta di tensione? Perché i cavi lunghi perdono tensione

Dove va la tensione

Nessun cavo è un conduttore perfetto. Rame e alluminio hanno una resistenza piccola ma reale, che aumenta con la lunghezza e diminuisce con la sezione. Quando la corrente attraversa questa resistenza, parte della tensione di alimentazione è consumata per riscaldare il cavo invece di raggiungere il carico. Quella parte consumata è la caduta di tensione, regolata dalla legge di Ohm: Vcaduta = I × Rcavo.

Poiché la corrente esce da un conduttore e torna da un altro, la caduta avviene sulla lunghezza totale di andata e ritorno del circuito, non solo sulla distanza di andata. Un carico a 20 metri vede la resistenza di circa 40 metri di cavo. Per questo una linea a bassa tensione — illuminazione a 12 V, un campanello, il cavo di un pannello solare — può perdere una frazione notevole della sua tensione su una distanza fisica sorprendentemente breve.

Lunghezza, sezione e corrente

Tre fattori fissano la caduta. Lunghezza: la resistenza è proporzionale alla lunghezza, quindi raddoppiare il tratto raddoppia la caduta. Sezione (calibro): la resistenza è inversamente proporzionale all'area, quindi un cavo più spesso cade meno — in AWG, un numero minore significa un cavo più spesso, e ogni passo di tre numeri AWG dimezza o raddoppia circa la resistenza. Corrente: la caduta è proporzionale alla corrente, quindi un carico maggiore la peggiora. Combinali: Vcaduta = I × (ρ × L / A), dove ρ è la resistività del materiale.

Un esempio concreto: fai passare 15 A per 30 metri (solo andata) di cavo di rame di circa 0,02 Ω al metro per quella sezione. La lunghezza di andata e ritorno è 60 metri, dando 60 × 0,02 = 1,2 Ω. La caduta è Vcaduta = I × R = 15 × 1,2 = 18 V. Su un circuito a 230 V è una perdita del 7,8% — troppo; la soluzione è un conduttore più spesso per ridurre la resistenza.

Perché la caduta di tensione conta

Una caduta eccessiva fa rendere male le apparecchiature. Le luci si affievoliscono, i motori si scaldano e perdono coppia, e l'elettronica sensibile può resettarsi o funzionare male quando la tensione ai suoi morsetti cala. La tensione sprecata diventa anche calore nel cavo, riducendo l'efficienza e, in casi estremi, creando rischio d'incendio. Le norme fissano quindi limiti — spesso una caduta massima di circa il 3% su un circuito terminale e il 5% totale dalla sorgente al carico.

I rimedi sono semplici: conduttore più spesso, tratto più corto, corrente ridotta, o tensione di sistema più alta perché la stessa potenza circoli con meno corrente. Il trasporto di elettricità a lunga distanza usa tensioni molto alte proprio per questo — a tensione più alta la corrente è minore, quindi la caduta I × R e le perdite per riscaldamento si riducono molto. Un calcolatore di caduta di tensione permette di provare le sezioni prima di comprare il cavo.

Domande frequenti

Quale caduta di tensione è accettabile?

Una linea guida comune mantiene la caduta sotto circa il 3% su un circuito terminale e il 5% totale dalla sorgente al carico. Linee a bassa tensione sensibili o lunghe possono richiedere limiti più stretti, quindi verifica sempre la norma applicabile.

Un cavo più spesso riduce la caduta di tensione?

Sì. La resistenza è inversamente proporzionale alla sezione del cavo, quindi un conduttore più spesso ha meno resistenza e cade meno tensione. In AWG un numero minore significa un cavo più spesso, e scendere di tre misure AWG dimezza circa la resistenza.

Perché le linee elettriche usano tensione molto alta?

Per minimizzare le perdite. A tensione più alta la stessa potenza circola con meno corrente, e poiché caduta di tensione e riscaldamento dipendono dalla corrente, alzare la tensione riduce molto la caduta I × R e la perdita I²R su lunghe distanze.

Conto la lunghezza del cavo di andata o di andata e ritorno?

Andata e ritorno. La corrente esce da un conduttore e torna da un altro, quindi la resistenza totale copre entrambi i versi. Per un carico a 20 metri, usa 40 metri di cavo nel calcolo della caduta di tensione.