Calculadora de Tamanho de Fio Elétrico

A calculadora de tamanho de fio elétrico da Omni ajudará você a selecionar a bitola correta de um fio para seu próximo projeto elétrico, como instalar uma bomba no lago do seu jardim, fazer a fiação da sua casa ou levar energia para seu galpão.

Essa calculadora de tamanho de fio elétrico é muito versátil, pois também contém as seguintes funcionalidades:

• Calculadora de tamanho de fio para corrente contínua (CC);
• Calculadora de tamanho de fio para corrente alternada (CA);
• Calculadora de tamanho de fio de 12V;
• Calculadora de tamanho de fio para iluminação de baixa tensão; e
• Muito mais!

Você pode até mesmo usá-la em vez de uma tabela de tamanhos de fios, difícil de compreender.

O tamanho de um fio elétrico significa a área da seção transversal que ele tem (e, por sua vez, seu diâmetro). Quanto maior a área, mais corrente o fio pode transmitir com menor resistência. É muito semelhante à água que flui em uma tubulação. Se você usar um tubo maior, mais água poderá fluir a uma pressão menor.

Vamos derivar a equação da área da seção transversal de um fio que transporta uma corrente elétrica a partir da lei de Ohm e da lei de Pouillet:

onde:

• $V$: tensão efetiva entre a fonte e a extremidade mais distante do fio, medida em volts. Sabia que, dependendo do material, a tensão pode sofrer uma queda de valor de uma extremidade a outra de um fio? Para entender mais sobre este fenômeno veja a calculadora de queda de tensão 🇺🇸 da Omni;
• $I$: corrente máxima que passa pelo fio, medida em ampères;
• $R$: resistência do fio, medida em ohms. Aprendemos como calculá-la na nossa calculadora de resistência de fio;
• $\varrho$: resistividade do material condutor, medida em metros ohm;
• $L$: comprimento do fio (unidirecional), medido em metros; e
• $A$: área da seção transversal do fio, medida em metros quadrados.

Após combinar e reorganizar essas duas equações, a área da seção transversal é dada pela equação:

Como o metro quadrado não é uma unidade adequada para fios elétricos, o resultado geralmente é em mm² (se você estiver usando o sistema métrico). Essa conversão pode ser obtida multiplicando o resultado da equação acima por 1.000.000.

É comum que os tamanhos dos fios sejam fornecidos em unidades AWG (American Wire Gauge). Para obter mais informações sobre a relação entre a área da seção transversal e o AWG, consulte nossa calculadora de bitola de fio 🇺🇸.

A calculadora fornecerá a você um fio com um tamanho de AWG acima do ideal, pois é sempre melhor ter um fio mais grosso por segurança.

Calculando tamanhos de fios para corrente alternada trifásica

Para um sistema elétrico trifásico de corrente alternada, são usados três cabos em vez de um. A calculadora foi projetada para aceitar a tensão e a corrente totais da linha dos três cabos combinados. A equação para a área de um único fio é modificada para:

O fator $\sqrt 3$ é necessário para converter entre a corrente de fase do sistema e a corrente de linha. O fator $2$ desaparece, pois não há cabo de retorno em um sistema trifásico.

A resistividade de um condutor depende de sua temperatura, portanto, o ambiente em que você instalará o fio afetará o tamanho do fio. Quando você especificar uma temperatura, tente pensar na temperatura máxima em que o fio provavelmente operará, por segurança.

A resistividade é dada em uma temperatura de referência, indicada por $\varrho_1$. Cada material tem um coeficiente de temperatura, $\alpha$, associado a ele, que especifica quanto a resistividade aumenta por grau de temperatura. Podemos usar a fórmula a seguir para calcular a resistividade de uma substância em qualquer temperatura:

onde:

• $t_1$: temperatura de referência correspondente à resistividade $\varrho_1$; e
• $t_2$: temperatura alvo na qual você deseja encontrar a resistividade $\varrho_2$.

Vamos dar uma olhada em um exemplo. O cobre tem uma resistividade a 20 °C de $1,\!68 \cdot 10^{-8} \ \Omega \cdot \text{m}$ e um coeficiente de temperatura $\alpha$ igual a $0,\!00404$. Qual seria a resistividade do cobre a 50 °C?

Você pode definir a temperatura na qual a calculadora realiza o cálculo dentro da calculadora, e a análise acima é feita para você.

Aqui está um guia passo a passo sobre como usar a calculadora de tamanho de fio elétrico:

1. Selecione qual sistema elétrico você usará. Você pode escolher entre "CC/CA monofásico" ou "CA trifásico". Isso significa que a calculadora pode ser uma simples calculadora de tamanho de fio CC, até uma ferramenta trifásica CA.
2. Insira um valor para a tensão da fonte, por exemplo, 12 V.
3. Insira a percentagem de queda de tensão permitida. Quanto menor, melhor, mas o limite é de 5% para manter os dispositivos funcionando corretamente.
4. Selecione o material condutor do fio, cobre ou alumínio.
5. Insira um valor para a corrente do sistema. Esse valor deve ser a corrente de pico para que o cabo possa ser dimensionado para o pior caso.
6. Insira a distância unidirecional do cabo desde sua fonte até o ponto mais distante.
7. Altere a temperatura, se necessário. O valor deve ser a temperatura operacional máxima esperada para o cabo.
8. Você verá então os resultados da área de seção transversal, medida do fio em AWG e o diâmetro do cabo. Muito mais fácil de usar do que uma tabela de tamanhos de fios!

Digamos que estejamos usando um sistema monofásico de CA operando a 120 V; uma queda de tensão permitida de 3%; um condutor de cobre; corrente de pico de 25 A; um cabo unidirecional de 100 m; e temperatura máxima de operação de 50 °C.

Usando o resultado para a resistividade do cobre a 50 °C acima, vamos prosseguir e inserir os valores na equação para o tamanho do fio:

É bastante simples, mas usar nossa calculadora de tamanho de fio elétrico é muito mais rápido.

Faça o cálculo a seguir para obter a área da seção transversal necessária para o fio:

1. Multiplique a resistividade (Ω•m) do material condutor pela corrente de pico do motor (A), o número 1,25 e o comprimento total do cabo (m).
2. Divida o resultado pela queda de tensão da fonte de alimentação para o motor.
3. Multiplique por 1.000.000 para obter o resultado em mm².

Para calcular o tamanho do fio para um sistema elétrico trifásico, multiplique o resultado de uma alimentação monofásica pelo fator √3/2.

Veja como você calcula o AWG (American Wire Gauge) a partir do diâmetro de um fio:

1. Encontre a relação (R) entre o diâmetro do fio e 0,005 polegadas ou 0,127 mm.
2. Use a equação n = -39 × log₉₂(R) + 36 para encontrar o número AWG.

O tamanho do fio é proporcional ao comprimento do cabo. Portanto, se você dobrar a distância, a área da seção transversal do fio precisará ser dobrada.

Esses resultados são apenas um guia para fins informativos. Sempre consulte um eletricista qualificado antes de prosseguir com qualquer instalação elétrica.