كيفية حساب حجم الكابل: دليل خطوة بخطوة لمشاريع آمنة وحقيقية

يعد الحصول على حجم الموصل الصحيح أحد تلك القرارات التي تحدد بهدوء ما إذا كان التثبيت يعمل بشكل مريح لمدة ثلاثين عامًا أو يسخن في أول صيف حار له. يؤدي الكابل الصغير الحجم إلى إهدار الطاقة، وتقصير عمر العزل، ويخلق خطرًا حقيقيًا للحريق؛ كابل كبير جدًا بحجمين يربط الأموال بالنحاس الذي لا تحتاج إليه الدائرة أبدًا. إن تعلم كيفية حساب حجم الكابل يدور حول موازنة أربعة اختبارات مختلفة مع بعضها البعض.

يتبع هذا الدليل نفس التسلسل الذي يستخدمه مهندسونا عندما يرسل العميل جدول تحميل: ابحث عن تيار التصميم، وصححه وفقًا للطريقة التي تم بها تركيب الكابل فعليًا، وتأكد من انخفاض الجهد على طول التشغيل الكامل، وتحقق من نجاة الموصل من دائرة كهربائية قصيرة.

ما الذي يعنيه حجم الكابل الصحيح حقًا

يتم تحديد حجم الموصل بشكل صحيح فقط عندما يتم استيفاء الشروط الأربعة أدناه في نفس الوقت. إذا فشل أحدهم، فانتقل إلى المقطع العرضي القياسي التالي وكرر العملية الحسابية. يعد تخطي الفحص هو السبب الأكثر شيوعًا الذي يجعل حجم الكابل مثاليًا على الورق ثم يفشل في الموقع.

الخطوة 1: إنشاء التصميم الحالي

يبدأ كل شيء بالتيار المستمر الذي يجب أن يحمله الكابل، وعادةً ما يُكتب بالرمز Ib. بالنسبة للتحميل ثلاثي الطور العلاقة هي:

Ib = P / (1.732 × U × PF)

بالنسبة للدائرة أحادية الطور أو الدائرة المستمرة، ما عليك سوى إسقاط 1.732:

إب = P / (U × PF)

خذ محركًا ثلاثي الطور بقدرة 55 كيلووات مزودًا بمصدر 400 فولت مع عامل طاقة قدره 0.86. ثم Ib = 55,000 / (1.732 × 400 × 0.86)، والتي تصل إلى 92 A تقريبًا. استخدم عامل الطاقة الحقيقي بدلاً من افتراض الوحدة، لأن الفرق بين 0.86 و1.0 هو حوالي 16 بالمائة من التيار وغالبًا ما يكون بالضبط الهامش الذي يحدد فحص انخفاض الجهد. إذا كان الحمل محركًا، فانظر إلى تيار التشغيل أيضًا، نظرًا لأن جهاز الحماية يجب أن يستمر خلال البداية دون التعثر.

التصميم الحالي ليس تصنيف الكسارة

بمجرد معرفة Ib، اختر جهاز حماية يكون تصنيفه Ib على الأقل، ثم تأكد من أن سعة الكابل المخفضة هي على الأقل تصنيف الجهاز. العمل بهذا الترتيب يحافظ على الموصل محميًا ومريحًا حراريًا.

الخطوة 2: تطبيق عوامل التخفيض على الظروف الحقيقية

تفترض تصنيفات الكتالوج الحالية مجموعة مرجعية من الشروط، وعادة ما تكون دائرة واحدة في الهواء الحر عند 30 درجة مئوية أو دائرة واحدة مدفونة في التربة عند 20 درجة مئوية. نادراً ما تتطابق التركيبات الحقيقية مع تلك الافتراضات، لذلك يتم التعامل مع كل انحراف بعامل تصحيح وتتضاعف العوامل:

إز = هو × ك1 × ك2 × ك3 ...

حيث هو التصنيف المجدول وIz هي السعة المتاحة فعليًا. يمكن لمجموعة من ثلاث دوائر محملة في قناة واحدة في يوم 40 درجة مئوية أن تفقد ثلث التصنيف الاسمي قبل أن يؤخذ في الاعتبار انخفاض الجهد.

على سبيل المثال، عامل 0.87 لمحيط 40 درجة مئوية مضروبًا في 0.75 للتجميع يعطي 0.65، لذا فإن الكابل المجدول عند 130 أمبير يكون جيدًا فقط لحوالي 85 أمبير في هذا الترتيب. لا تقم أبدًا بإضافة عوامل التصحيح معًا؛ اضربهم دائما.

الخطوة 3: التحقق من انخفاض الجهد على طول التشغيل

انخفاض الجهد هو الاختبار الذي يفرض في أغلب الأحيان موصلًا أكبر على وحدات التغذية الطويلة، ولا يمكن الحكم عليه من خلال جدول التيار وحده. بالنسبة للجزء المقاوم من الدائرة:

Vd = ك × أنا × ل × ر / 1000

حيث k هو 2 للدوائر أحادية الطور والتيار المستمر و1.732 للدوائر ثلاثية الطور، I هو تيار الحمل بالأمبير، L هو طول المسار أحادي الاتجاه بالأمتار، وR هي مقاومة الموصل بالأوم لكل كيلومتر. يتم بعد ذلك قسمة نسبة الانخفاض على الجهد الاسمي مضروبًا في 100. تعمل معظم تركيبات الجهد المنخفض بنسبة 3 بالمائة في الدائرة النهائية و5 بالمائة بشكل عام.

في مثالنا، فإن تشغيل مسافة 80 مترًا عند 92 A على موصل نحاسي قطره 50 مم² بمقاومة تبلغ حوالي 0.387 أوم لكل كيلومتر يعطي Vd = 1.732 × 92 × 80 × 0.387 / 1000، وهو ما يعادل 4.9 فولت تقريبًا، أو 1.2 بالمائة من 400 فولت. وهذا يمر بشكل مريح. في حالة الجري لمسافة 300 متر، قد تفشل نفس العملية الحسابية وتدفع المقطع العرضي لأعلى عدة خطوات، وهذا هو بالضبط سبب إدراج طول المسار في الحساب من البداية.

الخطوة 4: التحقق من مقاومة الدائرة القصيرة

يجب أن يتحمل الكابل أيضًا تيار العطل طالما أنه يتطلب جهاز الحماية لإزالته. المعادلة الأديباتية تعالج هذا في سطر واحد:

S = الجذر التربيعي لـ (I² × t) / k

حيث S هو الحد الأدنى للمقطع العرضي بالملليمتر المربع، وI هو تيار العطل المحتمل بالأمبير، وt هو وقت الانفصال بالثواني، وk هو ثابت لمجموعة الموصل والعزل. القيم النموذجية هي حوالي 143 للنحاس مع عزل XLPE، و115 للنحاس مع PVC، و94 للألمنيوم مع XLPE.

يتطلب إصلاح خطأ 6 كيلو أمبير خلال 0.1 ثانية في كابل XLPE نحاسي الجذر التربيعي لـ (6000² × 0.1) مقسومًا على 143، وهو ما يعادل حوالي 13 مم². الموصل الذي يبلغ طوله 50 مم² مريح. لاحظ مدى أهمية ذلك: فنفس الخطأ الذي تتم إزالته في ثانية واحدة سيتطلب ما يقرب من 42 مم²، ولهذا السبب تنتمي إعدادات الحماية وحجم الكابل إلى نفس المحادثة.

وضع كل ذلك معا

فيما يلي التسلسل الكامل للمحرك بقدرة 55 كيلووات على مسافة 80 مترًا، مع تقريب الأرقام للتوضيح.

1. التيار التصميمي: 92 أمبير عند 400 فولت مع عامل قدرة 0.86. جهاز حماية مصنف 100 أ.
2. شروط التثبيت: كابل نحاسي XLPE على صينية مع دائرتين أخريين محملتين، عند درجة حرارة محيطة 40 درجة مئوية. عامل التخفيض المشترك 0.65.
3. التجربة الأولى عند 35 مم²: السعة المجدولة حوالي 130 أمبير، تم تخفيضها إلى 85 أمبير تقريبًا. فشلت، لأن 85 أمبير أقل من تصنيف الجهاز 100 أمبير.
4. التجربة الثانية بمساحة 50 مم²: قدرة مخففة حوالي 100 أمبير. تفي بتصنيف الجهاز.
5. انخفاض الجهد عند 50 مم² أكثر من 80 م: 4.9 فولت، أو 1.2 بالمائة. يمر.
6. متطلبات ماس ​​كهربائى: 13 مم² كحد أدنى لخطأ 6 كيلو أمبير يتم إزالته خلال 0.1 ثانية. يمر.
7. النتيجة: كابل نحاسي معزول بجهد 0.6/1 كيلو فولت XLPE، أربعة مراكز بقطر 50 مم²، مع مجموعة حماية لإزالة العطل خلال 0.1 ثانية.

من الحساب إلى الكابل الذي تطلبه بالفعل

المقطع العرضي ليس سوى جزء من المواصفات. يغير نوع العزل مقدار التيار الذي يمكن أن يحمله الموصل، لأن الكابلات المعزولة بـ XLPE تعمل عند درجات حرارة موصل أعلى من نظيراتها من PVC وبالتالي تحتاج إلى مقطع عرضي أصغر لنفس الحمل. قمنا بمقارنة البناءين بمزيد من التفصيل في هذه المقالة أداء كابل الطاقة المعزول بـ XLPE وPVC . مادة الموصل مهمة أيضًا: الموصلات المصنوعة من الألومنيوم وسبائك الألومنيوم أخف وزنًا وأكثر اقتصادية، ولكنها تحتاج إلى مقطع عرضي أكبر لنفس التيار.

الجهد المقدر 0.6/1 كيلو فولت كابل الطاقة المعزول XLPE كابل الطاقة المعزول بالبولي إيثيلين ذو الجهد المقنن 0.6/1kV يستخدم طرق كيميائية أو فيزيائية لتحويل جزيئات البولي إيثيلين من هيكل خطي. عرض المنتج →

بالنسبة لغالبية أعمال توزيع الجهد المنخفض، يغطي كابل الطاقة المعزول XLPE بقدرة 0.6/1 كيلو فولت المصنوع من النحاس أو الألومنيوم النطاق، ويتم تطبيق الحساب أعلاه مباشرةً. في الجهد المتوسط، لا تتغير الطريقة، لكن جداول تخفيض القيمة ومستويات الأعطال ومتطلبات سمك العزل مختلفة، لذلك عادةً ما يتم تحديد حجم وحدات التغذية من 3.6/6 كيلو فولت إلى 26/35 كيلو فولت وفقًا لبيانات الشبكة الخاصة بالمرافق.

الجهد المقدر 3.6/6 كيلو فولت – 26/35 كيلو فولت كابل الطاقة المعزول XLPE كابل الطاقة المعزول بالبولي إيثيلين ذو الجهد المقنن 3.6/6kV–26/35kV يعتمد عملية ربط متقاطع متقدمة. من خلال الطرق الكيميائية أو الفيزيائية، يتم ... عرض المنتج →

تحجيم الطاقة الشمسية وVFD والأحمال الخاصة الأخرى

تحتاج بعض الدوائر إلى نسخة معدلة من نفس الإجراء. تحمل سلاسل الطاقة الشمسية DC تيارًا مستمرًا عند درجة حرارة محيطة عالية على السطح، لذلك يتم تطبيق عامل تخفيض الجهد على كابل دافئ بالفعل، وغالبًا ما يتم الاحتفاظ بانخفاض الجهد بنسبة 1 أو 2 بالمائة لأن كفاءة العاكس تتأثر عند طرفي نافذة الإدخال الخاصة به. تضيف دوائر التشغيل ذات التردد المتغير محتوى توافقيًا وجهدًا نبضيًا، لذا يصبح الكابل المفحوص والتحقق من الجهد المقدر للأرض جزءًا من عملية تحديد الحجم.

الكابلات الكهروضوئية (الكابلات الكهروضوئية) نظرة عامة على المنتج يعد الكابل الكهروضوئي مكونًا مهمًا يستخدم للنقل الجانبي للتيار المستمر داخل أنظمة توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية. تم تصميمه خصيصًا للمنصة ... عرض المنتج →

تتبع الكابلات المقاومة للحريق والنمل الأبيض وكابلات النقل بالسكك الحديدية نفس العمليات الحسابية، لكن المعيار المطبق يضيف قيودًا مثل سلامة الدائرة تحت النار والتي لا يمكن لأي حساب أن يحل محلها.

أخطاء التحجيم الشائعة التي نراها في وثائق المناقصة

• إن تطبيق عامل تخفيض واحد وإهمال الباقي، عند التجميع، تعمل درجة الحرارة المحيطة وظروف التربة في وقت واحد.
• استخدام قيم مقاومة 20 درجة مئوية لموصل يعمل عند درجة حرارة 70 درجة مئوية أو 90 درجة مئوية.
• تغيير الحجم إلى الكسارة التي تم تحديدها بالفعل بدلاً من التحميل الفعلي.
• تجاهل الحياد في الدوائر ذات الأحمال التوافقية الغنية مثل معدات تكنولوجيا المعلومات المكتبية أو إضاءة LED.
• بافتراض أن الكبل الأكبر يعمل على إصلاح مشكلة انخفاض الجهد عندما تكون المشكلة الحقيقية هي طول المسار أو عامل الطاقة الضعيف.
• نسيان الحد الأدنى من المقطع العرضي المطلوب للقوة الميكانيكية واستمرارية الموصل الوقائي.

قم بإجراء الأرقام مع الشركة المصنعة التي تقوم بذلك يوميًا

تقوم شركة Wuxi Guanghuan Cable بتصنيع الأسلاك والكابلات في Guanlin، Yixing، المنطقة المعروفة باسم مدينة الكابلات الصينية، منذ عام 1998. تغطي مجموعتنا كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض والمتوسط والموصلات العلوية وكابلات المعدات الكهربائية والكابلات الخاصة للتطبيقات الكهروضوئية والنقل بالسكك الحديدية والتطبيقات المقاومة للحريق، مع أكثر من 100 سلسلة و30000 مواصفات تم إنتاجها عبر أكثر من 70 خط إنتاج واختبار. تفاصيل موافقاتنا، بما في ذلك شهادة TUV Rheinland وشهادات نظام ISO 9001 وISO 14001 وISO 45001 وISO 50001، مدرجة على موقعنا صفحة شهادة المنتج .

أرسل إلينا جدول التحميل وطول المسار وطريقة التثبيت والظروف المحيطة، وسيقوم مهندسونا بإجراء نفس عمليات الفحص الأربعة الموضحة أعلاه ويعودون بمقطع عرضي ونوع عازل وبناء كابل سيجتاز الفحص في المرة الأولى.