Queda de tensão (VD) surge quando a tensão diminui no final de um percurso de cabo comparado ao ponto de partida. Todos os fios, independentemente do comprimento ou calibre, apresentam alguma resistência. Passar uma corrente por essa resistência resulta em uma queda de tensão. À medida que o comprimento do cabo aumenta, sua resistência e reatância também aumentam em proporção direta. Consequentemente, o VD se torna uma preocupação significativa em instalações de cabos longos, como aquelas em edifícios maiores ou em propriedades expansivas como fazendas. Essa abordagem é frequentemente empregada para dimensionar adequadamente condutores em circuitos elétricos monofásicos, linha a linha, e pode ser determinada usando uma calculadora de queda de tensão.
Os cabos elétricos, ao transportar corrente, introduzem inerentemente resistência ou impedância ao fluxo de corrente. VD é quantificado como a perda de tensão experimentada em parte ou em todo o circuito devido à impedância do cabo, medida em volts.
VD excessivo dentro da área transversal de um cabo pode resultar em luzes piscando ou escurecendo, desempenho de aquecedor abaixo do ideal e temperaturas elevadas do motor, potencialmente levando a queimaduras. Esta condição obriga a carga a operar com mais força com voltagem diminuída conduzindo a corrente.
Quais fatores determinam a queda de tensão?
A VD é determinada pelos seguintes fatores:
1. Material condutor
Diferentes materiais têm condutividade elétrica variável. Por exemplo, o cobre é um condutor melhor que o alumínio.
2. Diâmetro do condutor
Um diâmetro maior do condutor melhora a condutividade porque fornece mais material para a corrente fluir.
3. Comprimento do condutor
Condutores mais longos têm maior resistência porque a corrente deve percorrer uma distância maior da fonte até a carga.
4. Temperatura do condutor
A temperatura afeta a condutividade do material, com alguns materiais se tornando mais ou menos condutores conforme a temperatura muda.
5. Corrente transportada pelo condutor:
A queda de tensão é diretamente proporcional à corrente transportada pelo condutor. Se a corrente dobra enquanto a resistência permanece a mesma, a queda de tensão também dobra.
6. Conexões do circuito:
Conexões em um o circuito introduzem resistência de contato e conexões ruins podem levar ao aumento da queda de tensão.
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Como calcular a queda de tensão
É importante notar que a fórmula VD varia com base no número de fases no circuito, seja monofásica ou trifásica. Nas equações abaixo, usamos as seguintes variáveis:
- Z: Impedância do condutor (ohms por 1,000 pés ou ohms/kft)
- I: Corrente de carga (amperes)
- L: Comprimento (pés)
Sistema monofásico: Queda V = 2 ×— Z ×— I ×— L / 1000
Sistema trifásico: Queda V = 1.73 ×— Z ×— I ×— L / 1000
We divida essas fórmulas por 1,000 porque padrão impedância valores são fornecidos para cada 1,000 pés, convertendo-os para ohms por pé. O Capítulo 9 do NEC oferece propriedades do condutor com base em uma classificação de temperatura de 75°C.
Para ilustrar o processo, vamos supor um circuito monofásico de 120 V com uma corrente de 22 A, uma impedância do condutor de 1.29 ohms por 1,000 pés e um comprimento de circuito de 50 pés. A queda de tensão seria:
Queda de tensão = (2 ×— 1.29 ohms/kft ×— 22 A ×— 50 pés) / 1,000 = 2.84 V
Porcentagem VD = 2.84 V / 120 V = 0.0237 = 2.37%
Se houver vários condutores por fase, divida o cálculo acima pelo número de condutores por fase, pois a resistência é reduzida. Por exemplo, se houver dois condutores por fase no exemplo acima, a resistência é reduzida pela metade, resultando em uma queda de tensão de 1.42 V (1.18%).
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Como controlar a queda de tensão
Atingir a eliminação completa de VD é inatingível porque todos os materiais possuem resistência elétrica inerente. No entanto, várias estratégias podem minimizá-la efetivamente:
- Aumentando a eficiência: Melhore a eficiência do equipamento para reduzir o consumo de energia e, consequentemente, diminuir a queda de tensão.
- Solução de problemas: Identifique e resolva problemas elétricos que causam aumento desnecessário de corrente ou resistência.
- Corrigindo tamanhos de condutores: Selecione os condutores corretamente com base em fatores como corrente, temperatura e capacidade do canal.
- Distribuição Centralizada: Posicione os principais componentes elétricos centralmente para minimizar as distâncias da fiação dentro dos edifícios.
- Cargas Balanceadas: Em sistemas trifásicos, garanta uma distribuição de carga equilibrada para evitar quedas de tensão desiguais.
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