Calcolatore Calibro Fili Elettrici - Strumento Dimensione AWG

Calcolatore del calibro dei cavi elettrici

Un calcolatore del calibro dei cavi elettrici consiglia una sezione sicura del cavo, misurata in AWG (American Wire Gauge), per un circuito elettrico domestico. Usa tre dati — il carico in ampere o watt, la lunghezza del percorso del cavo in una sola direzione, espressa in piedi, e la tensione dell'impianto — per scegliere il cavo più sottile in grado di trasportare la corrente senza surriscaldarsi e senza provocare una caduta di tensione eccessiva lungo il percorso.

Un cavo troppo sottile per il carico può surriscaldarsi, fondere l'isolamento o provocare un incendio. Un cavo troppo sottile per un percorso lungo può inoltre causare una forte caduta di tensione, facendo affievolire le luci e surriscaldando i motori. Questo strumento verifica entrambi i problemi contemporaneamente e restituisce il calibro più piccolo che supera entrambi i controlli.

Come usare il calcolatore del calibro dei cavi

1. Scegliere un tipo di progetto (facoltativo). I preset per una pompa da laghetto, l'impianto elettrico di un capanno, un circuito di una tiny house o un'officina inseriscono 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 in una sola direzione dal quadro degli interruttori al dispositivo, in piedi. Questa è la lunghezza del percorso in una direzione, non l'andata e il ritorno. Il calcolatore la raddoppia internamente per tenere conto sia del conduttore di andata sia di quello di ritorno.
4. Scegliere 120V o 240V, le due tensioni residenziali standard.
5. Selezionare "carico continuo" se il circuito funzionerà per 3 ore o più senza interruzioni, ad esempio per un caricabatterie per veicoli elettrici o una stufa. La norma NEC 210.19(A)(1) richiede che il cavo sia dimensionato per il 125% di questo tipo di carico.
6. Leggere il risultato. Vengono mostrati il calibro consigliato, la corrente massima di quel calibro, la percentuale di caduta di tensione e un'indicazione di sicurezza: sicuro, attenzione o non sicuro.

Come si calcola il calibro di un cavo

Il calcolatore esegue due controlli per ogni calibro, iniziando da 14 AWG e passando a cavi più spessi finché entrambi i controlli non vengono superati.

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 dell'impianto. Una pompa da 200 watt su un circuito da 120V 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 del controllo della portata di corrente (il controllo della caduta di tensione usa comunque la corrente reale):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Verificare la portata di corrente

La portata di corrente è la corrente massima che un determinato calibro può trasportare. Il calcolatore usa i valori seguenti, che corrispondono alla colonna 60°C della tabella NEC 310.16 per il rame non rivestito. Questa è la colonna applicabile ai cavi NM-B ("Romex") e UF — i tipi usati nei preset del calcolatore — anche se i singoli conduttori all'interno del cavo sono classificati per 90°C. Un cavo più spesso installato in una tubazione metallica con terminali classificati per 75°C può trasportare legalmente più corrente con alcuni di questi calibri, ma questo calcolatore non presume tale configurazione.

Un calibro supera questo passaggio se la corrente nominale è uguale o superiore alla corrente richiesta risultante dal passaggio 2.

4. Verificare la caduta di tensione

Anche un calibro con portata di corrente sufficiente può perdere troppa tensione lungo un percorso esteso. Il calcolatore usa i valori di resistenza riportati sopra:

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

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

Qui R è la resistenza del cavo in ohm per 1000 piedi, I è la corrente effettiva in ampere (non il valore modificato per il carico continuo), L è la distanza in una sola direzione in piedi e il fattore 2 tiene conto della corrente che viaggia in uscita su un conduttore e ritorna sull'altro.

Il calcolatore classifica il risultato come segue:

• Sicuro — caduta di tensione inferiore al 3%
• Attenzione — caduta di tensione dal 3% fino al 5%
• Rifiutato — caduta di tensione superiore al 5%; il calcolatore prova il calibro successivo, più spesso

Se nessun calibro fino a 2 AWG soddisfa entrambi i controlli, il calcolatore restituisce "2 AWG o superiore" con un'indicazione di non sicurezza e consiglia di rivolgersi a un elettricista abilitato.

Esempio di calcolo

Si consideri un carico da 15 ampere su un percorso di 100 piedi in una sola direzione a 120V, non continuo (il preset del calcolatore per l'impianto elettrico di un capanno).

Provare 14 AWG. La sua portata di corrente è 15A, quindi soddisfa appena il carico da 15A. La caduta di tensione è:

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

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

Questo valore supera la soglia del 5%, quindi 14 AWG viene rifiutato anche se ha superato il controllo della portata di corrente.

Provare 12 AWG. La sua portata di corrente è 20A, quindi è sufficiente per il carico da 15A. La caduta di tensione è:

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

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

Questo valore è inferiore alla soglia del 5%, quindi 12 AWG viene accettato. Poiché 4.83% è superiore al 3%, il risultato viene classificato come "attenzione" invece che "sicuro". Il calcolatore consiglia un cavo da 12 AWG con un'indicazione di attenzione per 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 120V protetto da GFCI.
• Impianto elettrico di un capanno: circuiti da 15–20 ampere, comunemente a 50–150 piedi dal quadro principale.
• Circuiti per tiny house: combinazione di circuiti da 120V e 240V su percorsi interni brevi.
• Elettroutensili da officina: circuiti da 20 ampere o più, spesso a 240V per le apparecchiature più impegnative, su percorsi da 20–100 piedi.

Note sulla sicurezza

Un elettricista abilitato dovrebbe occuparsi degli interventi sul quadro di servizio, di ogni lavoro che richiede un permesso e di qualsiasi installazione che l'utente non ritenga di poter eseguire in sicurezza. Il calibro del cavo deve sempre essere compatibile con la portata dell'interruttore del circuito e occorre verificare le norme elettriche locali prima di iniziare un progetto. Questo calcolatore è uno strumento di pianificazione, non sostituisce la verifica della conformità alle norme.

Domande frequenti

Quale calibro di cavo serve per 20 ampere?

Il cavo di rame da 12 AWG è il minimo per un circuito da 20 ampere; la sua portata di corrente è esattamente 20A. Su un percorso da 120V, la caduta di tensione rimane inferiore al 3% (sicuro) fino a circa 47 piedi e inferiore al 5% fino a circa 78 piedi. Oltre circa 78 piedi, questo calcolatore modifica la raccomandazione in 10 AWG.

Qual è la lunghezza massima di un cavo da 12 AWG a 20 ampere?

A 20 ampere e 120V, il cavo da 12 AWG rimane nella fascia "sicuro" per la caduta di tensione (inferiore al 3%) per circa 47 piedi. Tra circa 47 e 78 piedi è ancora utilizzabile, ma viene contrassegnato come "attenzione" (caduta dal 3% al 5%). Oltre circa 78 piedi, la caduta supera il 5% e il calcolatore consiglia invece 10 AWG.

Che cosa significa AWG?

AWG significa American Wire Gauge, il sistema standard per il diametro dei cavi usato in Nord America. Un numero AWG più piccolo indica un cavo più spesso: 10 AWG è più spesso di 14 AWG e può trasportare più corrente.

Qual è la differenza tra un cavo da 12 AWG e uno da 14 AWG?

Il cavo da 12 AWG è più spesso ed è classificato per un massimo di 20 ampere. Il cavo da 14 AWG è più sottile ed è classificato per un massimo di 15 ampere. Il 12 AWG è lo standard per i circuiti delle prese di cucina e bagno e per altri circuiti da 20 ampere; il 14 AWG è lo standard per i circuiti di illuminazione e delle prese da 15 ampere.

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

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

Un cavo da 10 AWG va bene per 30 ampere?

Sì. Il cavo di rame da 10 AWG è classificato per 30 ampere nella colonna 60°C usata dai cavi NM-B e UF ed è il calibro standard per molti circuiti da 30 ampere, come quelli degli scaldabagni elettrici e dei condizionatori da finestra. L'interruttore deve comunque essere compatibile con il calibro del cavo e occorre verificare la caduta di tensione per i percorsi lunghi.

Informazioni su questi valori

Questo calcolatore usa la colonna della portata di corrente a 60°C della tabella NEC 310.16 e i valori di resistenza della tabella 8 del capitolo 9 del NEC per conduttori di rame non rivestiti, con una soglia di attenzione del 3% e una soglia di rifiuto del 5% per la caduta di tensione sui circuiti derivati. Le norme locali possono differire dal National Electrical Code e solo un elettricista abilitato o un ispettore locale può confermare i requisiti di una specifica installazione.