Calcolatore Calibro Fili Elettrici - Strumento Dimensione AWG

Calcolatore del calibro dei fili elettrici

Un calcolatore del calibro dei fili elettrici consiglia una sezione sicura del filo, misurata in AWG (American Wire Gauge), per un circuito elettrico domestico. Usa tre dati: il carico in ampere o in watt, la lunghezza di sola andata del filo in piedi e la tensione del sistema. Da questi sceglie il filo più sottile in grado di portare la corrente senza surriscaldarsi e senza perdere troppa tensione lungo il percorso.

Un filo troppo sottile per il suo carico può surriscaldarsi, fondere l'isolamento o causare un incendio. Un filo troppo sottile per un percorso lungo può anche provocare una forte caduta di tensione, che affievolisce le luci e fa surriscaldare i motori. Questo strumento verifica entrambi i problemi insieme e restituisce il calibro più piccolo che supera entrambe le prove.

Come usare questo calcolatore del calibro dei fili

1. Scegliere un tipo di progetto (facoltativo). Le impostazioni predefinite per una pompa da laghetto da giardino, il cablaggio di un capanno, un circuito per una tiny house o un'officina compilano i valori tipici.
2. Inserire il carico. Digitare direttamente gli ampere, oppure passare ai watt e lasciare che il calcolatore divida per la tensione per ottenere gli ampere.
3. Inserire la distanza di sola andata dal quadro elettrico al dispositivo, in piedi. Il calcolatore la raddoppia internamente per tenere conto del conduttore di andata e di quello di ritorno.
4. Scegliere 120 V o 240 V, le due tensioni residenziali standard.
5. Selezionare «carico continuo» se il circuito funziona per 3 ore o più senza interruzioni, come un caricabatterie per auto elettriche o una stufa elettrica. La norma NEC 210.19(A)(1) richiede che il filo sia dimensionato per il 125% di questo tipo di carico.
6. Leggere il risultato. Mostra il calibro consigliato, la corrente nominale di quel calibro, la percentuale di caduta di tensione e un'etichetta di sicurezza: sicuro, cautela o non sicuro.

Come calcolare il calibro del filo

Il calcolatore esegue due verifiche per ogni calibro, partendo da 14 AWG e passando a fili più spessi finché entrambe non sono superate.

1. Convertire i watt in ampere

Se il carico è espresso in watt, viene prima convertito in ampere:

$I = \frac{P}{V}$

dove I è la corrente in ampere, P è la potenza in watt e V è la tensione del sistema. Una pompa da 200 watt su un circuito da 120 V assorbe 200 ÷ 120 = 1,67 ampere.

2. Aggiungere il margine per il carico continuo

Per un carico continuo, la corrente richiesta viene moltiplicata per 1,25 prima della verifica della portata (la verifica della caduta di tensione continua a usare la corrente reale):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Verificare la portata

La portata è la corrente massima che un calibro può sostenere. Il calcolatore usa i valori seguenti, che sono quelli della colonna a 60 °C della Tabella NEC 310.16 per il rame non rivestito. È la colonna che si applica ai cavi NM-B («Romex») e UF, i tipi usati nelle impostazioni predefinite del calcolatore, anche se i singoli conduttori all'interno di quel cavo sono dimensionati per 90 °C. Un cavo più spesso in un condotto metallico con terminali dimensionati per 75 °C può legalmente portare più corrente per alcuni di questi calibri, ma il calcolatore non presume questa configurazione.

Un calibro supera questa verifica se la sua corrente nominale è pari o superiore alla corrente richiesta del passaggio 2.

4. Verificare la caduta di tensione

Anche un calibro con portata sufficiente può perdere troppa tensione su un percorso lungo. Il calcolatore usa i valori di resistenza riportati sopra, riferiti al rame a 75 °C. Da 14 a 8 AWG corrispondono alla tabella NIST dei fili di rame a 75 °C, per esempio 3,07 Ω per 1000 piedi (300 m) per 14 AWG. I valori da 6 a 2 AWG sono circa il 2% più alti rispetto ai valori NIST per il filo pieno, come previsto per il filo a trefoli.

$V_{drop} = \frac{2 \times R \times I \times L}{1000}$

$V_{drop\%} = \frac{V_{drop}}{V_{source}} \times 100$

Qui R è la resistenza del filo in ohm per 1000 piedi (300 m), I è la corrente effettiva in ampere (non il valore corretto per il carico continuo), L è la distanza di sola andata in piedi e il 2 tiene conto della corrente che percorre un conduttore all'andata e l'altro al ritorno.

Il calcolatore etichetta il risultato così:

• Sicuro: caduta di tensione inferiore al 3%
• Cautela: caduta di tensione dal 3% fino al 5%
• Scartato: caduta di tensione superiore al 5%; il calcolatore prova invece il calibro successivo, più spesso

Se nessun calibro fino a 2 AWG soddisfa entrambe le verifiche, il calcolatore restituisce «2 AWG o superiore» con un'etichetta di non sicuro e consiglia di rivolgersi a un elettricista abilitato.

Esempio pratico

Si consideri un carico da 15 ampere su un percorso di sola andata di 100 piedi a 120 V, non continuo (l'impostazione predefinita per il cablaggio di un capanno).

Con 14 AWG. La portata è 15 A, che soddisfa appena il carico di 15 A. La caduta di tensione è:

$V_{drop} = \frac{2 \times 3.07 \times 15 \times 100}{1000} = 9.21\text{ V}$

$V_{drop\%} = \frac{9.21}{120} \times 100 = 7.68\%$

Supera la soglia del 5%, quindi 14 AWG viene scartato anche se ha superato la verifica della portata.

Con 12 AWG. La portata è 20 A, che copre il carico di 15 A. La caduta di tensione è:

$V_{drop} = \frac{2 \times 1.93 \times 15 \times 100}{1000} = 5.79\text{ V}$

$V_{drop\%} = \frac{5.79}{120} \times 100 = 4.83\%$

È inferiore alla soglia del 5%, quindi 12 AWG viene accettato. Poiché il 4,83% supera il 3%, il risultato è etichettato «cautela» anziché «sicuro». Il calcolatore consiglia il filo 12 AWG con un'avvertenza di cautela su questo percorso.

Tipi di progetto comuni

• Pompa per laghetto da giardino: in genere alcune centinaia di watt, spesso a 50–200 piedi dalla casa, su un circuito esterno da 120 V protetto da interruttore differenziale GFCI.
• Cablaggio di un capanno: circuiti da 15–20 ampere, di solito a 50–150 piedi dal quadro principale.
• Circuiti di una tiny house: un insieme di circuiti da 120 V e 240 V su brevi percorsi interni.
• Utensili elettrici da officina: circuiti da 20 ampere o più grandi, spesso a 240 V per le attrezzature pesanti, su percorsi di 20–100 piedi.

Note di sicurezza

Un elettricista abilitato dovrebbe occuparsi dei lavori sul quadro di servizio, di qualsiasi intervento che richieda un permesso e di qualsiasi installazione che l'utente non sia sicuro di eseguire in sicurezza. Il calibro del filo deve sempre corrispondere alla corrente nominale dell'interruttore automatico, e la normativa elettrica locale va controllata prima di iniziare un progetto. Questo calcolatore è uno strumento di pianificazione, non sostituisce la verifica della conformità alle norme.

Domande frequenti

Quale calibro del filo serve per 20 ampere?

Il filo di rame 12 AWG è il minimo per un circuito da 20 ampere; la sua portata è esattamente 20 A. Su un percorso a 120 V, la caduta di tensione resta sotto il 3% (sicuro) fino a circa 47 piedi (14,3 m) e sotto il 5% fino a circa 78 piedi (23,8 m). Oltre i 78 piedi (23,8 m) circa, questo calcolatore passa a consigliare 10 AWG.

Fino a quale distanza si può usare il filo 12 AWG a 20 ampere?

A 20 ampere e 120 V, il filo 12 AWG resta nella fascia di caduta di tensione «sicuro» (sotto il 3%) per circa 47 piedi (14,3 m). Tra circa 47 e 78 piedi (23,8 m) è ancora utilizzabile ma segnalato come «cautela» (caduta del 3–5%). Oltre circa 78 piedi (23,8 m) la caduta supera il 5% e il calcolatore consiglia invece 10 AWG.

Che cosa significa AWG?

AWG sta per American Wire Gauge, il sistema standard per il diametro dei fili usato in Nord America. Un numero AWG più piccolo indica un filo più spesso: 10 AWG è più spesso di 14 AWG e può portare più corrente.

Qual è la differenza tra il filo 12 AWG e il filo 14 AWG?

12 AWG è più spesso e dimensionato fino a 20 ampere. 14 AWG è più sottile e dimensionato fino a 15 ampere. 12 AWG è lo standard per i circuiti delle prese di cucina e bagno e per altri circuiti da 20 ampere; 14 AWG è lo standard per i circuiti di illuminazione e prese da 15 ampere.

Che cosa succede se si usa un filo troppo sottile per il carico?

Un filo sottodimensionato può surriscaldarsi, fondere l'isolamento e creare un rischio di incendio. Può anche causare una caduta di tensione eccessiva, che affievolisce le luci e può danneggiare i motori, e può far scattare ripetutamente l'interruttore. Inoltre non supera l'ispezione secondo la maggior parte delle normative elettriche.

Il filo 10 AWG va bene per 30 ampere?

Sì. Il filo di rame 10 AWG è dimensionato per 30 ampere nella colonna a 60 °C usata dai cavi NM-B e UF, ed è il calibro standard per molti circuiti da 30 ampere, come gli scaldacqua elettrici e i condizionatori da finestra. L'interruttore deve comunque corrispondere al calibro del filo, e per i percorsi lunghi va verificata la caduta di tensione.

Informazioni su questi valori

Questo calcolatore usa la colonna di portata a 60 °C della Tabella NEC 310.16 e i valori di resistenza della Tabella 8 del Capitolo 9 del NEC per i conduttori di rame non rivestito, con una soglia di cautela del 3% e una soglia di scarto del 5% per la caduta di tensione nei circuiti derivati. La normativa locale può differire dal National Electrical Code, e solo un elettricista abilitato o un ispettore locale può confermare che cosa richiede una specifica installazione.

Riferimenti

1. National Bureau of Standards (oggi NIST). Copper Wire Tables, Handbook 100. NBS Handbook 100 — Tabella 6, resistenza del filo di rame ricotto in ohm per 1.000 piedi a 75 °C (14 AWG 3,07, 12 AWG 1,93, 10 AWG 1,215, 8 AWG 0,7639); i conduttori a trefoli risultano superiori dal 2 al 5 per cento rispetto a quelli pieni.