Por que a tensão cai
Todo fio tem alguma resistência, então a corrente que passa por ele perde um pouco de tensão pelo caminho. Num trecho longo, ou com um fio fino, o equipamento na outra ponta recebe bem menos do que a alimentação fornece, e a energia perdida aquece o cabo.
A fórmula
Nos circuitos de corrente contínua e monofásicos a corrente vai e volta, então o comprimento conta duas vezes:
queda de tensão = 2 × comprimento × corrente × resistividade ÷ seção
Nos circuitos trifásicos, troque o 2 por √3, cerca de 1,732. O cobre tem resistividade de cerca de 0,0172 Ω·mm²/m; o alumínio, cerca de 0,0282.
Exemplo resolvido
Um trecho monofásico de 25 m de cobre de 2,5 mm² com 16 A: 2 × 25 × 16 × 0,0172 ÷ 2,5 = 5,5 V. Em 230 V são 2,4%.
Quanto é aceitável
Uma meta comum é no máximo 3% num circuito terminal e 5% no total, da alimentação até a carga, o que o código elétrico nacional dos Estados Unidos (NEC) recomenda numa nota informativa. As normas de instalação de cada país definem os seus próprios limites. Se a queda for alta demais, use um fio mais grosso ou um trecho mais curto. O fio também precisa suportar a corrente, algo que a queda de tensão sozinha não verifica.
Calculadora e tabela
A Calculadora de queda de tensão trabalha em AWG ou mm², com cobre ou alumínio. A Tabela de bitolas de fio lista cada bitola AWG com diâmetro, seção e resistência.
Um exemplo em AWG
Um circuito de 120 V percorre 100 ft até uma carga de 15 A. O cobre 12 AWG tem cerca de 1,59 Ω a cada 1.000 ft a 20 °C.
- 12 AWG: 2 × 100 × 15 × 1,59 ÷ 1.000 = 4,8 V, ou 4,0% de 120 V. Acima da meta de 3%.
- 10 AWG, com cerca de 1,00 Ω a cada 1.000 ft: 3,0 V, ou 2,5%. Dentro da meta.
Fios quentes perdem mais
A resistência do cobre sobe cerca de 0,4% por grau Celsius. Um fio a 75 °C tem cerca de 22% mais resistência do que a 20 °C, e portanto cerca de 22% mais queda de tensão. Por isso tabelas de instalações costumam dar valores a 75 °C.
Circuitos de baixa tensão
Uma queda de 1 V é menos de 1% em 127 ou 220 V, mas mais de 8% numa fita de LED de 12 V ou num acessório de carro. Trechos de baixa tensão precisam de fio mais grosso para o mesmo comprimento. Fitas de LED longas costumam ser alimentadas pelas duas pontas para o fim não ficar mais fraco.