طريقة حساب مقطع الكابل المناسب

تعرف قدرة الكابل على حمل التيار في الظروف الطبيعية وغير الطبيعية بالسعة الأمبيرية للكابل، ويعتمد تحديد مقطع السلك المناسب على على مقدار التيار المنقول ونوع الكيبل المستعمل وطريقة تمديده (في الهواء أم مطمور في الأرض)، حيث تقل مقدرة الكابل المطمور في الأرض على تحمل التيار عنه عندما يراد مده في الهواء. في هذا المقال شرح لطريقة حساب مقطع السلك والقاطع المناسب لحمل سنجل فاز أو ثلاثة فاز,

معاير تحديد نوع الموصلات

يوجد عادة عدة معاير لتحديد نوع الموصلات والكابلات الكهربائية المستخدمة في التمديدات الكهربائية ومنها:

1. مكان التركيب وطريقة التمديد,
2. درجة حرارة المحيط الخارجي للموصل.
3. السعة الأميرية للموصلات والكوابل.
4. نوع الشبكة الكهربائية.
5. المواصفات المتبعة في التركيبات الكهربائية والتي تتبع المقاييس المحلية او الدولية.

ونظرًا لاختلاف الظروف الطبيعية أو السعة التشغيلية للكيبل، فإن الشركات المصنعة للكابلات تعطي جداول تحدد فيها السعة الأمبيرية لكابلاتها حسب الظروف القياسية (20 درجة مئوية لكيبل ممدود في الأرض، أو 30 درجه مئوية لكيبل مدود في الهواء).

ولاختيار مساحة مقطع الموصلات المناسبة يجب عدم تعدي هبوط الجهد المسموح به وهي 2.5 – 3% للتمديدات المنزلية وحوالي 5% للتمديدات الصناعية. وأن يتحمل الكابل تيار القصر (scا) دون ان تحدث مضاعفات لذلك .

خطوات تصميم مقطع الكابل الكهربائي

هذه الطريقة مناسبة في حالة الأحمال التي لا تحتوي على محركات (مثل دوائر الإنارة أو السخانات) وهي التي تعرف ب الاستاتيكية Static Loads يتم اختيار المقطع المناسب للكابل والقاطع طبقًا للخطوات التالية:

1. احسب تيار الحمل I_L (Current Load).
2. اختر القاطع الكهربائي CB المناسب بحيث لا يقل التيار المقنن له (Rated Current) عن 1.25 من قيمة تيار الحمل IL،
3. استخدم معامل تصحيح تحميل الكابلات De-rating factors لحساب التحمل الحراري Thermal Rating للكابل (I_corrected) إن احتاج الأمر إلى ذلك.
4. اختر الكابل بحيث يكون التيار المقنن للكابل أكبر من تيار (I_corrected) المحسوب في الخطوة السابقة، وأكبر من تيار القاطع CB المحسوب في الخطوة الثانية.

وعمومًا يجب تحقق شرطان: أن يكون تيار الكابل أكبر من تيار القاطع، وأن يكون تيار الكابل أكبر من (I_corrected).

تحديد مقطع كابل سنجل فاز

اختر الكابل والقاطع CB المناسبين لتغذية حمل سنجل فاز قدرته 1500W، وله معامل قدرة Power Factor يساوى 0.82 علمًا بأن جهد التشغيل 220 فولت.

الحل:

1- نحسب تيار الحمل التيار= القدرة/(معامل القدرة × الجهد)

I=1500/(0.82×220)=8.31 A

2- تيار القاطع = تيار الحمل × 1.25 = 8.31 × 1.25 = 10.39 أمبير.

3- نختار اقرب قيمة قياسية للقاطع وهي 16 أمبير.

4- نوجد تيار الكابل = تيار القاطع / معامل التصحيح (0.8) = 16/0.8 = 20 أمبير

5- من جدول الكابلات نختار طريقة التمديد داخل ماسورة (in pipes) نجد أن مساحة المقطع المناسبة تساوي 2.5 ملم مربع

اطلع على: برنامج حساب مقطع الكابل

تحديد مقطع الكابل لحمل ثلاثة فاز

اختر الكابل والقاطع CB المناسبين لتغذية حمل ثلاثة فاز موصل على شكل دلتا قدرته 21kW، وله معامل قدرة يساوى 0.8 علمًا بأن درجة حرارة الجو تصل إلى 50 درجة مئوية، وأننا نستخدم Single Core Cable، معزول بمادة PVC، مع الأخذ في الاعتبار أن جهد التشغيل 415 فولت.

الحل:
1- نحسب قيمة تيار الحمل

21000/(√3×415×0.8)=36.5 A

2- نختار أقرب CB بحيث تكون الـ Value Rated له أعلى من 1.25 × تيار الحمل:

I_CB=36.5×1.25=45A

وأقرب قيمة قياسية في هذه الحالة هي 50A

3- نحسب تيار الكابل بقسمة تيار القاطع على معامل التصحيح وتقريبًا يساوي 0.8

I_CB=50/.8=62.5A

من الجدول والعمود الثالث طريقة التمديد داخل duct نجد أن مساحة المقطع المناسبة هي 10 ملمتر مربع

معاملات تصحيح الكابل

تتأثر قيمة التيار الذي يمكن للكابل أن يتحمله على العديد من المتغيرات ومنها نوع عزل الكابل هل هو PVC. أم XLPE، ودرجة حرارة الجو المحيط، وطريقة تمديده هل موضوع داخل ماسورة أم في حاملات الكابلات، وهل هو موضوع على الجدران ام مدفون تحت الأرض وعلى عمق الدفن، ويجب أخذ هذه المتغيرات عند تصميم مقطع الكابلات، وفي طريقة التصميم التي تم شرحها في الأعلى تم اخذ معامل التصحيح بقيمة تقريبية تساوي 0.8 ويمكنك من كتالوجات الكابلات للشركة المصنعة معرفة هذه المعاملات بالتفصيل.

في الصورة أعلاه معامل تصحيح درجة الحرارة في حالة أن الكابل موضوع داخليًا على الجدران او بشكل حر وجدول في حالة وضعه تحت الأرض من شركة السويدي للكابلات، ولكل شركة جداول خاصة بها

ملاحظات هامة حول قواعد التصميم

لاحظ أن تيار الكابل يكون دائمًا أكبر من تيار القاطع CB، حتى يمكن للقاطع أن يحمى الكابل. أيضًا قيمة تيار القاطع أكبر من تيار الحمل بنسبة 25% حتى نضمن ألا يسخن الـقاطع مع التحميل المستمر.

نختار دائمًا أقرب قيمة قياسية (Standard Value) لتيار القاطع أو الكابل بحيث تكون أعلى من القيمة المحسوبة من القواعد السابقة. ويمكن التجاوز إلى قيمة أعلى بخطوة من القيمة القريبة مباشرةً في حالة تقارب القيمة المحسوبة مع أقرب قيمة قياسية. على سبيل المثال إذا كانت القيمة المحسوبة للقاطع تساوى 23A فأقرب قيمة قياسية هي 25A لكننا يمكن أن نتجاوزها بخطوة ونختار 32A.

هذا التجاوز السابق لا يصلح عند اختيار قيمة الـ Short Circuit Capacity للقاطع بل يجب دائمًا أن نختار الأقرب مباشرة دون زيادات حتى لا يتأخر القاطع في فصل العطل.