La caída de energía, o la energía perdida en un cable, depende de la longitud del cable, el tamaño del cable y la corriente a través del cable. Los cables más grandes tienen menos resistencia y, por lo tanto, pueden transmitir más potencia sin grandes pérdidas. Las pérdidas en cables más pequeños permanecen bajas si la cantidad de energía transmitida es pequeña o si el cable no es muy largo. Los ingenieros deben diseñar el sistema de energía de modo que la pérdida de energía en los cables sea aceptable para la longitud de cable requerida para suministrar la carga.
Lo esencial
Los cables eléctricos tienen una resistencia por pie y cuanto más largo es el cable, mayor es la resistencia. Cuando la corriente fluye a través del cable, la corriente que fluye a través de la resistencia da como resultado una caída de voltaje de acuerdo con la ley de Ohm, voltaje = corriente x resistencia. La potencia en vatios es voltaje x corriente. Una corriente y una resistencia de cable determinadas definen la caída de tensión aplicable. Si es de 10 voltios para una corriente de 10 amperios, la potencia perdida en el cable es de 100 vatios.
Tamaño del cable
Los cables más grandes tienen menos resistencia por pie que los cables más pequeños. El cableado doméstico típico es de calibre AWG 12 o 14 con resistencias de 1,6 y 2,5 ohmios por 1000 pies. Para una residencia típica, un tramo de cable puede ser de hasta 50 pies. Las resistencias correspondientes para estos tamaños de cable comunes son 0.08 y 0.13 ohmios. El cable más grande tiene una resistencia un 36 por ciento menor que el cable más pequeño y perderá un 36 por ciento menos de energía. Para tramos de cable más largos, como conexiones al aire libre, el cable de calibre 10 AWG con una resistencia de 1 ohmio por cada 1000 pies tendrá una caída de potencia 60 por ciento menor que el cable de calibre 14.
Voltaje
Mientras que la resistencia de los cables muestra qué cable perderá la menor potencia, la potencia perdida en vatios está determinada por la caída de voltaje. Para recorridos de 100 pies, las resistencias de los cables de calibre AWG 10, 12 y 14 son de 0,1, 0,16 y 0,25 ohmios. Un circuito doméstico tiene una capacidad nominal de 15 amperios. Una corriente de 15 amperios a través de 100 pies de estos cables daría como resultado caídas de voltaje de 1,5, 2,4 y 3,75 voltios, respectivamente.
Energía
La caída de voltaje multiplicada por la corriente da la potencia en vatios. Los tres tramos de cable de 100 pies, con 15 amperios, tendrán caídas de potencia de 22,5, 36 y 56,25 vatios para los cables de calibre 10, 12 y 14, respectivamente. Esta potencia calienta el cable y la caída de voltaje reduce el voltaje disponible para la carga. Una caída de voltaje de 3.6 a 6 voltios da una caída de potencia aceptable para un circuito de 120 voltios. El cable de calibre 14 AWG está en el límite, como es evidente por la pérdida de energía que es mayor que la de una bombilla de 40 vatios.