Dimensionamento dei conduttori e calcolo della caduta di tensione: guida pratica
- Francesco T.
- 1 ott
- Tempo di lettura: 4 min
Capire come scegliere la sezione dei cavi elettrici in modo corretto, verificando portata di corrente e caduta di tensione (ΔV), con formule semplici, tabelle rapide e due esempi numerici (mono e trifase).
Cos’è la caduta di tensione (ΔV) e perché va limitata
La caduta di tensione è la perdita di tensione tra sorgente e utilizzatore dovuta all’impedenza del cavo (resistenza R e reattanza X). Se troppo elevata, comporta minori prestazioni, surriscaldamento, scatti intempestivi delle protezioni e malfunzionamenti (in particolare su motori, inverter, illuminazione LED).
In applicazioni comuni si adottano limiti orientativi:
3% linee di illuminazione o carichi sensibili
5% linee prese/forza motrice (avviamenti motori etc.)
Nota: i limiti esatti dipendono dal progetto e dalle prescrizioni del committente/impianto. In fase di progetto si scelgono soglie prudenziali (es. 3% → 4%).
Dati necessari per il dimensionamento
Schema di rete: monofase 230 V o trifase 400 V.
Potenza o corrente del carico e fattore di potenza cosφ (o dati di targa).
Lunghezza del percorso (L, andata “un solo verso”).
Materiale del conduttore (rame/alluminio).
Modalità di posa (in tubo, canalina, interrata, aria), n. conduttori attivi, raggruppamenti.
Temperatura ambiente e coefficiente di correzione (per la portata in corrente).
Caduta di tensione massima ammessa (ΔV% ammessa).
Formule utili per la caduta di tensione
Sia L la lunghezza in metri di un solo verso (non “andata+ritorno”). R′ e X′ sono rispettivamente resistenza e reattanza per km del cavo (Ω/km).Sinφ = √(1 − cos²φ).
Monofase (2 fili)
Trifase (3 fili)
Regola pratica: R’ dipende molto dalla sezione (più sezione = R’ più bassa). X’ per cavi bassa tensione standard si può assumere ≈ 0,08 Ω/km; sui cavi corti e sezioni piccole spesso pesa poco rispetto a R’.
Valori tipici di resistenza R′ per cavi in rame (20 °C)
(valori indicativi per cavi standard a 2–5 conduttori)
2,5 mm² → 7,41 Ω/km
4 mm² → 4,61 Ω/km
6 mm² → 3,08 Ω/km
10 mm² → 1,83 Ω/km
16 mm² → 1,15 Ω/km
25 mm² → 0,727 Ω/km
35 mm² → 0,524 Ω/km
Per alluminio a parità di sezione R′ è più alta (ρ Al > ρ Cu): serve in genere una sezione maggiore per ottenere la stessa ΔV.
Attenzione: con temperature operative superiori a 20 °C la resistenza aumenta. Per calcoli fini usare i coefficienti di temperatura del produttore o tabelle dedicate.
Procedura passo-passo (checklist)
Calcola la corrente del carico:
Scegli ΔV% obiettivo (es. 3% luci, 5% prese/forza).
Ipotesi sezione iniziale (in base alla portata/corrente e posa).
Verifica ΔV% con la formula sopra.
Se ΔV% > ammessa, aumenta la sezione e ripeti.
Verifica la portata in corrente (Iz) con tabelle del costruttore/norma, applicando coeff. di correzione (temperatura, raggruppamenti, tipo posa).
Verifica anche: caduta in avviamento motori, spunto, surriscaldamento, correnti armoniche (LED, inverter), protezioni (Ib ≤ In ≤ Iz, Ifault, tempi d’intervento).
Congela la sezione che soddisfa sia ΔV sia Iz.
Esempio 1 — Monofase 230 V (carico 3 kW, cosφ 0,9, L = 40 m, rame)
Dati
Lettura
2,5 mm² → 3,38%: ok per prese/forza (limite 5%), borderline per luci (3%).
Proviamo 4 mm² (R′ = 4,61 Ω/km): ΔV%≈2,11% → ottimo anche per luci.
Poi verificare portata della sezione scelta in base alla posa reale.
Esempio 2 — Trifase 400 V (carico 22 kW, cosφ 0,9, L = 60 m, rame)
Dati
Lettura
10 mm² rispetta ΔV% (< 3%).
Controllare la portata in corrente per la posa reale: se servono margini (temperatura, raggruppamenti, avviamenti gravosi), valutare 16 mm².
Mini-tabella “pronta all’uso”: lunghezza massima L (monofase 230 V, cosφ 0,9, ΔV max 3%, rame)
Sezione | Corrente | L max (m) |
2,5 mm² | 10 A | ≈ 51 m |
2,5 mm² | 16 A | ≈ 32 m |
2,5 mm² | 25 A | ≈ 21 m |
4 mm² | 10 A | ≈ 82 m |
4 mm² | 16 A | ≈ 52 m |
4 mm² | 25 A | ≈ 33 m |
Valori indicativi con X′=0,08 Ω/kmX' = 0{,}08\ \Omega/kmX′=0,08 Ω/km. Per luci consigliabile scegliere sezione che mantenga ΔV ben sotto al 3% effettivo.
Errori comuni da evitare
Usare la lunghezza “totale” al posto di L (un verso) senza applicare i fattori 2 (monofase) o √3 (trifase).
Trascurare coeff. di temperatura e raggruppamenti quando si verifica la portata in corrente.
Sottovalutare gli effetti di avviamenti motori (spunto) e armonica su linee LED/inverter.
Assumere che alluminio ≈ rame: con Al serve più sezione per stessa ΔV e portata.
Suggerimenti pratici
Per linee lunghe, aumentare la tensione (es. da 230 V a 400 V) riduce la ΔV%.
Ridurre gli avviamenti diretti (soft-starter, inverter) aiuta sia ΔV sia portata.
Verificare sempre Ib ≤ In ≤ Iz e tempi/condizioni di intervento delle protezioni.
Preferire cavi con dati elettrici del costruttore: R′/X′ reali migliorano l’accuratezza.
FAQ rapide
Come scelgo la sezione tra due opzioni?
Quella che rispetta ΔV e garantisce Iz con i correttivi. In dubbio, scegli la maggiore (margine, dissipazione, future espansioni).
Posso ignorare X′?
Per tratte brevi e sezioni piccole, spesso X′ incide poco. Su trifase lunga e sezioni grandi, considerala.
Perché ΔV calcolata non coincide con la misura reale?
Temperatura, posa, frequenza reale, strumenti, resistenza dei contatti: tutti fattori che spostano il valore. Considera margini in progetto.
Conclusione
Il dimensionamento corretto nasce da una doppia verifica: caduta di tensione e portata in corrente (con tutti i coefficienti del caso). Con le formule qui sopra, i valori R′ indicativi e gli esempi numerici puoi selezionare la sezione con consapevolezza, evitando inconvenienti e garantendo affidabilità all’impianto.
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