Caduta di tensione: formula, limite CEI 64-8 e calcolo
La caduta di tensione (indicata come ∆U o dU) è la perdita di tensione lungo una linea elettrica. La CEI 64-8 raccomanda un limite del 4% per l'illuminazione e del 5% per gli altri utilizzatori. Se il limite viene superato, il carico può funzionare male, i motori possono non partire, le lampade possono sfarfallare. Ecco la formula, il metodo di calcolo e la verifica automatica online.
1. Perché la tensione cade lungo un cavo
Un cavo non è un conduttore ideale: presenta una resistenza R e una reattanza X. Quando la corrente Ib scorre, la tensione al termine del cavo è minore di quella all'origine. La differenza è la caduta di tensione. Cresce con la lunghezza del cavo, con la corrente assorbita, e diminuisce con la sezione del conduttore.
2. Formule di calcolo
Le formule ufficiali per un carico con corrente Ib, lunghezza della linea L (in km), resistenza R e reattanza X per unità di lunghezza (Ω/km), fattore di potenza cosφ:
La formula assume L in chilometri, Ib in ampere, R e X in Ω/km, cosφ e sinφ adimensionali. Il risultato è in volt. Per esprimerlo in percentuale:
Dove V è la tensione nominale (230 V monofase, 400 V trifase).
3. Limite CEI 64-8: 4% o 5%?
La norma CEI 64-8 (art. 525) raccomanda che la caduta di tensione tra l'origine dell'impianto utente e qualsiasi utilizzatore non superi:
- 4% per i circuiti di illuminazione (per evitare che le lampade cambino luminosità visibilmente al variare del carico);
- 5% per gli altri utilizzatori (prese, motori, elettrodomestici).
In alcuni casi il limite è più stringente:
- Impianti con lunghe distribuzioni (industriali, alberghieri): tipicamente 3% per illuminazione.
- Spunto motori: la ∆U allo spunto (con Ib ≈ 5–7 volte In) non dovrebbe superare il 15% per garantire l'avviamento.
4. Esempio pratico monofase
Presa cucina da 3 kW a 20 m dal quadro
Dati: cavo FS17 3G2.5 (rame, PVC), Ib = 3000/(230·1) = 13 A, cosφ = 1, sinφ = 0, L = 0,020 km, R ≈ 8,15 Ω/km, X ≈ 0,097 Ω/km.
Calcolo: ∆U = 2 · 0,020 · 13 · (8,15 · 1 + 0,097 · 0) = 4,24 V
Percentuale: ∆U% = (4,24 / 230) · 100 ≈ 1,84%
Verifica: 1,84% < 5% ✓ conforme.
5. Esempio pratico trifase
Motore da 15 kW a 50 m dal quadro
Dati: cavo FG16OR16 4G6, Ib = 15000/(√3·400·0,85) ≈ 25,5 A, cosφ = 0,85, sinφ = 0,527, L = 0,050 km, R ≈ 3,08 Ω/km, X ≈ 0,090 Ω/km.
Calcolo: ∆U = √3 · 0,050 · 25,5 · (3,08 · 0,85 + 0,090 · 0,527) = 6,00 V
Percentuale: ∆U% = (6,00 / 400) · 100 ≈ 1,50%
Verifica: 1,50% < 5% ✓ conforme.
Allo spunto (Ib ≈ 7·25,5 = 178 A per 1–2 secondi): ∆U ≈ 42 V ≈ 10,5% — sotto il limite del 15%.
6. Tabella orientativa: metri massimi per limite 4%
Lunghezza massima della linea per rispettare ∆U ≤ 4% in funzione di sezione, carico e tipo di alimentazione (cavo FS17/FG16, cosφ = 0,9):
| Sezione | Monofase 230 V Carico 10 A | Monofase 230 V Carico 16 A | Trifase 400 V Carico 25 A | Trifase 400 V Carico 63 A |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 mm² | 35 m | 22 m | — | — |
| 2,5 mm² | 58 m | 36 m | 80 m | — |
| 4 mm² | 93 m | 58 m | 128 m | — |
| 6 mm² | 139 m | 87 m | 192 m | 76 m |
| 10 mm² | 232 m | 145 m | 320 m | 127 m |
| 16 mm² | 371 m | 232 m | 512 m | 203 m |
| 25 mm² | 579 m | 362 m | 800 m | 317 m |
I valori sono indicativi e considerano solo la resistenza (X trascurato per piccole sezioni). Per una verifica formale usa la formula completa o un calcolo automatico.
7. Come ridurre la caduta di tensione
- Aumenta la sezione: raddoppiarla dimezza approssimativamente la ∆U.
- Riduci la lunghezza: se possibile, avvicina il quadro al carico.
- Passa da monofase a trifase: a parità di potenza, un carico trifase assorbe circa 1/√3 = 0,577 volte la corrente del monofase, e la formula ha ∆U proporzionale a Ib.
- Rifasa i carichi induttivi: cosφ più alto riduce Ib a parità di potenza attiva.
- Usa un sotto-quadro intermedio: sposti la protezione più vicina al carico.
Fai la verifica ∆U automaticamente
Quadrista calcola la caduta di tensione di ogni partenza in tempo reale, la confronta con il limite del quadro (impostabile) e segnala le violazioni con un colore. Prova a modificare sezione o lunghezza: il ricalcolo è istantaneo.
⚡ Apri QuadristaDomande frequenti
La caduta di tensione si somma tra quadri in cascata?
Sì. Se hai un quadro principale con ∆U 2% verso il sotto-quadro, e nel sotto-quadro una linea con ∆U 3%, la caduta cumulativa vista dal carico è 2% + 3% = 5%. La CEI 64-8 chiede di rispettare il limite tra l'origine dell'impianto (il contatore) e il carico. Quadrista calcola automaticamente la caduta cumulativa.
La caduta di tensione a vuoto è la stessa che a pieno carico?
No: la ∆U è proporzionale alla corrente. A vuoto Ib = 0 e la ∆U è nulla; a pieno carico è massima. Il calcolo si fa sempre a pieno carico.
Cosa succede se la ∆U supera il 5%?
Non c'è divieto assoluto, ma il malfunzionamento del carico è probabile: le lampade fluorescenti/LED calano di luminosità, i motori partono a fatica e si scaldano, gli elettrodomestici possono danneggiarsi. La CEI 64-8 pone la ∆U come raccomandazione ma nei lavori pubblici la verifica è obbligatoria.
Guide correlate
Riferimenti: CEI 64-8 art. 525 (caduta di tensione), CEI-UNEL 35023 (parametri elettrici dei cavi).