Caduta di tensione monofase
Calcola la caduta di tensione percentuale su linea monofase con corrente, resistività rame/alluminio, sezione cavo e lunghezza. Verifica limite 4% CEI 64-8.
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Formula e metodo
Dati: I = 25 A, V = 230 V, L = 30 m, rame, S = 4 mm², limite 3%. Risultato: il tool calcola ΔV in volt e in percentuale e indica se rientra nel limite impostato.
Cos'è la caduta di tensione
La caduta di tensione è la differenza di potenziale tra l'inizio e la fine di un conduttore percorso da corrente. In un circuito monofase, la corrente attraversa il conduttore di fase e ritorna attraverso il neutro, percorrendo quindi una distanza doppia rispetto alla lunghezza geometrica del cavo. Questo fenomeno è dovuto alla resistenza ohmica del conduttore e, in misura minore, alla sua reattanza induttiva.
Limiti normativi
La norma CEI 64-8 stabilisce che la caduta di tensione tra il punto di consegna e qualsiasi punto di utilizzo non deve superare il 4% della tensione nominale. Per impianti industriali o con carichi sensibili, si adottano spesso limiti più stringenti del 2-3%. Una caduta eccessiva causa riduzione della luminosità delle lampade, rallentamento dei motori, malfunzionamento di apparecchiature elettroniche e aumento delle perdite energetiche complessive dell'impianto.
Formula di calcolo
Per un circuito monofase la formula è: ΔV = 2 × ρ × L × I / S, dove ρ è la resistività del conduttore (0,0178 Ω·mm²/m per il rame a 20°C), L è la lunghezza in metri, I è la corrente in ampere e S è la sezione in mm². Il fattore 2 tiene conto del percorso andata-ritorno della corrente. Per carichi con componente reattiva significativa, si aggiunge il contributo della reattanza.
Consigli pratici
Per ridurre la caduta di tensione si può aumentare la sezione del cavo, ridurre la lunghezza della linea avvicinando il quadro al carico, oppure utilizzare conduttori in rame anziché alluminio. In alternativa, per grandi potenze su lunghe distanze, si può valutare l'alimentazione trifase che presenta perdite inferiori a parità di potenza trasmessa.
Portate e cadute tipiche per sezione (cavo in rame, 230 V, cosφ = 1)
La tabella mostra la corrente indicativa a cui il cavo lavora "normalmente" (a fini di stima, non è la portata Iz da norma) e la caduta di tensione ΔV su 100 metri di linea monofase con quella corrente. Serve per capire subito se una sezione è dimensionata bene per la lunghezza del vostro impianto.
| Sezione | Corrente 16 A | Corrente 25 A | Corrente 40 A |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm² | 6,1 % / 14 V | — (fuori portata) | — (fuori portata) |
| 2,5 mm² | 3,7 % / 8,4 V | 5,7 % / 13,1 V | — (fuori portata) |
| 4 mm² | 2,3 % / 5,3 V | 3,6 % / 8,2 V | 5,7 % / 13,1 V |
| 6 mm² | 1,5 % / 3,5 V | 2,4 % / 5,5 V | 3,8 % / 8,8 V |
| 10 mm² | 0,9 % / 2,1 V | 1,4 % / 3,3 V | 2,3 % / 5,3 V |
Valori calcolati con ρ = 0,0175 Ω·mm²/m (rame a 20 °C) su 100 m di linea monofase. Per la caduta reale del vostro tratto, moltiplicate la percentuale per L/100 m. Per la portata effettiva del cavo consultate le tabelle CEI-UNEL 35024/1.
Esempio numerico svolto
Alimentate un carico di 25 A a 230 V con un cavo in rame da 4 mm² lungo 30 m. Verificate se rientra nel limite del 4 % raccomandato dalla CEI 64-8.
- ΔV = (2 × ρ × L × I) / S = (2 × 0,0175 × 30 × 25) / 4 = 26,25 / 4 = 6,56 V.
- ΔV % = ΔV / V × 100 = 6,56 / 230 × 100 = 2,85 %.
- 2,85 % < 4 % → verifica soddisfatta ✓.
Se lo stesso carico stesse a 60 m di distanza (raddoppio della lunghezza), la caduta salirebbe a 5,7 % — sopra il limite: bisognerebbe passare a 6 mm² per rientrare sotto il 4 %.
Errori comuni
- Dimenticare il fattore 2 del monofase. La corrente percorre andata (fase) e ritorno (neutro) — il cavo lavora su 2·L. In trifase equilibrato il coefficiente diventa √3.
- Usare la resistività dell'alluminio come se fosse rame. ρAl ≈ 0,0285 Ω·mm²/m contro ρCu ≈ 0,0175: a parità di sezione l'alluminio scende del 63 % di più. Le tabelle sono divise per materiale.
- Ignorare la portata termica. Il calcolo per caduta di tensione dice quanto è "abbastanza grosso" il cavo per non perdere tensione. Non dice quanto scalda. Va verificato anche il criterio termico CEI-UNEL — spesso è più stringente.
- Confondere cosφ con la caduta. Per carichi induttivi si usa la formula con cosφ e la reattanza. Se cosφ < 0,9 la caduta cresce sensibilmente rispetto al calcolo puramente resistivo.
- Limite 4 % applicato a monte, non a valle. Il 4 % CEI 64-8 vale tra contatore e utenza finale. Se ci sono più tratti (dorsale + linea derivata), sommate le cadute parziali.
Domande frequenti
La CEI 64-8 indica il 4% massimo tra contatore e utilizzatore. Per impianti civili si consiglia di stare sotto il 3%, per illuminazione sotto il 2% per evitare sfarfallio.
Il cosφ determina lo sfasamento tra tensione e corrente. Con carichi resistivi (cosφ=1) la caduta dipende solo dalla resistenza del cavo. Con carichi induttivi (cosφ<1) conta anche la reattanza.
Tre modi: aumentare la sezione del cavo (costa di più), ridurre la lunghezza (se possibile), o aumentare la tensione (es. usare trifase invece di monofase).
Se superi il 4%, devi usare una sezione maggiore. Ricalcola con la sezione successiva (es. da 2,5mm² a 4mm²) fino a rientrare nei limiti.
A pieno carico. Il dimensionamento deve garantire il funzionamento anche nelle condizioni peggiori. Per impianti con forte variabilità, considera il fattore di contemporaneità.
Perché la corrente attraversa il cavo due volte: una in andata sulla fase e una in ritorno sul neutro. La resistenza totale è 2·ρ·L/S, quindi la ΔV cresce linearmente con L.
Tre leve: aumentare la sezione (dimezza la ΔV a parità di lunghezza), avvicinare l'alimentazione al carico (riduce L), oppure passare a trifase se il carico lo consente (il coefficiente √3 riduce la caduta a parità di potenza).
In prima approssimazione sì, con l'accortezza di usare la corrente vera (I = P/(V·cosφ) per il monofase). Per motori con avviamento diretto e cosφ molto basso conviene aggiungere anche il termine reattivo X·sin φ, che il tool semplifica per stime di massima.