حاسبة هبوط الجهد ومقطع الكابل
احسب هبوط الجهد لكابل نحاسي أو ألومنيوم — أحادي الطور أو ثلاثي الطور أو تيار مستمر — واحصل على المقطع العرضي الموصى به.
1,348 مشاهدة
كيفية الحساب
لا يُختار مقطع الكابل أبدًا بناءً على رقم واحد — بل يجب أن يستوفي معيارين مستقلين، ويفوز المعيار الأكثر تشددًا. الأول هو سعة التحمّل التيارية (الأمبيّة): مقدار التيار الذي يمكن للموصل حمله باستمرار دون أن يسخن عازله بشكل مفرط، وهذا يعتمد على مادة الموصل، ونوع العزل، ودرجة حرارة المحيط، وطريقة التمديد (داخل مواسير، في الهواء الطلق، مدفون، أو مجمّع مع كابلات أخرى). والثاني هو هبوط الجهد: الفاقد المقاوم على طول مسار الكابل، الذي لا يصبح مهمًا إلا في الدارات الطويلة. تركّز هذه الحاسبة على جانب هبوط الجهد من هذا القرار.
في الدارات أحادية الطور والتيار المستمر، يسير التيار ذهابًا عبر موصل ويعود عبر موصل آخر، لذا يتضاعف الفاقد: ΔU = 2·ρ·L·I ÷ S، حيث ρ هي المقاومة النوعية (≈0.0175 Ω·mm²/m للنحاس، و0.028 للألومنيوم)، وL هي المسافة باتجاه واحد بالأمتار، وI هي التيار بالأمبير، وS هي المقطع العرضي بالمليمتر المربع. أما الدارات ثلاثية الطور فتوزّع الحمل على ثلاثة موصلات متباعدة بفارق طور 120°، فتصبح الصيغة الهندسية ΔU = √3·ρ·L·I ÷ S بدلاً من التضعيف.
مثال محسوب: دارة أحادية الطور بجهد 230 فولت تحمل تيار 16 أمبير عبر مسافة 25 م باتجاه واحد بكابل نحاسي 2.5 مم²: ΔU = 2 × 0.0175 × 25 × 16 ÷ 2.5 = 5.6 فولت، أي 2.4% من 230 فولت — أقل بشكل مريح من السقف المعتاد البالغ 3%. أما إذا امتدّت نفس الدارة إلى 60 م، فإن الهبوط يتجاوز 13 فولت، أي قرابة 6%، وعندها يلزم الانتقال إلى المقطع القياسي التالي (4 مم² أو 6 مم²) لإعادته إلى ما دون 3%.
ما يجب أن تعرفه
المقطع الأصغر من اللازم ليس مجرد مشكلة كفاءة، بل خطر حريق وسلامة. فعندما يكون الموصل رفيعًا جدًا بالنسبة للتيار الذي يحمله، فإنه يسخن حتى تحت الحمل العادي — وقد يتدهور العزل أو يلين، وفي الظروف القصوى أو عند حدوث عطل قد يشتعل. لهذا السبب تكون سعة التحمّل التيارية، لا هبوط الجهد، هي الحد الأدنى القانوني الصارم عادة في لوائح الكهرباء (IEC 60364 في معظم أوروبا، وNEC/NFPA 70 في أمريكا الشمالية): يجب أن يكون الكابل أولاً سميكًا بما يكفي لحمل التيار بأمان، وبعد ذلك فقط يُتحقق من هبوط الجهد في المسارات الأطول.
- هبوط دون 3%: مقبول عمومًا لدارات الإضاءة والدارات الفرعية العامة.
- هبوط 3-5%: مقبول في كثير من اللوائح للمسار الكلي من المصدر إلى الحمل، لكن المحركات تعمل بحرارة أعلى وكفاءة أقل، وقد تومض مغذيات LED أو يقصر عمرها.
- هبوط فوق 5%: يُعتبر عادة غير مطابق — انتقل إلى المقطع القياسي التالي أو قصّر المسار.
تقدّم هذه الأداة رقمًا تقريبيًا وتعليميًا لأغراض التخطيط. أما التمديدات الفعلية فيجب أن تراعي أيضًا عوامل التجميع/خفض التصنيف (عدة كابلات مجمّعة معًا تحمل كل منها تيارًا أقل بأمان)، وتصحيحات درجة حرارة المحيط، ومنحنيات فصل القاطع، وتحمّل تيار القصر — وكلها أمور تقع خارج نطاق معادلة بسيطة لهبوط الجهد. تأكّد دائمًا من المقطع النهائي وفق لائحة الكهرباء المحلية لديك أو مع كهربائي مرخّص قبل تمديد أي أسلاك دائمة.
الأسئلة الشائعة
ما الذي يُعدّ هبوط جهد مقبولاً؟
تحافظ الممارسة الشائعة على الدارات الفرعية دون 3% والمسار الكلي من المصدر إلى الحمل النهائي دون 5%. هذه ليست حدودًا فيزيائية صارمة — بل هوامش متحفظة اتفقت عليها اللوائح والمهندسون، لأنه بعدها تسخن المحركات وتفقد عزم الدوران، وتخفت الإضاءة أو تومض، وقد تسيء المعدات الإلكترونية العمل عند انخفاض الجهد. الإلكترونيات الحساسة وخطوط تغذية المحركات الطويلة غالبًا ما تستحق هوامش أكثر تشددًا من الحد الأدنى في اللوائح.
لماذا يهبط الجهد في الثلاثي الطور أقل من الأحادي عند نفس الحمل؟
معامل الصيغة هو √3 (≈1.73) في الثلاثي الطور بدلاً من 2 في الأحادي، لأن تيار العودة يُوزَّع ويُزاح طوريًا بين ثلاثة موصلات بدلاً من أن يعود مضاعفًا عبر مسار واحد. علاوة على ذلك، تُنقل نفس القدرة عادة بجهد أعلى وتيار أقل نسبيًا في الأنظمة ثلاثية الطور، وهو ما يقلّص قيمة I في معادلة الهبوط بشكل مستقل — ويتضافر التأثيران معًا، وهذا بالضبط سبب كون خطوط التغذية الصناعية والتجارية الطويلة تُنفَّذ ثلاثية الطور دائمًا تقريبًا.
هل يجب أن أستخدم النحاس أم الألومنيوم؟
مقاومة الألومنيوم النوعية أعلى من النحاس بنحو 60%، لذا يحتاج إلى مساحة مقطع تبلغ نحو 1.6 ضعف لنفس هبوط الجهد. لكنه أخف وزنًا وأرخص بشكل ملحوظ لكل أمبير من السعة، ولهذا تفضّله شركات الكهرباء لخطوط التغذية الهوائية الطويلة ومداخل الخدمة. أما الصعوبة فتكمن عند نقاط التوصيل: تحتاج موصلات الألومنيوم إلى وصلات وكمّاشات معتمدة خصيصًا للألومنيوم، لأن الألومنيوم يتأكسد ويتدفّق باردًا بشكل مختلف عن النحاس — واستخدام عتاد مخصص للنحاس فقط سبب معروف لوصلات مرتخية وساخنة.
حسابي لهبوط الجهد يبدو جيدًا — فلماذا اختار الكهربائي رغم ذلك كابلاً أسمك؟
هبوط الجهد ليس سوى أحد قيدين اثنين. يجب أن يستوفي الكابل أيضًا سعة التحمّل التيارية وفق ظروف التمديد الفعلية — فعدة دارات مجمّعة في ماسورة واحدة، أو درجة حرارة محيطة مرتفعة، أو مسار مدفون طويل، كلها تقلّل من التيار الذي يمكن لمقطع معيّن حمله بأمان، وقد تفرض أحيانًا الانتقال إلى المقطع التالي حتى لو سمحت نسبة الهبوط وحدها بمقطع أرفع. كما أن تنسيق القواطع وتحمّل تيار القصر قد يضيفان قيودًا أخرى تقع خارج نطاق هذه الأداة.
هل يعني "الطول" في هذه الحاسبة المسافة باتجاه واحد أم الدارة الكاملة ذهابًا وإيابًا؟
أدخل المسافة باتجاه واحد من المصدر إلى الحمل — فالحاسبة تراعي مسار العودة داخليًا بالفعل من خلال المعامل ×2 (أحادي الطور/تيار مستمر) أو √3 (ثلاثي الطور) في المعادلة. إذا ضاعفت الطول بنفسك فستبالغ في تقدير الهبوط بمقدار الضعف تقريبًا.
أدوات مشابهة
الإبلاغ عن مشكلة
حاسبة هبوط الجهد ومقطع الكابل
التعليقات
لا توجد تعليقات بعد — كن أول من يكتب تعليقًا!