La tensió nominal és la diferència de potencial elèctric per a la qual es dissenya un equip o una instal·lació elèctrica. Representa el valor ideal amb què opera un sistema elèctric en condicions normals.
En el cas dels aparells elèctrics, la tensió nominal és el valor que no s'ha de superar en funcionament normal. S'anomena "nominal" perquè és el valor de referència que caracteritza l'equip, encara que la tensió real pugui variar segons les condicions d'operació.
Diferència entre tensió nominal i tensió real
La tensió real es pot veure afectada per diversos factors clau:
Variacions en la càrrega del sistema
A mesura que es connecten o desconnecten dispositius en un sistema elèctric, la demanda de corrent fluctua. Aquestes variacions poden causar canvis a la tensió real, especialment en xarxes elèctriques amb regulació insuficient.
Caigudes de tensió en cables o connexions
Quan el corrent flueix mitjançant un conductor, part de l'energia es dissipa en forma de calor a causa de la resistència elèctrica del material. Això provoca una disminució de la tensió a l'extrem de la càrrega, fenomen més pronunciat en instal·lacions llargues o amb cables de secció inadequada.
Fluctuacions a la generació d'energia
En sistemes elèctrics de gran escala, la generació denergia no sempre és constant. Factors com la variabilitat a les fonts renovables (solar, eòlica), fallades en plantes generadores o canvis en la demanda poden provocar oscil·lacions en la tensió de la xarxa.
Tensió nominal en sistemes fotovoltaics
En els sistemes fotovoltaics, la tensió nominal és un paràmetre clau que defineix el disseny i el funcionament del sistema elèctric. Es refereix al voltatge amb què operen els panells solars, les bateries i els inversors, i varia segons la configuració del sistema i la seva aplicació específica.
Panells solars
Cada panell solar té una tensió nominal, que sol estar al rang de 12V, 24V o 48V en instal·lacions residencials i comercials. Aquest valor representa el voltatge aproximat que genera el plafó en condicions estàndard de prova (STC).
Tot i això, la tensió real pot variar en funció de factors com la radiació solar i la temperatura.
Bancs de bateries
Els sistemes que incorporen emmagatzematge energètic utilitzen bancs de bateries amb tensions nominals estàndard de 12V, 24V o 48V. Una major tensió nominal al banc de bateries permet reduir el corrent necessari per a una mateixa potència, disminuint les pèrdues als cables i millorant l'eficiència del sistema.
Inversors de corrent
L'inversor és el dispositiu que converteix el corrent continu (CC) generat pels panells en corrent altern (CA) per al seu ús a la xarxa elèctrica.
La seva tensió nominal ha de coincidir amb la del sistema al qual està connectat, tant a l'entrada (panells o bateries) com a la sortida (xarxa domèstica de 230V a Europa o 120V als EUA).
Importància de la tensió nominal en el disseny del sistema
L'elecció de la tensió nominal en un sistema fotovoltaic impacta en diversos aspectes:
- Eficiència: Sistemes de 48V solen ser més eficients que els de 12V , ja que requereixen menys corrent per a la mateixa potència, reduint pèrdues.
- Compatibilitat: Tots els components del sistema (panells, bateries, reguladors de càrrega i inversors) han d'estar dissenyats per a la tensió nominal mateixa.
- Seguretat i costos: Com més tensió, menor corrent, cosa que permet l'ús de cables més prims i redueix el sobreescalfament, però també pot requerir regulacions de seguretat més estrictes.
Tensió nominal en diferents sistemes elèctrics
La tensió nominal varia en funció del tipus de corrent utilitzat en el sistema elèctric:
Corrent altern (CA)
S'empra en xarxes de distribució elèctrica d'alta, mitjana i baixa tensió, i l'estàndard en el subministrament d'electricitat per a llars, indústries i comerços. El seu principal avantatge és la facilitat amb què es pot transformar a diferents nivells de tensió, cosa que permet una transmissió eficient a llargues distàncies.
Corrent continu (CC)
Es troba a bateries, dispositius electrònics i petits electrodomèstics. També s'usa en aplicacions industrials, com ara sistemes de tracció elèctrica i emmagatzematge d'energia renovable (per exemple, panells solars i bateries de respatller). Encara que la transmissió a llarga distància a CC és menys comú, s'empra en línies d'alta tensió en projectes específics a causa de la menor pèrdua d'energia en comparació amb la CA en certs casos.
Tensió nominal en cables
En el cas dels cables elèctrics, la tensió nominal indica la tensió màxima per a la qual han estat dissenyats i determina els nivells d‟aïllament requerits. S'expressa normalment com a Uo/U , on:
- Uo és la tensió nominal entre un conductor i terra.
- U és la tensió nominal entre conductors.
Diferència de potencial elèctric
La diferència de potencial (o voltatge) és lenergia necessària per moure una càrrega elèctrica dun punt a un altre. Es mesura en volts (V) i està influenciada per:
- La càrrega total al sistema.
-
La distància entre els punts de mesura.
-
Les resistències presents al circuit.
El voltatge pot mesurar-se amb un voltímetre , i dins del Sistema Internacional d'Unitats (SI) , la seva unitat és el volt (V) .
No confindir amb el corrent nominal
La tensió nominal és el voltatge per al qual un equip o instal·lació elèctrica ha estat dissenyat per operar de manera segura, mentre que el corrent nominal és la quantitat màxima de corrent que un dispositiu pot manejar sense sobreescalfar-se ni patir danys.
D'una banda, la tensió nominal es mesura en volts (V) i depèn del sistema elèctric a què es connecta l'equip, mentre que el corrent nominal es mesura en ampers (A) i està determinat per la càrrega connectada i la capacitat dels conductors.
Tots dos paràmetres estan relacionats amb la potència elèctrica mitjançant la fórmula P = V × I, però compleixen funcions diferents en el disseny i la protecció dels sistemes elèctrics.
Taula amb exemples de tensions nominals habituals
| Aplicació | Tipus de corrent | Tensió nominal |
|---|---|---|
| Xarxa elèctrica domiciliària | CA | 230V (Europa) / 120V (EUA) |
| Línies d'alta tensió | CA | 110 kV - 400 kV |
| Bateries d'automòbils | CC | 12V |
| Electrònica de consum | CC | 5V (USB), 19V (carregadors de portàtils) |
| Sistemes fotovoltaics | CC | 12V, 24V, 48V |