Comprimento do cabo vs. Power Drop

A queda de energia, ou energia perdida em um cabo, depende do comprimento do cabo, do tamanho do cabo e da corrente através do cabo. Cabos maiores têm menos resistência e podem, portanto, transmitir mais potência sem grandes perdas. As perdas em cabos menores permanecem baixas se a quantidade de energia transmitida for pequena ou se o cabo não for muito longo. Os engenheiros devem projetar o sistema de energia de forma que a perda de energia nos cabos seja aceitável para o comprimento do cabo necessário para fornecer a carga.

Os cabos elétricos têm uma resistência por pé e, quanto mais comprido for o cabo, maior será a resistência. Quando a corrente flui pelo cabo, a corrente que flui pela resistência resulta em uma queda de tensão de acordo com a lei de Ohm, tensão = corrente x resistência. A potência em watts é a tensão x corrente. Uma determinada corrente e resistência do cabo definem a queda de tensão aplicável. Se for de 10 volts para uma corrente de 10 amperes, a energia perdida no cabo é de 100 watts.

Cabos maiores têm menos resistência por pé do que cabos menores. A fiação doméstica típica é de bitola AWG 12 ou 14 com resistências de 1,6 e 2,5 ohms por 1000 pés. Para uma residência típica, um lance de cabo pode ter até 15 metros. As resistências correspondentes para esses tamanhos de cabo comuns são 0,08 e 0,13 ohms. O cabo maior tem uma resistência 36% menor que o cabo menor e perderá 36% menos energia. Para extensões de cabo mais longas, como conexões externas, o cabo AWG calibre 10 com uma resistência de 1 ohm por 1000 pés terá uma queda de energia 60 por cento menor do que o cabo calibre 14.

Enquanto a resistência dos cabos mostra qual cabo perderá menos energia, a energia perdida em watts é determinada pela queda de tensão. Para extensões de 30 metros, as resistências dos cabos de bitola AWG 10, 12 e 14 são 0,1, 0,16 e 0,25 ohms. Um circuito doméstico é avaliado em 15 amperes. Uma corrente de 15 amperes em 100 pés desses cabos resultaria em quedas de tensão de 1,5, 2,4 e 3,75 volts, respectivamente.

A queda de tensão multiplicada pela corrente dá a potência em watts. Os três lances de cabo de 100 pés, carregando 15 amperes, terão quedas de energia de 22,5, 36 e 56,25 watts para os cabos de bitola 10, 12 e 14, respectivamente. Essa energia aquece o cabo e a queda de tensão reduz a tensão disponível para a carga. Uma queda de tensão de 3,6 a 6 volts dá uma queda de potência aceitável para um circuito de 120 volts. O cabo AWG calibre 14 está no limite, como fica evidente pela perda de energia que é maior do que uma lâmpada de 40 watts.