مقاله سیم و کابل
نحوه محاسبه افت ولتاژ کابل ها
در یک شبکه برق زمانیکه مصرف کننده ها زیاد می شوند، جریان کشیده شده از شبکه زیاد شده و افت ولتاژ شدیدی در سمت مصرف کنندها ایجاد می شود که برای تثبیت ولتاژ مصرف کننده باید جریان مصرفی را کم کرد . شرکت برق با اضافه کردن خازنها و تزریق جریان به شبکه این افت ولتاژ را کمتر می کنند لذا می بینیم که محاسبه افتولتاژ در شبکه از اهمیت زیادی برخوردار است.
هر کابلی با سطح مقطع مشخص قادر به انتقال جریان معینی است که اگر جریان از آن حد تجاوز کند سبب تلفات انرژی الکتریکی، کوتاهی عمر کابل و یا سوختن آن می شود. لذا در طراحی شبکه سه اصل زیر را باید در نظر گرفت:
الف) جریان برق از حد مجاز کابل بیشتر نشود.
ب) افت ولتاژ نباید بیشتر از حد مجاز باشد.
ج) محاسبات اقتصادی در مورد سطح مقطع انتخابی از نظر افت توان انجام شود.
الف) انتخاب کابل مناسب با توجه به جریان مجاز آن: جریان مجاز کابل های برق و کابل های مخصوص روشنایی و سیم کشی به ترتیب در جدول 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.
* تعیین سطح مقطع کابل برای پیدا کردن سطح مقطع کابل مورد نظر ابتدا بایستی جریان گذرنده (مقدار آمپر) از این کابل را مشخص نموده و در این مورد می توان روابط زیر را بکار برد:
که در آن: P: توان واقعی برداشتی به واتV: ولتاژ خط به ولت I : جریان عبوری به آمپر Pf: ضریب توان می باشد.
در این حال 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) سطحمقطع کابل مورد نظر بدست می آید. برای تعیین درصد افت ولتاژ می توان روابط زیر را بکار برد:
که در آن:
R: مقامت هادی در ۷۰ درجه اهم
V: ولتاژ خط به ولت
L : طول کابل به متر
X : مقامت القایی (اندوکتانس) به اهم (ستون چهارم جدول ۵) می باشد.
ج) بررسی اقتصادی برای طراحی اقتصادی شبکه و بهینه سازی آن، 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.چنین ارزیابی در این توضیح مختصر نمی گنجد و فقط به این موضوع اشاره می کنیم که با افزایش سطح مقطع چون مقاومت کاهش می یابد، افت ولتاژ نیز کم شده و درنتیجه از افت توان نیز کاسته می شود.
بنابراین قیمت توان تلف شده در کابل نیز تقلیل می یابد، از طرفی کابل با سطح مقطع بزرگتر دارای قیمت بیشتری نیز می باشد. بهینه سازی به این دو مورد بستگی دارد. جدول شماره ۱- جریان مجاز کابل های برق به آمپر
شرایط محیط:
* 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/w 600
* 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 سانتی گراد
جدول شماره ۴- جریان مجاز سیم های عایق دار و کابل های سیم کشی با حداکثر دمای هادی مسی ۷۰ درجه و دمای محیط ۲۰ درجه سانتی گراد
جدول شماره ۱-۵
جدول شماره ۲-۵
