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Calcolo Cavi e Tensioni

DIMENSIONAMENTO DEI CAVI

Si vuole fornire un metodo che consenta di risolvere i calcoli relativi al dimensionamento dei cavi elettrici nei sistemi funzionanti in corrente continua.
Dalle formule che seguono è possibile ricavare:

Ogni conduttore, a seconda della sua sezione, offre una più o meno resistenza al passaggio della corrente. Diamo quindi di seguito una tabella che riassume i valori di resistenza specifica per i cavi in rame nelle sezioni più comunemente usate.

Sezione del cavo in mm2Resistenza specifica
0,220,090
0,500,035
1,000,018
1,500,012
2,000,009
2,500,007
3,000,006

Definizioni

V.cadutacaduta di tensione sul carico (differenza tra tensione di uscita dall'alimentatore e tensione minima di funzionamento del dispositivo collegato)
Lunghezzalunghezza della linea ( distanza dall'alimentatore x 2 ) in metri
I.caricoCorrente massima assorbita dal dispositivo collegato in fondo alla linea ( in mA )
Sezionesezione del cavo utilizzato ( che corrisponde alla Resistenza specifica come dalla tabella sopra ) in mm2

Calcolo della CADUTA di TENSIONE

 (Resistenza specifica x Lunghezza linea) x I.carico 
V.caduta =
= Volt
 1000 

ESEMPIO
Va installata una sirena che assorbe 2A max. su una linea lunga 100 metri .La linea e' installata utilizzando del cavo con sezione di 1 mm2.
Quale caduta di tensione sarà rilevata al termine della linea ?
Soluzione: ( 0,018 x 200 ) x 2000 / 1000 = 7,2 Volt


Calcolo della corrente massima ammissibile alla fine della linea

 V.caduta max ammissibili x 1000 
I.carico max =
= mA
 Resistenza specifica x Lunghezza linea 

ESEMPIO
Posso installare una sirena a 24 V che assorbe 2A max. in fondo ad una linea lunga 100 metri utilizzando del cavo con sezione di 1 mm2 dato che la sirena funziona con un minimo di 13 V ?
Soluzione:
( 24 - 13 ) x 1000 / 0,018 x 200 = 3055 mA = 3 A .... quindi la risposta è : SI.

E se la sirena funzionasse con un minimo di 18 V ?
Soluzione:
( 24 - 18 ) x 1000 / 0,018 x 200 = 1666 mA = 1,6 A .... quindi la risposta è : NO.


Dimensionamento della SEZIONE deiI CONDUTTORI che alimentano un sensore o un attuatore

Insieme alla scelta della capacità della batteria ed alla definizione della corrente erogabile dall’alimentatore il corretto dimensionamento della sezione dei cavi consente di garantire ai dispositivi i valori ottimali di tensione secondo i criteri stabiliti dal costruttore.
Fornire ad un sensore o ad un attuatore una tensione inferiore al minimo valore dichiarato significa porre il medesimo in una situazione di instabilità, bassa efficenza, scarsa immunità ai disturbi.

Occorre rilevare alcuni dati che elenchiamo di seguito:

   ad esempio
Tensione della sorgenteVsPer un risultato corretto e preferibile considerare una situazione critica come I’assenza di rete24 V
Tensione minima per il caricoVcRilevata dai dati del costruttore13,5 V
Assorbimento del caricoIcRilevato dai dati di targa o misurato con un multimetro (in milliampere)
NOTA: nel caso di apparecchi NON autoalimentati si utilizza l’assorbimento piu alto nelle varie situazioni : a riposo, in allarme, in stand-by
10 mA
Lunghezza della lineaLTratta di cavo posta tra la sorgente ed il carico (in metri)50 m

Ottenuti i dati occorre inserirli in una semplice formula per ottenere la misura della piu piccola sezione di cavo in grado di garantire il funzionamento ottimale: la sezione minima , espressa in millimetri quadri deve essere uguale o superiore a:

Sezione = ( 2L x Ic x 0,038 ) : [ ( VS - Vc ) x 1000 ]

ESEMPIO
Sezione = (100 m x 10 mA x 0,038 ) : ( 24 V - 13,5 V) x 1000 ) = 0,0036 mm2

ll cavo per il nostro impianto dovrà quindi avere i conduttori di sezione uguale o superiore a 0,04 mm2

II metodo descritto può essere utilizzato per dimensionare con una buona approssimazione anche una rete di alimentazione più complessa, con ramificazioni
In questo caso e sufficiente identificare tutti i punti di connessione partendo dalla sorgente , effettuare il calcolo per ciascuna singola tratta compresa tra 2 punti e quindi sommare tutti i risultati.

NOTA IMPORTANTE
Tenere sempre presente le sezioni minime dettate dalle normative, che a volte possono risultare maggiori di quelle ottenute dai calcoli teorici.


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