محاسبه سطح مقطع کابل براساس مسافت و جریان به همراه جدول

از هر سیم و کابلی نمی توان در تمامی موارد استفاده کرد. زیرا هر یک از هادی های کابل براساس سطح مقطعشان، مجاز به عبور یک میزان جریان مشخص هستند. اگر میزان جریان عبوری از آن ها افزایش پیدا کند، کابل صدمه می بیند و خطرات جبران ناپذیری در یک شبکه و سیستم برق رسانی ایجاد می شود.

هر سیستم نیازمند یک کابل مخصوص با یک سطح مقطع مشخص است. در این مقاله به بررسی نحوه محاسبه سطح مقطع کابل براساس مسافت و جریان خواهیم پرداخت. با مجله راندنو همراه باشید.

آنچه در ادامه می خوانیم:

• عوامل مؤثر در انتخاب سطح مقطع مناسب
• جدول محاسبه سطح مقطع سیم و کابل
• فرمول محاسبه سطح مقطع کابل براساس مسافت و جریان
• حل یک مسئله
• سخن پایانی

عوامل مؤثر در انتخاب سطح مقطع مناسب

برای انتخاب و محاسبه سطح مقطع کابل مناسب و تعیین سطح مقطع مناسب کابل به نکات زیر می بایست دقت کرد:

تأثیر دمای محیط

دمای محیط یکی از عوامل مهمی است که پیش از خرید کابل برق و انتخاب سطح مقطع، می بایست مورد توجه قرار بگیرد. زیرا دمای محیط سطح مقطع کابل را تحت تأثیر قرار می دهد.

جریان بار

جریان بار در یک سیستم، همواره باید کمتر از حداکثر جریان مجاز هادی سیم و کابل باشد. رابطه سطح مقطع کابل و جریان مجاز، مهم ترین نکته ای است که باید به آن توجه کرد.

مقاومت اهمی

میزان مس به کار رفته در هادی سیم برق و انواع کابل و میزان خلوص آن، بر روی میزان مقاومت آن تأثیر می گذارد. میزان مقاومت با جریان سیم نیز رابطه دارد. در نتیجه میزان مقاومت، ویژگی مهمی در انتخاب سطح مقطع است.

افت ولتاژ

میزان افت ولتاژ می بایست همواره کمتر از مقدار افت ولتاژ مجاز و توصیه شده باشد.

طول کابل

هرچه طول کابل بیشتر باشد، احتمال افت ولتاژ کابل در مسافت نیز بیشتر می شود. در نتیجه جریان مجاز کاهش پیدا می کند.

بیشتر بخوانید: تشخیص سیم و کابل استاندارد و مرغوب

جدول محاسبه سطح مقطع سیم و کابل

برای این که بتوان به راحتی سطح مقطع مناسب برای سیم و کابل را پیدا کرد، جدولی ارائه شده است که براساس مسافت و جریان، مناسب ترین سطح مقطع سیم و کابل در آن مشخص شده است.

• در جدول زیر، دو ستون اول و دوم از سمت چپ که با رنگ زرد مشخص شده اند، به سطح مقطع های کابل آلومینیومی و مسی مربوط می شوند.
• اعداد ردیف اول که با رنگ آبی مشخص شده است، مربوط به مسافت و طول کابل است که بر حسب متر ذکر شده است.
• اعدادی که در کل سطح جدول و در خانه های بنفش رنگ قرار گرفته اند، جریان مجاز یک کابل را نشان می دهند که به ازای طول و سطح مقطع در نظر گرفته می شود.

به عنوان مثال، طبق این جدول و خانه زرد رنگی که در آن مشخص شده است، یک کابل مسی با سطح مقطع ۱۰ میلی متر مربع با یک کابل آلومینیومی با سطح مقطع  ۱۶ میلی متر مربع، هر دو می توانند در مسافت ۱۰۰ متری جریانی معادل ۵۰ آمپر را از خود عبور دهند.

جدول محاسبه سطح مقطع سیم و کابل

فرمول محاسبه سطح مقطع کابل براساس مسافت و جریان

برای این که بتوانیم سطح مقطع سیم و کابل مورد نیاز را پیدا کنیم، می بایست برخی از پارامترهای مربوط به سیم و کابل را داشته باشیم. برخی از این پارامترها مانند ولتاژ شبکه، توان و … از قبل آماده هستند اما برخی دیگر را می توان از طریق فرمول های زیر محاسبه کرد:

محاسبه افت ولتاژ مجاز

افت ولتاژ مجاز براساس فرمول زیر محاسبه می شود:

محاسبه افت ولتاژ مجاز

درصد افت ولتاژ عددی است که در سیستم های روشنایی معادل ۲.۵ و در الکتروموتورها برابر با ۳ در نظر گرفته می شود. این درصد همانند ولتاژ شبکه از پیش مشخص شده است.

محاسبه سطح مقطع کابل سه فاز

این فرمول مخصوص کابل هایی است که در سیستم های سه فاز مورد استفاده قرار می گیرند:

محاسبه سطح مقطع کابل سه فاز

نکته: منظور از عدد ۵۶، همان ضریب هدایت و عدد ثابتی است که در تمامی فرمول ها برابر در نظر گرفته می شود. هر هادی از هر جنسی که باشد، دارای یک ضریب هدایت است. این عدد در کابل هایی با هادی مس برابر با ۵۶ و در کابل هایی با هادی آلومینیومی برابر با ۶۱ در نظر گرفته می شود.

محاسبه سطح مقطع کابل تک فاز

اگر از کابل برق در سیستم های تک فاز استفاده می شود، این فرمول جهت به دست آوردن سطح مقطع مورد استفاده قرار می گیرد:

محاسبه سطح مقطع کابل تک فاز

نکته: محاسبه سطح مقطع کابل آلومینیوم نیز به کابل مسی شباهت دارد و از فرمول های یکسانی استفاده می شود با این تفاوت که به جای ضریب هدایت مس، می بایست از عدد ضریب هدایت آلومینیوم در فرمول استفاده شود.

محاسبه سطح مقطع کابل براساس جریان

اگر بخواهیم به کمک جدول، سطح مقطع کابل مورد نظر را پیدا کنیم، می بایست جریان عبوری از سیم و کابل را نیز به دست بیاوریم. جریان مجاز و مورد نیاز برای مصرف کننده از رابطه زیر به دست می آید:

محاسبه جریان در سیستم تک فاز

محاسبه جریان در سیستم تکفاز

محاسبه جریان در سیستم سه فاز

مجاسبه جریان در سیستم سه فاز

حل یک مسئله

با توجه به فرمول های بالا می توانیم سطح مقطع کابل را بدست بیاوریم. در ادامه به ذکر یک مثال و روش حل آن پرداخته ایم.

برای الکتروموتور ۵۰ کیلووات با مسافت ۶۰ متر چه سطح مقطع سیمی مناسب است؟ (افت ولتاژ الکتروموتور ۳ در نظر گرفته شود.)

حل به کمک فرمول

• برای حل این مثال باید از فرمول محاسبه سطح مقطع کابل برای سیستم سه فاز استفاده کنیم. در این فرمول به جای P توان الکترووتور را برحسب وات جاگذاری می کنیم و L نیز معادل مسافت به متر است. حاصل ضرب این دو عدد طبق فرمول در صورت کسر قرار می گیرد.
• در مخرج طبق فرمول، K عددی ثابت و معادل ۵۶ است. ΔV افت ولتاژ مجاز است و از رابطه ۴۰۰×۳% به دست می آید. دو عدد ۵۶ و ۱۲ باید در ۴۰۰ که معادل ولتاژ خط است ضرب شود و در مخرج کسر قرار بگیرد.
• از تقسیم صورت و مخرج این کسر، عددی معادل ۱۶.۷۴ میلی متر مربع به دست می آید که معادل سطح مقطع کابل مورد نظر است.

حل به کمک فرمول

حل به کمک جدول

به کمک جدول نیز می توان سطح مقطع کابل مورد نظر را به دست آورد. برای این کار باید ابتدا جریان مصرفی الکتروموتور ۳۰ کیلووات به دست بیاید. برای این کار باید مطابق فرمول محاسبه جریان در سیستم سه فاز عمل کنیم:

• در این فرمول صورت کسر معادل توان الکتروموتور به وات است یعنی P=۵۰۰۰۰ وات.
• در مخرج کسر باید مقدار تقریبی رادیکال نوشته شود و حاصل در ولتاژ خط ضرب شود. در ادامه باید این اعداد در کسینوس فی که معادل ۰.۷ در نظر گرفته شده است، ضرب شود و در مخرج کسر قرار بگیرد. از تقسیم صورت و مخرج عدد ۱۰۵.۰۴ آمپر به دست می آید.
• حال برای محاسبه سطح مقطع باید به جدول مراجعه کنیم.
• اعداد داخل جدول نشان دهنده جریان هستند. نزدیکترین عدد به عدد به دست آمده را انتخاب می کنیم و از تقاطع آن با ستون ها و ردیف اول می توان متراژ کابل مورد نیاز و نمره کابل مسی و آلومینیومی را به دست آورد.

حل به کمک جدول

سخن پایانی

در این مقاله با نحوه به دست آوردن سطح مقطع کابل و فرمول محاسبه سطح مقطع سیم مسی و آلومینیومی آشنا شدیم. لازم به ذکر است که علاوه بر پارامترهایی که در فرمول مورد محاسبه قرار گرفت، برخی عوامل دیگر همچون دما، محل استفاده از کابل و … نیز بر روی سطح مقطع اثرگذار هستند. امروزه نرم افزار محاسبه سطح مقطع کابل نیز به بازار عرضه شده است.

پیش از خرید سیم و کابل بهتر است مواردی هم چون سطح مقطع، تعداد رشته، جنس هادی، نوع عایق، روکش نهایی و … مورد بررسی قرار بگیرد.