محاسبه سطح مقطع کابل
هر کابلی با سطح مقطع معینی قادر به انتقال جریانی مشخص میباشد که اگر جریان از آن حد تجاوز کند سبب تلفات انرژی الکتریکی،افزایش افت ولتاژ، کوتاهی عمر کابل و یا حتی باعث سوختن کابل میشود .
در آموزش محاسبه سطح مقطع کابل به همراه مثال فرمولها و جداول محاسبه سطح مقطع کابل ارائه شده است.
آموزش محاسبه سطح مقطع کابل به همراه مثال
آموزش محاسبه سطح مقطع کابل به همراه مثال با توجه به جریان مجاز کابل و درصد افت ولتاژ به همراه مثال آموزش خواهیم داد.هر کابلی با سطح مقطع معینی قادر به انتقال جریانی مشخص میباشد که اگر جریان از آن حد تجاوز کند سبب تلفات انرژی الکتریکی،افزایش افت ولتاژ، کوتاهی عمر کابل و یا حتی باعث سوختن کابل میشود .
در آموزش محاسبه سطح مقطع کابل به همراه مثال فرمولها و جداول محاسبه سطح مقطع کابل ارائه شده است.
موارد تعیین کننده مقطع کابل
۱- جریان عبوری از کابل از حد مجاز کابل بیشتر نشود.
۲- افت ولتاژ نباید بیشتر از حد مجاز باشد چون باعث کاهش ولتاژ انتهای خط شده و در نهایت آسیب رسیدن به بار میشود.
۳- محاسبات اقتصادی در مورد سطح مقطع انتخابی از نظر افت توان انجام شود.
در ادامه آموزش محاسبه سطح مقطع کابل به همراه مثال پیرامون چگونگی انتخاب سطح مقطع کابل با در نظر گرفت سه اصل فوق، شرح مختصری ارایه می گردد:
۱- انتخاب کابل مناسب با توجه به جریان مجاز کابل
جریان مجاز کابل های برق و کابل های مخصوص روشنایی و سیم کشی به ترتیب در جدول شماره ۱ تا ۴ داده شده است. لازم به یادآوری است که اگر از کابل های برق (جدول ۱) بخواهیم بطور دایم بارگیری کنیم بسته به نوع خاک باید خشک شدن آن و بالا رفتن مقاومت حرارتی آن را در نظر گرفته و محاسبات دقیق را انجام دهیم. توجه : مقادیر این جدول های به صورت استاندارد بوده و برای محاسبه دقیقتر بخصوص برای کابل های با سطح مقطع بالا که از حساسیت بیشتری برخوردارند باید جدول ها را از شرکت سازنده کابلی که میخواهیم استفاده کنیم تهیه کنیم چون مقادیر جدول های شرکت های سازنده مختلف با یکدیگر متفاوتند.
محاسبه سطح مقطع کابل
ابتدا برای تعیین سطح مقطع مناسب کابل باید جریان بار یا همان جریانی که میخواهیم از کابل عبور کند را بدست بیاریم :
P : مقدار توان اکتیو برحسب وات
V : ولتاژ خط شبکه برحسب ولت
I : جریان عبوری از کابل برحسب آمپر
Pf : ضریب قدرت بار
در مرحله بعد پیش از پیدا کردن سطح مقطع کابل باید با توجه به شرایطی که کابل در آن قرار می گیرد، ضرایب مربوطه را از جداول ۲ و ۳ بدست آوریم و از رابطه زیر جریان مجاز کابل را محاسبه کنیم:
سپس از روی این جریان و با توجه به جریان مجاز کابل های برق (جدول ۱) و کابل های مخصوص روشنایی و سیم کشی (جدول ۴) سطح مقطع کابل مورد نظر بدست می آوریم.
۲- تعیین افت ولتاژ کابل
حال که سطح مقطع را با توجه به جدول های کابل بدست آوردیم باید مقدار افت ولتاژ آن را محاسبه کنیم تا ببینیم این کابل چه مقدار افت ولتاژ دارد و آیا میزان آن قابل قبول هست یا خیر در صورتی که میزان افت ولتاژ در بارهای صنعتی بیش از ۲ درصد شد باید سایز سطح مقطع کابل را بالاتر در نظر گرفت تا میزان افت ولتاژ کاهش یابد و مجدد میزان افت ولتاژ را محاسبه میکنیم تا به درصد افت ولتاژ مناسب برسیم.
نکته : درصد افت ولتاژ برای بارهای روشنایی نباید از ۳ درصد تجاوز کند و برای بارهای صنعتی نباید از ۲ درصد تجاوز کند.
اگر درصد افت ولتاژ در حد مجاز نباشد باید سطح مقطع بالاتری را انتخاب کنیم.
برای تعیین درصد افت ولتاژ می توان روابط زیر را بکار برد:
R : مقامت هادی در ۷۰ درجه سانتی گراد بر حسب اهم
V : ولتاژ خط بر حسب ولت
L : طول کابل برحسب متر
X : مقامت القایی (اندوکتانس) بر حسب اهم (ستون چهارم جدول ۵)
۳- بررسی اقتصادی محاسبه کابل
برای طراحی اقتصادی شبکه و بهینه سازی نیازمند داده های آماری و مقادیر واقعی نظیر قیمت کابل، هزینه نصب و نگهداری، بهای هر کیلو وات ساعت مصرفی، مدت زمان بهره برداری از کابل و غیره هستیم.
مثال عملی محاسبه سطح مقطع کابل
می خواهیم برای برق رسانی به موتور سه فاز ۳۸۰ ولتی به قدرت ۹۰ کیلووات و با ضریب ۰٫۸ که در فاصله ۱۰۰ متری از تابلوی توزیع قرار دارد از کابل پلاستیکی نوع NYY-O استفاده کنیم. در صورتیکه موتور روزانه ۱۰ ساعت با بار کامل کار کند و دست کم به همان مدت هم بار آن از ۶۰ درصد بار کامل تجاوز نکند و کابل بطور مستقیم در عمق ۷۰ سانتیمتری در خاک قرار گرفته و حداکثر دمای محیط هم ۴۰ درجه سانتیگراد باشد، سطح مقطع کابل مورد نظر را برای موتور مورد نظر حساب کنید.
ابتدا جریان بار را حساب می کنیم:
از جدول ۲ ضریب تصحیح دما برای دمای ۴۰ درجه ۰٫۷۷ است، پس جریان مجاز کابل برابر است با:
از جدول می توانیم مشاهده کنیم که کابل ۷۰*۳ می تواند ۲۳۰ آمپر را منتقل کند، پس برای این بار مناسب است. برای بررسی درصد افت ولتاژ در این کابل از جدول ۵-۲ می توانیم مقامت اهمی و القایی کابل را بدست آوریم :
نکته ای که باید در هنگام تعیین سطح مقطع کابل در نظر داشت این است که در فواصل کوتاه توانایی انتقال جریان عامل تعیین کننده است. در حالیکه در شبکه های با طول بلند، افت ولتاژ نقش اساسی دارد.
۴- چند توصیه در مورد نصب کابل
* کابل پلاستیکی (پی وی سی) را نباید در زمستان کابل کشی نمود. در شرایط خاص کار در سرما می توان از پیش قرقره کابل را در محیط گرم قرار داد و پس از گرم شدن بی درنگ آن را نصب کنیم.
* هنگام نصب کابل شعاع خمش نباید از ۱۲ برابر قطر خارجی کمتر باشد.
* در صورتیکه کابل در خاک دفن شود، باید کانالی به عمق ۷۰ سانتیمتر حفر کرد و کابل را داخل خاک نرم به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر قرار داد و سپس روی آن آجر و در پایان خاک معمولی ریخت.
جدول شماره ۱- جریان مجاز کابل های برق به آمپر شرایط محیط
شرایط محیط کابل
* دمای محیط در خاک ۲۰ درجه سانتیگراد
* دمای محیط در هوای آزاد ۳۰ درجه سانتیگراد
* مقاومت ویژه حرارتی عایق و روکش پی وی سیdeg c. Cm/w600
* مقامت ویژ حرارتی خاک deg c. Cm/w 600
*بار روزانه: ۱۰ ساعت با بار کامل و دست کم ۱۰ ساعت با ۶۰ درصد بار کامل
جدول شماره ۲- ضریب تصحیح برای دمای محیط
جدول شماره ۳- ضریب تصحیح(به درصد) جریان مجاز برای سیم ها و کابل های سیم کشی در صورت تغییر دمای محیط از ۲۵ درجه سانتیگراد
جدول شماره ۴- جریان مجاز سیم های عایقدار و کابل های سیم کشی با حداکثر دمای هادی مسی ۷۰ درجه و دمای محیط ۲۰ درجه سانتیگراد
جدول شماره ۱-۵
جدول شماره ۲-۵
نکته مهمه در نصب کابل های بزرگ
جهت راحتی نصب کابل ها با سطح مقطع بسیار بالا و انتخاب بهینه کابل مناسب به جای یک کابل از دو کابل استفاده میشود. مثلا برای شبکه سه فاز برای هر فاز دو کابل که با یک دیگر بصورت موای متصل شده اند استفاده میشود که در مجموع ۶ کابل برای هر سه فاز (بدون در نظر گرفتن سیم نول و زمین) مورد استفاده قرار میگیرد این کار باعث میشود علاوه بر اینکه مقاومت اهمی کابل ها کاهش یابد و در نتیجه آن کاهش تلفات و همچنین کاهش افت ولتاژ را سبب میشود در نصب و جاگذاری کابل های بزرگ کمک میکند.
مطالب مرتبط :
