Domine a Queda de Tensão: Calculadora Avançada, Exemplos Práticos e Diretrizes NEC

Calculadora Avançada de Queda de Tensão com Exemplos Resolvidos e Fórmulas

O que é Queda de Tensão Permitida?

Segundo o NEC (Código Elétrico Nacional) [210.19 A (1)] FPN número 4 e [215.2 A (3)] FPN número 2, a queda de tensão permitida para alimentadores é 3% e a queda de tensão aceitável para circuito final derivado e circuito de ramal é 5% para operação adequada e eficiente.

Por exemplo, se a tensão de alimentação é 110V, então o valor de queda de tensão permitida deve ser:

Queda de Tensão Permitida = 110 x (3/100) = 3,3V.

Já discutimos a seleção do tamanho adequado de cabo para instalação de fiação elétrica nos sistemas SI e Britânico com exemplos. No artigo acima, também explicamos o cálculo de queda de tensão e fórmula de queda de tensão, bem como calculadora online de tamanho de cabo.

Hoje, vamos compartilhar uma Calculadora Avançada de Queda de Tensão Online e fórmulas de queda de tensão em detalhes com exemplos resolvidos.

Bom Saber: Leia a descrição completa abaixo da calculadora de queda de tensão para melhor explicação, pois existem muitas fórmulas de cálculo de queda de tensão com exemplo. Além disso, existe também um método muito simples para calcular a queda de tensão.

Verifique também

• Calculadora de Tamanho de Fio e Cabo Elétrico (Cobre e Alumínio)
• Calculadora de Tamanho de Fio e Cabo em AWG

Calculadora de Queda de Tensão (Avançada)

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Nota: Esta Calculadora também está disponível em nosso App Android Gratuito Electrical Technology

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Fórmulas e Cálculo de Queda de Tensão

Fórmula Básica de Queda de Tensão.

A fórmula básica elétrica de queda de tensão é:

V_D = IR ……. (Lei de Ohm).

Onde:

• V_D = Queda de Tensão em Volts.
• I = Corrente em Amperes.
• R = Resistência em Ohms (Ω).

Mas nem sempre é este o caso, e não podemos rodar a roda do sistema com esta fórmula básica (Por quê? Veja os casos abaixo também).

Fórmula de Queda de Tensão para Conduto de Aço.

Esta é a fórmula aproximada de queda de tensão no fator de potência unitário, temperatura do cabo 75˚C, e condutores de cabo em conduto de aço.

V_D = (2 x k x Q x I x D) / cm para Monofásico.

V_D = (1,732 x k x Q x I x D) / cm para Trifásico.

Onde:

• cm = área de seção transversal do condutor em mils circulares.
• D = distância de ida em pés.
• I = corrente do circuito em amperes.
• Q = razão entre resistência CA e resistência CC (R_AC/R_DC) para condutores maiores que 2/0 para efeito pelicular.
• k = resistividade específica = 21,2 para Alumínio e 12,9 para Cobre.

Fórmula de Queda de Tensão para Circuitos Monofásicos e CC

Quando o comprimento do fio está em pés.

V_D = I × R

V_D = I × (2 × L × R / 1000)

Onde:

• V_D = Queda de Tensão em Volts.
• I = Corrente no Fio em Amperes.
• R = Resistência do Fio em Ohms (Ω) [Ω/kft].
• L = distância do fio em pés.

E:

Quando o comprimento do fio está em metros.

V_D = I × (2 × L × R / 1000)

Onde:

• V_D = Queda de Tensão em Volts.
• I = Corrente no Fio em Amperes.
• R = Resistência do Fio em Ohms (Ω) [Ω/km].
• L = distância do fio em metros.

Cálculo e Fórmulas de Queda de Tensão para Sistema Trifásico.

• Para sistema 3 Fases 3 Fios. (Conexão Delta)

V_D = 0,866 × I × R

V_D = 0,866 × I × 2 × L × R / 1000

• Para sistemas 3 Fases 4 Fios. (Conexão Estrela)

V_D = 0,5 × I × R

V_D = 0,5 × I × 2 × L× R/ 1000

Onde:

• V_D = Queda de Tensão em Volts.
• I = Corrente no Fio em Amperes.
• R = Resistência do Fio em Ohms (Ω) [Ω/km ou] ou (Ω/kft).
• L = distância do fio em metros ou pés.

Cálculos de Área de Seção Transversal do Fio

Área de seção transversal do fio em kcmil (mils circulares mil)

A_n = 1000×d_n² = 0,025 × 92^(36-n)/19,5

Onde:

• An = área de seção transversal do fio de bitola "n" em kcmil.
• kcmil = mils circulares mil.
• n = o número do tamanho da bitola.
• d = diâmetro quadrado do fio em in².

Área de seção transversal do fio em polegadas quadradas (in²).

A_n = (π/4)×d_n² = 0,000019635 × 92^{(36–n)/19,5}

Onde:

• An = área de seção transversal do fio de bitola "n" em polegadas quadradas (in²).
• n = o número do tamanho da bitola.
• d = diâmetro quadrado do fio em in².

Área de seção transversal do fio em kcmil (mils circulares mil)

A_n = (π/4) ×d_n² = 0,012668 × 92^(36-n)/19,5

Onde:

• An = área de seção transversal do fio de bitola "n" em milímetros quadrados (mm²)
• n = o número do tamanho da bitola.
• d = diâmetro quadrado do fio em mm².

Leia também: Como Localizar Falhas em Cabos? Falhas em Cabos, Tipos e Causas

Cálculo do Diâmetro do Fio

• Fórmula do diâmetro do fio em Polegadas

d_n = 0,005 × 92^(36-n)/39 …. Em polegadas

Onde "n" é o número do tamanho da bitola e "d" o diâmetro do fio em polegadas.

• Fórmula do diâmetro do fio em mm (milímetros)

d_n = 0,127 × 92^(36-n)/39 …. Em milímetros (mm).

Onde "n" é o número do tamanho da bitola e "d" o diâmetro do fio em mm.

Fórmulas de Cálculo de Resistência do Fio

(1). R_n = 0,3048 × 10⁹ × ρ / (25,4² × A_n)

Onde:

• R = Resistência dos condutores do fio (em Ω/kft).
• n = # do tamanho da bitola.
• ρ = rho = resistividade em (Ω·m).
• An = área de seção transversal da bitola #n em polegadas quadradas (in²).

Ou;

(2). R_n= 10⁹ × ρ/ A_n

Onde:

• R = Resistência dos condutores do fio (em Ω/km).
• n = # do tamanho da bitola.
• ρ = rho = resistividade em (Ω·m).
• An = área de seção transversal da bitola #n em milímetros quadrados (mm²).

Fórmula e Cálculo da Queda de Tensão no Final do Cabo.

V_Final = V – V_D

Onde:

• V_Final = Tensão de alimentação no final do cabo.
• V = Tensão de alimentação.
• V_D = Queda de Tensão nos condutores do cabo.

Fórmula de Cálculo de Queda de Tensão para Mils Circulares

V_D = ρ P L I / A

Onde:

• V_D = Queda de tensão em volts.
• ρ = rho = resistividade específica em (Ω – mils circulares/pé).
• P = Constante de Fase = 2 (para sistema monofásico e CC) e = √3 = 1,732 (para sistema trifásico)
• L = comprimento do fio em pés.
• A = área do fio em mils circulares.

Como calcular queda de tensão em condutor de cobre (1 e 3 fases)?

A queda de tensão em condutores de cobre pode ser calculada pela fórmula simples e fácil abaixo com a ajuda da tabela a seguir.

V_D = f x I … L = 100 pés

Onde:

• f = fator da tabela abaixo.
• I = Corrente em amperes.
• L = comprimento do condutor em pés (100 pés).

(Veja o exemplo resolvido abaixo da tabela para entendimento claro)

Exemplo Resolvido sobre Cálculos de Queda de Tensão

Exemplo: Suponha, Tensão é 220V monofásico, corrente é 5A, Comprimento do condutor é 100 pés, e Bitola do fio (AWG) é #8. Calcule a queda de tensão?

Solução:

A queda de tensão pode ser encontrada pela seguinte fórmula
V_D = f x I … L = 100 pés

Como o fator para condutor #8 AWG é 0,125 (da tabela acima). Agora, colocando os valores na fórmula acima.

V_D = 0,125 x 5A x (para 100 pés)

V_D = Queda de tensão = 0,625V.

P.S: A calculadora de queda de tensão acima fornece valores aproximados e não garantimos resultados 100% precisos, pois os resultados podem mudar com diferentes cabos, condutores, fios e resistividade de material, número de fios no cabo, temperatura e condição climática, conduto e PVC, etc.

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