طريقة الاستخدام
- اختر في التغذية: أحادي الطور أو ثلاثي الأطوار، واكتب جهد التغذية (فولت)، مثلاً 230 أو 400.
- اكتب التيار (أمبير) الذي يحمله الكابل، والطول في اتجاه واحد (م) من مصدر التغذية إلى الحمل.
- اختر الموصل من نحاس أو ألومنيوم، ثم اكتب مقطع الموصل (ملم²) أو رقم AWG، لا الاثنين معاً.
- اقرأ هبوط الجهد كنسبة من التغذية والفولتات المفقودة. واكتب حرارة الموصل (°م) لترى مقاومة الكابل تحت الحمل.
المعادلات
للكابل مقاومة، والتيار المار فيه يُسقط جهداً على طوله. ومقاومة الموصل R = ρL ÷ A، حيث ρ المقاومة النوعية للمعدن وA مقطعه. وتزيد الحرارة مقاومة النحاس والألومنيوم بنحو 0.39٪ لكل كلفن فوق 20 °م.
المقاومة لكل متر = ρ ÷ A × (1 + α × (T − 20))
أحادي الطور: ΔV = 2 × I × R
ثلاثي الأطوار: ΔV = √3 × I × R
R مقاومة موصل واحد على الطول (R = المقاومة لكل متر × L)
ρ عند 20 °م: نحاس 0.0172، ألومنيوم 0.0282 (Ω·mm²/m)
α عند 20 °م: نحاس 0.00393، ألومنيوم 0.0039 (لكل كلفن)
النسبة المئوية = ΔV ÷ جهد التغذية × 100
- أحادي الطور: جهد التغذية بين الحي والمحايد. يخرج التيار من موصل ويعود من الآخر، لذلك يُحسب الطول مرتين.
- ثلاثي الأطوار بحمل متوازن: الهبوط بين خطين يساوي √3 مرة هبوط موصل واحد.
ما لا تغطيه الحاسبة
- مفاعلة الكابل ومعامل قدرة الحمل. النتيجة لحمل مقاومي (cos φ = 1)؛ وفي المحركات والمسافات الطويلة تضيف المفاعلة إلى الهبوط.
- الحد القانوني. قواعد التمديدات الكهربائية تحدد أكبر هبوط مسموح به لكل دائرة، وهي تختلف بين الدول وبحسب الاستخدام. هذه الأداة تحسب الهبوط؛ تحقق من القاعدة التي تنطبق على تركيبك قبل أن تختار المقاس.
- السعة الحملية للكابلات. التيار الذي يحمله الكابل يعتمد على عزله وطريقة تركيبه وعدد الكابلات المجمّعة، وليس جزءاً من هذا الحساب.
مثال محلول: نحاس 4 ملم²، و30 م، و20 أمبير عند 230 فولت
عند 70 °م تكون مقاومة متر واحد 0.0172 ÷ 4 × (1 + 0.00393 × (70 − 20)) = 0.005145 Ω/m، فتكون مقاومة موصل واحد على 30 م 154.3 mΩ.
في التغذية أحادية الطور يكون الهبوط 2 × 20 أمبير × 0.1543 Ω = 6.174 فولت، أي 6.174 ÷ 230 × 100 = 2.68٪ من جهد التغذية.
عند ذلك يكون الجهد عند الحمل 230 − 6.174 = 223.8 فولت.
الأسئلة الشائعة
لماذا يزيد هبوط الجهد مع الحرارة؟
تزداد مقاومة النحاس والألومنيوم كلما سخنا، بنحو 0.39٪ لكل كلفن قرب 20 °م. والكابل تحت الحمل يعمل أسخن من حرارته المرجعية، فيكون هبوطه أكبر من الرقم عند 20 °م.
لماذا يحسب الهبوط أحادي الطور الطول مرتين؟
يخرج التيار على موصل ويعود على الآخر، والاثنان يحملان التيار كاملاً، فيكون الهبوط 2 × I × R، حيث R مقاومة موصل واحد على الطول.
كيف أستخدم مقاس AWG بدلاً من ملم²؟
اكتب رقم AWG في خانة AWG واترك خانة ملم² فارغة. فمثلاً 12 يساوي نحو 3.31 ملم²، و1/0 يساوي نحو 53.5 ملم². وتحوّل الحاسبة المقاس بالصيغة القياسية لسلك دائري صلب.
أيهما أفضل للكابل، النحاس أم الألومنيوم؟
للنحاس مقاومة نوعية أقل، فيفقد جهداً أقل عند المقطع نفسه. والألومنيوم أخف وأرخص، لكنه يحتاج مقطعاً أكبر ليعطي المقاومة نفسها.
ما أكبر هبوط جهد مسموح به؟
يتوقف ذلك على قواعد التمديدات الكهربائية في تركيبك وعلى استخدام الدائرة، لذلك لا تذكر الحاسبة حداً. اعثر على القاعدة الخاصة بتركيبك، وقارن النسبة بها.
المصادر
- ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية): Electrical resistance and conductance (R = ρL/A)
- ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية): Electrical resistivity and conductivity (المقاومة النوعية ومعامل الحرارة عند 20 °م)
- ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية): American wire gauge (صيغة القطر والمساحات)
آخر مراجعة للأرقام والنص: الثلاثاء، 30 جمادى الأولى 1448 بعد الهجرة.