Come determinare la sezione del filo dal diametro e viceversa: tabelle pronte e formule di calcolo

I cavi sono ampiamente utilizzati nel campo delle reti elettriche di vario tipo. Il trasporto dell'energia tramite prodotti per cavi e conduttori, a prima vista, sembra semplice e comprensibile.

Tuttavia, per garantire un funzionamento sicuro dell'impianto elettrico, è necessario tenere conto di una serie di importanti sfumature durante la progettazione e l'allestimento delle reti elettriche. Uno di questi dettagli è la capacità di calcolare correttamente la sezione del cavo in base al diametro, poiché dalla precisione della determinazione dipende il limite della corrente ammissibile che passa attraverso il conduttore.

Come determinare la sezione o il diametro, c'è differenza tra questi parametri? Cerchiamo di chiarirlo nell'articolo. Inoltre, abbiamo preparato delle tabelle riassuntive che aiuteranno a scegliere il conduttore in base alle condizioni di installazione della rete elettrica, al materiale di fabbricazione dell'anima del cavo e alle caratteristiche di potenza delle apparecchiature collegate.

Necessità e procedura del calcolo

L'energia elettrica alimenta apparecchiature molto diverse, con potenze differenti. E la gamma di potenze è molto ampia.

Ogni singolo apparecchio elettrico rappresenta un carico, in base all'entità del quale è necessario fornire una corrente di una determinata intensità.

Per impostazione predefinita o per semplice ignoranza dei fondamenti dell'elettrotecnica, è facile collegare i conduttori ignorando tutti i requisiti esistenti riguardanti diametri e sezioni. Un'altra questione è ciò che può derivare da questa pratica durante il funzionamento.

La quantità di corrente necessaria per il carico richiesto può essere fatta passare attraverso fili di diverso diametro (sezione).

Ma in condizioni di sezione insufficiente del conduttore per il passaggio del volume di corrente richiesto, si verifica l'effetto di una maggiore resistenza. Di conseguenza, si nota un riscaldamento del filo (cavo).

Se si ignora questo fenomeno e si continua a far passare corrente, si crea un pericolo reale di riscaldamento fino al momento dell'incendio. Una tale situazione minaccia un grave incidente. Ecco perché è necessario prestare particolare attenzione ai calcoli e alla scelta dei circuiti di trasmissione della corrente al carico.

Le conseguenze di calcoli imprecisi della sezione (diametro) dei conduttori elettrici possono variare dalla deformazione lieve del materiale isolante fino a un vero e proprio incendio e a un grande rogo.

Un calcolo corretto e una scelta appropriata di cavi e conduttori influiscono positivamente anche sul funzionamento dell'apparecchiatura che funge da carico.

Quindi, oltre al fattore sicurezza, il calcolo della sezione del cavo elettrico in base al diametro (o viceversa) è un'operazione obbligatoria per garantire un funzionamento efficiente delle macchine elettriche.

Determinazione del diametro del conduttore

In effetti, è possibile eseguire questa operazione con una semplice misurazione lineare. Per una misurazione precisa, si consiglia di utilizzare uno strumento di precisione, ad esempio un calibro o, meglio ancora, un micrometro.

Un risultato relativamente poco preciso, ma comunque accettabile per molti tipi di applicazioni dei cavi, si ottiene misurando il diametro con un normale righello.

Misurazione e determinazione del diametro dell'anima con uno strumento di precisione come il calibro. Questo metodo di misurazione lineare fornisce un risultato sufficientemente accurato per il successivo calcolo della sezione del conduttore.

Naturalmente, la misurazione va effettuata su un conduttore nudo, rimuovendo preventivamente il rivestimento isolante.

Tra l'altro, il rivestimento isolante, ad esempio di un filo di rame, include anche un sottile strato di vernice, che va rimosso quando è richiesto un calcolo molto preciso.

Esiste un metodo «casalingo» per misurare il diametro, adatto quando non si hanno a portata di mano strumenti di misura di precisione. Per applicare questo metodo servono un cacciavite da elettricista e un righello scolastico.

Il conduttore da misurare viene prima spelato dall'isolamento, poi avvolto strettamente, spira su spira, sull'asta del cacciavite. Di solito si avvolgono una decina di spire, un numero comodo per i calcoli matematici.

La misurazione lineare del diametro è un altro metodo ampiamente utilizzato per determinare il parametro del conduttore per il calcolo della potenza (portata). Si attua usando un normale righello e qualsiasi base su cui sia possibile avvolgere il conduttore (+).

Successivamente, la bobina avvolta sull'asta del cacciavite viene misurata con il righello dalla prima all'ultima spira. Il valore ottenuto sul righello va diviso per il numero di spire (in questo caso 6). Il risultato di questo semplice calcolo sarà il diametro dell'anima del cavo.

Calcolo della sezione del cavo elettrico

Per determinare il valore della sezione dell'anima del conduttore sarà necessario utilizzare una formula matematica.

In sostanza, la sezione dell'anima del conduttore è l'area della sezione trasversale – cioè, l'area del cerchio. Il diametro viene determinato con il metodo descritto sopra.

La sezione dell'anima è di fatto l'area del cerchio. Di conseguenza, il calcolo di questo segmento geometrico può essere eseguito mediante la formula tradizionale, a condizione che siano noti il diametro o il raggio.

Basandosi sul valore del diametro, è facile ottenere il valore del raggio dividendo il diametro a metà.

In effetti, sarà necessario aggiungere la costante «π» (3,14) ai dati ottenuti, dopodiché si potrà calcolare il valore della sezione utilizzando una delle formule:

S = π*R² o S = π/4*D²,

dove:

• D – diametro;
• R – raggio;
• S – sezione trasversale;
• π – costante pari a 3,14.

Le formule classiche indicate vengono utilizzate anche per determinare la sezione dei conduttori multipolari. La strategia di calcolo rimane pressoché invariata, tranne per alcuni dettagli.

In particolare, si calcola inizialmente la sezione di un singolo filo del fascio, dopodiché il risultato ottenuto viene moltiplicato per il numero totale di fili.

È possibile calcolare la sezione di un conduttore multipolare utilizzando lo stesso metodo matematico applicato a un conduttore singolo, ma considerando ulteriormente il numero di fili esistenti come moltiplicatore.

Perché la determinazione della sezione dovrebbe essere considerata un fattore importante? Un aspetto ovvio, direttamente legato alla legge di Joule-Lenz, è che il parametro della sezione del conduttore determina il limite di corrente ammissibile che scorre attraverso tale conduttore.

Determinazione del diametro dalla sezione

Con un calcolo matematico è possibile determinare il diametro dell'anima del conduttore quando è noto il parametro della sezione.

Questa non è certo l'opzione più pratica, considerando l'esistenza di metodi più semplici per determinare il diametro, ma l'utilizzo di tale opzione non è escluso.

La misurazione del diametro con elevata precisione mediante uno strumento da meccanico – il micrometro, fornisce un risultato praticamente analogo quando i calcoli vengono effettuati utilizzando la formula.

Per eseguire il calcolo saranno necessari praticamente gli stessi dati numerici utilizzati nei calcoli della sezione con la formula matematica.

Ovvero, la costante «π» e il valore dell'area del cerchio (sezione).

Applicando questi valori alla formula seguente, si ottiene il valore del diametro:

D = √4S/π,

dove:

• D – diametro;
• S – sezione trasversale;
• π – costante pari a 3,14.

L'applicazione di questa formula può essere rilevante quando si conosce il parametro della sezione e non si hanno a portata di mano strumenti adatti per misurare il diametro.

Il parametro della sezione può essere ottenuto, ad esempio, dalla documentazione del conduttore o da una tabella di calcolo, dove sono riportate le varianti classiche più comunemente utilizzate.

Tabelle per la scelta del conduttore adatto

Un modo comodo e pratico per selezionare il filo (cavo) appropriato è l'uso di tabelle speciali in cui sono indicati diametri e sezioni in relazione alle potenze e/o alle correnti condotte.

Avere a portata di mano una tale tabella è un modo facile e semplice per determinare rapidamente il conduttore adatto per l'installazione elettrica richiesta.

La determinazione dei valori necessari tramite una tabella classica è uno dei modi più comodi per selezionare il conduttore richiesto durante l'esecuzione dei lavori di installazione.

Considerando che i conduttori tradizionali per l'installazione elettrica sono prodotti con anime in rame o alluminio, esistono tabelle per entrambi i tipi di metallo.

Inoltre, i dati tabellari spesso presentano i valori per tensioni di 220 volt e 380 volt. Inoltre, si tengono in considerazione i valori delle condizioni di installazione – cablaggio chiuso o cablaggio aperto.

In pratica, su un singolo foglio di carta o su un'immagine caricata nello smartphone, si trova una grande quantità di informazioni tecniche che permette di evitare i calcoli matematici (lineari) menzionati sopra.

Inoltre, molti produttori di cavi, per semplificare al cliente la scelta del conduttore necessario, ad esempio per l'installazione di prese, offrono una tabella in cui sono inseriti tutti i valori richiesti.

Resta solo da determinare quale carico è previsto per il punto elettrico specifico e come verrà eseguita l'installazione, e sulla base di queste informazioni scegliere il cavo corretto con anime in rame o alluminio.

Esempi di tali varianti di calcolo del diametro del filo in base alla sezione sono forniti nella tabella, dove sono considerate le opzioni per conduttori in rame e alluminio, nonché i metodi di posa del cablaggio – tipo aperto o nascosto. Dalla prima tabella è possibile determinare l'indicatore della sezione in base a potenza e corrente.

Tabella di corrispondenza della sezione al diametro per anime in rame e alluminio in base alle condizioni di installazione

Inoltre, esiste uno standard per sezioni e diametri applicato alle anime tonde (modellate) non compattate e compattate di cavi, fili e cordoni. Questi parametri sono regolati da GOST 22483-2012.

Rientrano nello standard i cavi in filo di rame (rame stagnato), alluminio senza rivestimento metallico o con rivestimento metallico.

I conduttori in rame e alluminio dei cavi e dei fili per posa fissa sono suddivisi in classi 1 e 2. I fili, i cordoni, i cavi per posa mobile e fissa, dove è richiesto un grado elevato di flessibilità in fase di installazione, sono suddivisi in classi da 3 a 6.

Tabella di corrispondenza per classi per i conduttori in rame dei cavi (fili)

Per i conduttori e i cavi in alluminio, il GOST 22483-2012 prevede anche i parametri della sezione nominale del conduttore, che corrispondono al diametro appropriato, a seconda della classe del conduttore.

Inoltre, secondo lo stesso GOST, i diametri indicati possono essere utilizzati per un conduttore in rame di classe 1, se è necessario calcolarne il diametro minimo.

Tabella di corrispondenza per classi per i conduttori in alluminio dei cavi (fili)

Ulteriori raccomandazioni sulla scelta del tipo di fili e cavi per la realizzazione di impianti elettrici in appartamento e casa sono fornite negli articoli:

1. Quale cavo usare per l'impianto elettrico in casa: raccomandazioni per la scelta
2. Quale cavo utilizzare per l'impianto elettrico in una casa di legno: tipi di cavo ignifugo e la sua posa in sicurezza
3. Quale cavo utilizzare per l'impianto elettrico in appartamento: panoramica dei cavi e scelta della migliore opzione

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video qui sotto mostra un esempio pratico di determinazione della sezione del conduttore con metodi semplici.

Si consiglia la visione del video poiché le informazioni presentate visivamente contribuiscono ad aumentare le conoscenze:

Il lavoro con i cavi elettrici richiede sempre un approccio responsabile dal punto di vista del calcolo.

Pertanto un elettricista di qualsiasi livello deve conoscere il metodo di calcolo e saper utilizzare le tabelle tecniche esistenti. In questo modo si ottiene non solo un notevole risparmio sui costi di installazione grazie a un calcolo preciso, ma soprattutto – è garantita la sicurezza di esercizio della linea introdotta.

Avete qualcosa da aggiungere o avete domande sulla determinazione della sezione del filo? Potete lasciare commenti alla pubblicazione, partecipare alle discussioni e condividere la vostra esperienza nella scelta dei cavi per l'impianto elettrico in casa o appartamento. Il modulo di contatto si trova nel blocco inferiore.