برای محاسبه افت ولتاژ سیم مسی، دانستن طول و سایز سیم کافی نیست؛ جریان بار، نوع مدار و دمای هادی هم در نتیجه اثر دارند. سیمی که برای یک مسیر کوتاه جواب می‌دهد، ممکن است در فاصله بیشتر ولتاژ کافی به مصرف‌کننده نرساند، حتی اگر جریان مجاز آن رعایت شده باشد.
در یک مدار تک‌فاز با بار مقاومتی، افت ولتاژ را می‌توان از رابطه دو برابر جریان، ضرب‌در مقاومت یک مسیر برآورد کرد. برای سه‌فاز متعادل، ضریب رادیکال سه و در محاسبات جریان متناوب، ضریب توان و راکتانس مطرح می‌شوند. در ادامه، این تفاوت‌ها را با اعداد مشخص بررسی می‌کنیم.
افت ولتاژ، کاهش ولتاژ بین ابتدای مسیر تغذیه و پایانه مصرف‌کننده هنگام عبور جریان است. در مدار واقعی، هادی و اتصالات امپدانس دارند و بخشی از ولتاژ در مسیر می‌افتد. عملکرد تجهیز باید با ولتاژی که به پایانه آن می‌رسد بررسی شود.
بعد از محاسبهٔ افت ولتاژ، جدول جریان مجاز کابل مسی را برای کنترل شرایط نصب بررسی کنید.
برای مثال، اگر ابتدای یک مسیر ۲۳۰ ولت و افت محاسباتی همان مسیر ۸ ولت باشد، ولتاژ انتهای آن در تقریب ساده حدود ۲۲۲ ولت خواهد بود. این مثال، تغییرات ولتاژ شبکه و افت بالادست را در نظر نمی‌گیرد. اگر تغذیه تابلو از ابتدا ضعیف باشد، تعویض کابل خروجی تمام مشکل را برطرف نمی‌کند.
افت ولتاژ بر حسب ولت و تلفات توان بر حسب وات بیان می‌شود. در بخش مقاومتی مدار، تلفات از رابطه مربع جریان ضرب‌در مقاومت به دست می‌آید. راکتانس نیز در افت ولتاژ جریان متناوب نقش دارد، اما نباید تمام اثر آن را گرمای تلف‌شده در هادی دانست.
واکنش بارها هم یکسان نیست. جریان یک مقاومت ثابت با کاهش ولتاژ کم می‌شود؛ بعضی بارهای الکترونیکی برای حفظ توان، رفتار متفاوتی دارند. بنابراین نمی‌توان گفت افت ولتاژ همیشه جریان همه دستگاه‌ها را افزایش می‌دهد.
ابتدا نوع مدار، طول واقعی مسیر و جریان طراحی را مشخص کنید. سپس سطح مقطع و مقاومت هادی در شرایط کار را وارد محاسبه کنید. در مدار متناوب، داده راکتانس و ضریب توان نیز ممکن است لازم شود. هر عدد باید همراه واحد و فرض مربوط به خودش ثبت شود.
| داده ورودی | واحد | نکته مهم |
|---|---|---|
| طول یک‌طرفه مسیر L | متر یا کیلومتر | با واحد مقاومت هماهنگ باشد |
| جریان بار I | آمپر | جریان واقعی یا طراحی مدار |
| سطح مقطع S | میلی‌متر مربع | سطح مقطع هادی نه قطر کابل |
| مقاومت R یا r | اهم یا اهم بر کیلومتر | مقاومت کل و واحد طول متفاوت‌اند |
| ولتاژ مبنا U | ولت | تک‌فاز یا ولتاژ خط سه‌فاز |
| ضریب توان cosφ | بدون واحد | برای بار موردنظر تعیین شود |
| راکتانس x | اهم بر کیلومتر | از اطلاعات کابل و آرایش نصب |
اگر فاصله مستقیم تابلو تا دستگاه ۲۰ متر باشد، ولی مسیر کابل از سینی و رایزر ۳۰ متر شود، باید همان ۳۰ متر را حساب کرد. طول ذخیره‌ای که در مدار نصب می‌شود نیز مقاومت دارد. متراژ خرید و طول محاسباتی را پیش از سفارش با نقشه مسیر تطبیق دهید.
برای برآورد مقاومت یک هادی یکنواخت، مقاومت مخصوص را در طول ضرب و بر سطح مقطع تقسیم می‌کنیم. مقدار مرجع مقاومت مخصوص مس با رسانایی ۱۰۰ درصد IACS در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد، حدود ۰٫۰۱۷۲۴۱ اهم میلی‌متر مربع بر متر است.
R = ρ × L / S
در این رابطه، R مقاومت یک هادی بر حسب اهم، L طول آن بر حسب متر و S سطح مقطع بر حسب میلی‌متر مربع است. برای مقاومت هر متر، L را برابر یک قرار دهید. جدول زیر با مقدار گرد‌شده ۰٫۰۱۷۲۴ محاسبه شده است.
| سطح مقطع هادی | مقاومت محاسباتی هر متر در ۲۰ درجه | مقاومت محاسباتی هر کیلومتر |
|---|---|---|
| ۱٫۵ میلی‌متر مربع | ۰٫۰۱۱۴۹۳ اهم | ۱۱٫۴۹۳ اهم |
| ۲٫۵ میلی‌متر مربع | ۰٫۰۰۶۸۹۶ اهم | ۶٫۸۹۶ اهم |
| ۴ میلی‌متر مربع | ۰٫۰۰۴۳۱۰ اهم | ۴٫۳۰۰ اهم |
| ۶ میلی‌متر مربع | ۰٫۰۰۲۸۷۳ اهم | ۲٫۸۷۳ اهم |
| ۱۰ میلی‌متر مربع | ۰٫۰۰۱۷۲۴ اهم | ۱٫۷۲۴ اهم |
این جدول مدل محاسباتی ماده است؛ جدول حداکثر مقاومت استاندارد یا گواهی آزمون محصول نیست. برای انتخاب واقعی، داده سازنده و کلاس هادی اهمیت دارد. استاندارد IEC 60228 به مشخصات هادی کابل و مقاومت آن می‌پردازد؛ عدد حاصل از تقسیم مقاومت مخصوص بر سطح مقطع را نباید جای همه الزامات آن گذاشت.
مقاومت مس با افزایش دما بیشتر می‌شود. برای اصلاح تقریبی مقاومت در محدوده معمول کار، می‌توان از ضریب دمایی ۰٫۰۰۳۹۳ بر درجه سانتی‌گراد نسبت به ۲۰ درجه استفاده کرد. دمای موردنظر، دمای هادی است و الزاماً با دمای محیط برابر نیست. [۴]
Rθ ≈ R20 × [1 + 0.00393 × (θ − 20)]
برای دمای ۷۰ درجه، ضریب اصلاح تقریباً ۱٫۱۹۶۵ می‌شود؛ یعنی مقاومت حدود ۱۹٫۶۵ درصد از مقدار ۲۰ درجه بیشتر است. این دما در مثال صرفاً فرض محاسبه است. تعیین دمای کار واقعی به بارگذاری و شرایط نصب وابسته است.
برای مدار تک‌فاز با بار مقاومتی و با صرف‌نظر از راکتانس، افت ولتاژ از رابطه زیر برآورد می‌شود. در این رابطه، R مقاومت فقط یک هادی به طول یک‌طرفه مسیر است و فرض می‌کنیم هادی رفت و برگشت مقاومت یکسان دارند.
ΔU ≈ 2 × I × R = 2 × ρ × L × I / S
عدد دو، مسیر رفت و برگشت را وارد محاسبه می‌کند. اگر مقاومت حلقه کامل را از قبل حساب کرده‌اید، دوباره در دو ضرب نکنید. برای مدار جریان مستقیم دو سیمه با مقاومت‌های برابر نیز همین رابطه مقاومتی قابل‌استفاده است. اگر دو هادی متفاوت باشند، مجموع مقاومت واقعی آن‌ها ملاک است.
برای بار خطی با ضریب توان پس‌فاز، تقریب رایج تک‌فاز به شکل زیر است. در اینجا r و x مقاومت و راکتانس واحد طول بر حسب اهم بر کیلومتر هستند و L باید بر حسب کیلومتر وارد شود. این تقریب برای افت‌های معمول و حالت ماندگار به کار می‌رود. [۵]
ΔU ≈ 2 × I × L × (r × cosφ + x × sinφ)
اگر جدول سازنده ضریب افت را با واحد میلی‌ولت بر آمپر بر متر ارائه کند، از فرمول همان جدول استفاده کنید. ضریب رفت و برگشت یا سه‌فاز ممکن است داخل عدد جدول منظور شده باشد؛ افزودن دوباره آن نتیجه را اشتباه می‌کند.
در سه‌فاز متعادل، افت ولتاژ خط با ضریب رادیکال سه محاسبه می‌شود. جریان I جریان خط است و برای درصد افت، ولتاژ خط به خط را مبنا می‌گیریم. رابطه زیر همان فرض واحدهای اهم بر کیلومتر و طول بر حسب کیلومتر را دارد.
ΔU ≈ √3 × I × L × (r × cosφ + x × sinφ) ΔU% = 100 × ΔU / U
این رابطه را برای مدار سه‌فاز شدیداً نامتعادل یا بارهای دارای هارمونیک، بدون بررسی بیشتر به کار نبرید. شرایط جریان نول و هر فاز می‌تواند متفاوت باشد. همچنین برای بار پیش‌فاز، علامت و اثر مؤلفه راکتیو باید متناسب با وضعیت مدار بررسی شود.
فرض کنید بار مقاومتی ۲۰ آمپری با ولتاژ مبنای ۲۳۰ ولت، از یک مسیر یک‌طرفه ۳۰ متری تغذیه می‌شود. سطح مقطع هر هادی ۲٫۵ میلی‌متر مربع است. در مرحله اول، دمای ۲۰ درجه و مدل مقاومت مخصوص جدول را فرض می‌کنیم.
R = 0.01724 × 30 / 2.5 = 0.20688 Ω ΔU = 2 × 20 × 0.20688 = 8.2752 V ΔU% = 100 × 8.2752 / 230 ≈ 3.60%
با فرض دمای هادی ۷۰ درجه، افت به حدود ۹٫۹۰ ولت یا ۴٫۳۰ درصد می‌رسد. این اختلاف نشان می‌دهد چرا محاسبه صرفاً با مقاومت ۲۰ درجه، همیشه برای ارزیابی شرایط کار کافی نیست.
در جدول بعد، فقط سطح مقطع تغییر کرده است. جریان ۲۰ آمپر، طول یک‌طرفه ۳۰ متر، ولتاژ ۲۳۰ ولت و دمای هادی ۷۰ درجه ثابت مانده‌اند. اعداد، نتیجه مدل مقاومتی‌اند و برای هیچ سایزی جریان مجاز اعلام نمی‌کنند.
| سطح مقطع | افت ولتاژ محاسباتی | درصد افت |
|---|---|---|
| ۱٫۵ میلی‌متر مربع | ۱۶٫۵۰ ولت | ۷٫۱۷ درصد |
| ۲٫۵ میلی‌متر مربع | ۹٫۹۰ ولت | ۴٫۳۰ درصد |
| ۴ میلی‌متر مربع | ۶٫۱۹ ولت | ۲٫۶۹ درصد |
| ۶ میلی‌متر مربع | ۴٫۱۳ ولت | ۱٫۷۹ درصد |
برای مثال سه‌فاز، جریان خط را ۳۲ آمپر، طول مسیر را ۵۰ متر و ولتاژ خط را ۴۰۰ ولت فرض کنید. مقاومت در شرایط کار ۱٫۳۸ و راکتانس ۰٫۰۸ اهم بر کیلومتر، با ضریب توان ۰٫۸۵ پس‌فاز در نظر گرفته می‌شود. این مقادیر داده فرضی مثال هستند.
sinφ ≈ 0.527 ΔU ≈ √3 × 32 × 0.05 × (1.38 × 0.85 + 0.08 × 0.527) ≈ 3.37 V ΔU% ≈ 100 × 3.37 / 400 ≈ 0.84%
نتیجه، افت همین قطعه کابل است و افت بالادست را شامل نمی‌شود. جریان راه‌اندازی موتور هم در آن بررسی نشده است. برای موتور، جریان پلاک در شرایط نامی مفیدتر از تخمین ساده از روی کیلووات است؛ اگر توان خروجی مکانیکی مبنای محاسبه باشد، بازده نیز باید وارد تبدیل توان به جریان شود.
در یک مدار ۲۴ ولت مستقیم، بار ۵ آمپری و مسیر یک‌طرفه ۲۰ متری با هادی ۲٫۵ میلی‌متر مربع، در مدل ۲۰ درجه حدود ۱٫۳۸ ولت افت می‌دهد؛ یعنی نزدیک ۵٫۷۵ درصد. پس افتی که در شبکه ۲۳۰ ولت کوچک به نظر می‌رسد، در مدار کم‌ولتاژ می‌تواند سهم بزرگی از ولتاژ تغذیه باشد.
عدد مجاز باید از مقررات قابل‌اعمال پروژه و نیاز تجهیز تعیین شود. راهنمای اشنایدر با ارجاع به جدول G.52.1 استاندارد IEC 60364-5-52، برای تأسیسات متصل مستقیم به شبکه عمومی فشار ضعیف، ۳ درصد برای روشنایی و ۵ درصد برای سایر مصارف بیان می‌کند.
این حدود به مسیر مبدأ تأسیسات تا نقطه مصرف و شرایط ماندگار مربوط‌اند؛ نباید آن‌ها را سهم مجاز جداگانه برای هر کابل پشت سر هم دانست. راه‌اندازی موتور و تجهیزات حساس، بررسی مخصوص خود را دارند. همچنین این جدول را نمی‌توان بدون بررسی، حکم واحد همه پروژه‌ها و مقررات ایران معرفی کرد.
اگر بخشی از افت در کابل تغذیه تابلو مصرف شده باشد، برای مدار خروجی باید بودجه باقی‌مانده بررسی شود. برای نمونه، اختصاص کل ۳ درصد به روشناییِ خروجی، بدون محاسبه مسیر بالادست، می‌تواند جمع افت را از هدف طراحی بالاتر ببرد.
سطح مقطع باید هم افت ولتاژ و هم الزامات جریان‌دهی و حفاظت را پاسخ دهد. روش نصب، دمای محیط و تجمع کابل‌ها روی ظرفیت جریان‌دهی اثر دارند. از سوی دیگر، طول مسیر می‌تواند حتی برای یک جریان کم، سطح مقطع بزرگ‌تری را لازم کند.
پس از محاسبه، مشخصات کابل واقعی را بررسی کنید. در سفارش کابل ثقفی از بازارمس، نوع مدار، تعداد رشته، سطح مقطع محاسبه‌شده و متراژ را اعلام کنید. دسته سیم و کابل بازرگانی ثقفی و راهنمای هادی مسی برای بررسی محصول و ساختمان هادی در دسترس‌اند.
کوتاه‌کردن مسیر و افزایش سطح مقطع، در صورت امکان طراحی، مقاومت مسیر را کم می‌کند. اتصالات نامناسب نیز باید بررسی و اصلاح شوند؛ کابل ضخیم‌تر جای اتصال درست را نمی‌گیرد. در شبکه سه‌فاز، توزیع مناسب بارها می‌تواند به بهبود وضعیت مدار کمک کند.
برای عیب‌یابی، ولتاژ ابتدا و انتهای مسیر باید در شرایط بارگذاری قابل‌مقایسه ارزیابی شود. اندازه‌گیری بی‌باری، وضعیت زمان مصرف را نشان نمی‌دهد. بررسی مدار برق‌دار باید توسط فرد صلاحیت‌دار و با ابزار مناسب انجام شود؛ داده اندازه‌گیری نیز باید همراه جریان و وضعیت بار ثبت شود. [۹]
برای محاسبهٔ افت ولتاژ، نوع مدار، طول یک‌طرفهٔ مسیر، جریان بار و مقاومت هادی در دمای کار را مشخص کنید. سایز انتخابی باید از نظر جریان مجاز نیز بررسی شود.
برای مقایسهٔ گزینه‌های موجود براساس سطح مقطع و تعداد رشته‌ها، صفحهٔ سیم و کابل مسی را ببینید.
برای استعلام، طول مسیر، جریان بار و سطح مقطع موردنظر را از طریق واتساپ بازارمس بفرستید.
نمایشگاه بین المللی برق
ارتباط و تماس از طریق تیکت پشتیبانی، تلفن و شبکه های اجتماعی
بررسی قیمت های به روز،اخبار و رویداد های مهم در کانال تلگرامی ساتراپ ثقفی
وبسایت گروه تولیدی بازرگانی ساتراپ ثقفی و مشاهده دسته بندی محصولات
