Dimensionamento Cavi per un Generatore da 45 kVA: Guida Completa al Calcolo

Il dimensionamento dei cavi per un generatore da 45 kVA non può essere risolto con una singola dimensione di filo. È un **calcolo ingegneristico multi-vincolo** governato da NEC (o IEC/BS/AS) che coinvolge ampacità, caduta di tensione, resistenza al cortocircuito e coordinamento di protezione.

Passo 1: Determinare la Corrente a Pieno Carico (FLC)

Formula: I_FLC = kVA × 1000 / (V × PF × √3 per 3Ø)

Tensione di Sistema	Fase	PF Assunta	IFLC (Ampere)
120/240V	1Ø	0,8	45.000 / (240 × 0,8) = **234 A**
120/208V	3Ø	0,8	45.000 / (208 × 0,8 × 1,732) = **156 A**
277/480V	3Ø	0,8	45.000 / (480 × 0,8 × 1,732) = **68 A**
347/600V	3Ø	0,8	45.000 / (600 × 0,8 × 1,732) = **54 A**

Usa la PF e tensione effettive sulla targa. 45 kVA è potenza apparente (S). Potenza reale (kW) = kVA × PF.

Passo 2: Applicare Regole di Dimensionamento NEC 445 / 215 / 240 / 310

• Ampacità del Conduttore (I_z) ≥ 115% × I_FLC (NEC 445.13 / 215.2(A)(1)) per carico continuo (i generatori spesso funzionano in continuo).
• Protezione da Sovracorrente (OCPD) ≤ Ampacità (dopo derating). OCPD dimensionato per 445.12(A) (tipicamente 115–125% I_FLC, dimensione standard successiva 240.6).
• Fattori di Derating: Temperatura Ambiente (310.15(B)(1)), Riempimento Condotta (310.15(C)(1)), Caduta di Tensione, Luce Solare (310.15(B)(3)).

Passo 3: Vincolo di Caduta di Tensione (Spesso Determinante)

NEC 215.2(A)(1) FPN: ≤ 3% Alimentatore, ≤ 5% Totale.

V_d (3Ø) = (1,732 × I × L × (R cosφ + X sinφ)) / 1000

V_d (1Ø) = (2 × I × L × (R cosφ + X sinφ)) / 1000

• R, X da NEC Cap. 9 Tabella 8/9 (Resistenza/reattanza DC/AC per 1000 ft).
• Cosφ = PF. Sinφ = √(1-PF²).

Passo 4: Resistenza al Cortocircuito (NEC 110.10 / 240.4)

Il cavo deve sopravvivere all'energia di passaggio (I²t) dell'OCPD.

k² × A² ≥ I²t (k = 143 per Cu, 93 per Al, 60°C–250°C).

Controlla il datasheet del cavo per i valori a 1s / 0,1s / 0,01s.

Esempio Svolto: 45 kVA, 480V 3Ø, 100 ft, 40°C Ambiente, 3 Conduttori in EMT

1. I_FLC = 68 A.
2. 115% × 68 A = **78,2 A** (Ampacità Minima).
3. OCPD: 125% × 68 A = 85 A → **Interruttore 90A** (Dimensione standard 240.6).
4. Tabella 310.16 (Colonna 75°C): **#4 AWG Cu = 85 A** (Soddisfa 78,2A). #3 AWG Cu = 100 A.
5. Derating: 3 Conduttori in condotta = 1,0 (≤3). 40°C Ambiente (col 75°C) = 0,88. #4 Cu → 85 × 0,88 = **74,8 A < 78,2 A ❌ FALLIMENTO**.
6. **#3 AWG Cu → 100 × 0,88 = 88 A ≥ 78,2 A ✅ SUPERATO.**
7. Caduta di Tensione (3Ø, 480V, 100 ft, 68A, PF 0,8): #3 Cu (R=0,201, X=0,048 Ω/kft). V_d = 1,732×68×100×(0,201×0,8+0,048×0,6)/1000 = **1,78 V (0,37%) ✅**.
8. Cortocircuito: Interruttore 90A (Curva C) Let-through I²t ~ 100k A²s. #3 Cu k²S² = 143² × (85)² ≈ 1,48M A²s >> 100k ✅.

Risultato: #3 AWG Cu THHN/THWN-2 in EMT. (Se 240V 1Ø: I_FLC=234A → 115%=269A → OCPD 300A → 350 kcmil Cu o 500 kcmil Al).

Considerazioni Specifiche per Generatori

• Interruttore di Uscita del Generatore: Spesso integrato. Il cavo è protetto dall'*interruttore del generatore*? Se sì, l'ampacità del cavo ≥ impostazione interruttore gen (non 115% FLC). Controlla il manuale del gen.
• Dimensionamento del Neutro: Carichi non lineari (UPS, VFD, LED) → Armoniche triplen → Corrente del neutro fino a 1,73× Fase. **Sovradimensiona il Neutro (2× Fase)** o esegui neutro separato. 45 kVA probabilmente ha carichi non lineari.
• Conduttore di Messa a Terra (EGC): NEC 250.122. Dimensionato per OCPD *a monte* del cavo (Interruttore gen o interruttore alimentatore). OCPD 90A → #8 Cu EGC.
• Connessioni Flessibili: Vibrazione del generatore → Usa **Cavo Flessibile (Tipo W, G, G-GC, SOOW)** o **Condotto Flessibile (LFMC)** ai morsetti del gen. Lunghezza ≤ 6 ft (NEC 445.13).
• Parallelo/Sincronizzazione: Se più generatori, i cavi trasportano correnti circolanti. Complesso.

Sempre: Esegui il calcolo secondo il **codice locale adottato (NEC, CEC, BS 7671, AS/NZS 3000, IEC 60364)**. Usa software (ETAP, SKM, EasyPower, CablePro, Amtech). Firma da PE se richiesto. **Assumi un ingegnere/contraente elettrico abilitato.**