Lunghezza del cavo vs. calo di potenza

La caduta di potenza, o potenza persa in un cavo, dipende dalla lunghezza del cavo, dalle dimensioni del cavo e dalla corrente attraverso il cavo. I cavi più grandi hanno meno resistenza e possono quindi trasmettere più potenza senza grandi perdite. Le perdite nei cavi più piccoli rimangono basse se la quantità di potenza trasmessa è piccola o se il cavo non è molto lungo. Gli ingegneri devono progettare il sistema di alimentazione in modo che la perdita di potenza nei cavi sia accettabile per la lunghezza del cavo necessaria per alimentare il carico.

I cavi elettrici hanno una resistenza per piede e più lungo è il cavo, maggiore è la resistenza. Quando la corrente scorre attraverso il cavo, la corrente che scorre attraverso la resistenza provoca una caduta di tensione secondo la legge di Ohm, tensione = corrente x resistenza. La potenza in watt è tensione x corrente. Una data corrente e resistenza del cavo definisce la caduta di tensione applicabile. Se è 10 volt per una corrente di 10 ampere, la potenza persa nel cavo è di 100 watt.

I cavi più grandi hanno meno resistenza per piede rispetto ai cavi più piccoli. Il cablaggio domestico tipico è un calibro AWG 12 o 14 con resistenze di 1,6 e 2,5 ohm per 1000 piedi. Per una residenza tipica, un percorso di cavo potrebbe essere fino a 50 piedi. Le resistenze corrispondenti per queste dimensioni dei cavi comuni sono 0,08 e 0,13 ohm. Il cavo più grande ha una resistenza inferiore del 36% rispetto al cavo più piccolo e perde il 36% di potenza in meno. Per cavi più lunghi, come i collegamenti esterni, il cavo di calibro 10 AWG con una resistenza di 1 ohm per 1000 piedi avrà una caduta di potenza del 60% inferiore rispetto al cavo di calibro 14.

Mentre la resistenza dei cavi mostra quale cavo perderà meno potenza, la potenza persa in watt è determinata dalla caduta di tensione. Per corse di 100 piedi, le resistenze dei cavi di calibro AWG 10, 12 e 14 sono 0,1, 0,16 e 0,25 ohm. Un circuito domestico è valutato 15 ampere. Una corrente di 15 ampere attraverso 100 piedi di questi cavi comporterebbe cadute di tensione rispettivamente di 1,5, 2,4 e 3,75 volt.

La caduta di tensione moltiplicata per la corrente fornisce la potenza in watt. I tre cavi di 100 piedi, che trasportano 15 ampere, avranno cadute di potenza di 22,5, 36 e 56,25 watt rispettivamente per i cavi di calibro 10, 12 e 14. Questa potenza riscalda il cavo e la caduta di tensione riduce la tensione disponibile per il carico. Una caduta di tensione da 3,6 a 6 volt fornisce una caduta di potenza accettabile per un circuito da 120 volt. Il cavo calibro 14 AWG è al limite, come è evidente dalla perdita di potenza che è maggiore di quella di una lampadina da 40 watt.