A queda de tensão (VD) ocorre quando a tensão diminui no final de um cabo em comparação com o ponto inicial. Todos os fios, independentemente do comprimento ou bitola, apresentam alguma resistência. A passagem de 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, a VD torna-se uma preocupação significativa em instalações de cabos extensos, como em grandes edifícios ou em propriedades extensas, como fazendas. Essa abordagem é frequentemente empregada para dimensionar adequadamente os condutores em circuitos elétricos monofásicos, de fase para fase, e pode ser determinada usando uma calculadora de queda de tensão.
Os cabos elétricos, embora conduzam corrente, inerentemente introduzem resistência ou impedância ao fluxo de corrente. A VD (Diferença de Tensão) é quantificada como a perda de tensão experimentada em parte ou em todo um circuito devido à impedância do cabo, medida em volts.
Uma tensão de distribuição excessiva na seção transversal de um cabo pode resultar em oscilações ou diminuição da intensidade da luz, desempenho inadequado do aquecedor e temperaturas elevadas do motor, podendo levar à sua queima. Essa condição força a carga a operar com maior intensidade, mesmo com uma tensão reduzida alimentando 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:
As conexões em um circuito introduzem resistência de contato, e conexões de má qualidade podem levar a um aumento na queda de tensão.
Veja também: O que é tensão de circuito aberto (Voc)?
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 de tensão = 2 ×— Z ×— I ×— L / 1000
Sistema trifásico: Queda de tensão = 1.73 ×— Z ×— I ×— L / 1000
Dividimos essas fórmulas por 1,000 porque os valores de impedância padrão são fornecidos para cada 1,000 pés, convertendo-os para ohms por pé. O Capítulo 9 do NEC oferece propriedades de condutores 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
Percentagem 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.
Leitura obrigatória: O que é tensão nominal?
