سایز کردن کابل و سیم

یکی از مراحل مهم طراحی تاسیسات الکتریکی سایز کردن کابل می باشد به گونه ای که کلیه شرایط محیطی از جمله دما و نوع کابل کشی و ... رانیز مدنظر قرار داد. در این مقاله سعی شده است به روشی ساده و کامل آموزش دهیم که چطور برای کاربری مورد نظر، یک کابل با سایز مناسب را انتخاب کنیم.

سایز کردن کابل و سیم

 چطورسایز مناسب کابل و سیم را انتخاب کنیم؟ (همراه با مثال های حل شده در سیستم انگلیسی و SI)

افت ولتاژ در کابل ها

می دانیم که تمام هادی ها و کابل ها (به استثنای ابررساناها) دارای مقداری مقاومت هستند. این مقاومت به طور مستقیم متناسب با طول و به طور معکوس متناسب با قطر هادی است. R ∝ L / a ( رابطه مقاومت  R = ρ (L / a))
هرگاه جریان از یک هادی عبور کند، افت ولتاژ در آن هادی اتفاق می افتد. به طور کلی، افت ولتاژ ممکن است برای هادیهای کوتاه اما با سطح مقطع کوچک و هادیهای با طول زیاد در نظر گرفته نشود اما نمی توانیم افت ولتاژ را نادیده بگیریم.

با توجه به بند B-23 استاندارد IEEE، در هر نقطه بین منبع تغذیه و محل نصب، افت ولتاژ نباید بیشتر از 2.5٪ ولتاژ ورودی باشد.

به عنوان مثال: اگر ولتاژ منبع تغذیه 220 ولت باشد، مقدار افت ولتاژ مجاز بصورت زیر است:
               5.5v =(2.5/100)×220

همچنین افت ولتاژدر مدارهای الکتریکی ، از تابلوی توزیع به سمت مدارهای فرعی و مدارهای فرعی نهایی رخ می دهد. برای مدارهای فرعی و مدارهای فرعی نهایی، مقدار افت ولتاژ باید حداکثر نصف مقدار افت ولتاژ مجاز باشد (یعنی در بدترین حالت 5.5/2=2.75 ولت)

معمولا در جداول ارایه شده، افت ولتاژ را برحسب آمپر بر متر بیان می کنند. به عنوان مثال افت ولتاژ در یک کابل بطول یک متر که جریان یک آمپر را عبور می دهد چقدر می تواند باشد؟

دو روش برای تعریف افت ولتاژ در کابل وجود دارد که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت. در SI (سیستم بین المللی و سیستم متریک) افت ولتاژ بر حسب آمپر بر متر بیان می شود. در FPS (سیستم پوند پا) افت ولتاژ در 100فوت بیان می شود.

همچنین در روش سنجش سایز سیم که در آمریکا رایج است می توانید محاسبات زیر را برای پیدا کردن افت ولتاژ استفاده کنید.
محاسبه سایز سیم و کابل برق (مس و آلومینیوم)
محاسبه سایز سیم و کابل در AWG
محاسبه افت ولتاژ در سیم و کابل

 

 

جداول و نمودارهای مورد استفاده برای انتخاب سایز مناسب سیم و کابل

در ادامه جداول مهمی که برای تعیین سایز مناسب کابل نیاز دارید، آورده شده است.
جریان نامی کابل های مسی در دمای 30درجه سانتیگراد

 

جریان نامی کابل های مسی انعطاف پذیر در دمای 30  درجه سانتیگراد

ضریب دما

سایز کابل، جریان نامی با افت ولتاژ

برای پیدا کردن افت ولتاژ در یک کابل، مراحل زیر را دنبال کنید:


اول از همه،حداکثر افت ولتاژ مجاز را پیدا کنید.
سپس، جریان بار را پیدا کنید.
حال، با توجه به جریان بار، یک کابل مناسب (که مقدار جریان آن کابل باید نزدیک به جریان بار محاسبه شده باشد) را از جدول 1 انتخاب کنید.
از جدول 1، با توجه به جریان نامی، افت ولتاژ را در یک متر یا 100 فوت (با توجه به سیستم انتخابی خود) پیدا کنید.
اکنون با کمک فرمول های زیر، با توجه به جریان نامی کابل، افت ولتاژ را برای طول واقعی مدار سیم کشی محاسبه کنید.

100/(طول واقعی مدار x افت ولتاژ در1 متر )= افت ولتاژ در یک متر
100/(طول واقعی مدار x افت ولتاژ در 100فوت )= افت ولتاژ در 100فوت

حال مقدار افت ولتاژ محاسبه شده را در ضریب بار ضرب کنید. [ جریان نامی کابل (که در جدول داده شده است) / جریان بار عبوری از کابل= ضریب بار] این مقدارمحاسبه شده، افت ولتاژ در کابل حامل جریان است.

اگر مقدار افت ولتاژمحاسبه شده کمتر از مقدار محاسبه شده در مرحله (1) (حداکثر افت ولتاژ مجاز) باشد، سایز کابل انتخاب شده مناسب است.
اگر مقدارافت ولتاژ محاسبه شده بیشتر از مقدار محاسبه شده در مرحله (1) (حداکثر افت ولتاژ مجاز) باشد، افت ولتاژ را برای یک سایز بزگتر از کابل قبلی محاسبه کنید تا زمانی که مقدار افت ولتاژ محاسبه شده کمتر از حداکثر افت ولتاژ مجاز محاسبه شده در مرحله 1 باشد.

نحوه تعیین سایز مناسب کابل برای یک بار مشخص

برای یک بار مشخص، اندازه کابل ممکن است با کمک جداول مختلف پیدا شود، اما باید افت ولتاژ را نیز در نظر بگیریم. برای تعیین سایزکابل برای یک بار مشخص ، به موارد زیر توجه داشته باشید.

برای یک بار مشخص باید علاوه بر جریان بار، مقدار 20 درصد اضافه تر، برای پیش بینی نیازهای آتی در نظر گرفت.
افت ولتاژ بین تابلوی توزیع و کنتور برق باید 25/1 % و برای مدار فرعی نهایی ، افت ولتاژ ولتاژ نباید بیش از 2.5٪ از ولتاژ منبع تغذیه باشد.
تغییرات دما را در نظر بگیرید، در صورت نیاز از ضریب دما (جدول3) استفاده کنید.
هنگام پیدا کردن سایز کابل، ضریب بار را نیز در نظر بگیرید.
هنگام تعیین سایز کابل، نوع سیستم سیم کشی را در نظر داشته باشید. مثلا در سیستم سیم کشی باز، دما پایین است اما در سیم کشی درون کاندوییت، بدلیل عدم تبادل هوایی، دما افزایش می یابد.

توجه: هنگام انتخاب سایز کابل مناسب ، نوع روش کابل کشی را هم در نظر بگیرید.

مثال هایی از تعیین سایز مناسب سیم و کابل

در زیر مثال هایی از تعیین سایز مناسب کابل هاآورده شده است که می تواند به ما کمک کند تا بتوانیم براساس یک بار مشخص، سایز مناسب کابل را تعیین کنیم.

مثال1: برای انجام سیم کشی برق در یک ساختمان، مجموع بار 4.5 کیلو وات و طول کل کابل از کنتور برق تا تابلوی توزیع فرعی 35 فوت است.ولتاژ تغذیه 220 ولت و درجه حرارت 40 درجه سانتیگراد (104 درجه فارنهایت) است. اگر سیم کشی در کاندوییت ها انجام شده باشد، مناسب ترین سایز کابل از کنتور تا تابلو توزع فرعی را تعیین کنید.
حل:

حل مثال1

اکنون سایز کابل را برای جریان بار 24.5 آمپر(از جدول 1) انتخاب کنید که 7/0.0036(28 آمپر) است یعنی ما می توانیم از کابل 7/0.0036 با توجه به جدول 1 استفاده کنیم.
حال کابل انتخاب شده (7/0.0036) را با ضریب دما در جدول 3 چک کنید، مشاهده می کنید کهضریب دما برابر با 0.94 (در جدول 3) در 40 درجه سانتیگراد (104 درجه فارنهایت) و ظرفیت جریان عبوری (7/0.0036) 28آمپراست، بنابراین ظرفیت جریان عبوری این کابل در 40 درجه سانتیگراد (104 درجه فارنهایت) بصورت زیر خواهد بود:

1

از آنجا که مقدار محاسبه شده (26.32 آمپر) در 40 درجه سانتی گراد (104 درجه فارنهایت) کمتر از ظرفیت جریان عبوری (7/0.0036) کابل که 28A است، بنابراین این اندازه کابل (7/0.0036) نیز با در نظر گرفتن شرایط دمایی مناسب است.
حال افت ولتاژ برای 100فوت از این کابل (7/0.0036) را از جدول 4 پیدا کنید که 7 ولت است، اما در این مثال، طول کابل 35 فوت است. بنابراین، افت ولتاژ برای کابل 35فوت بصورت زیر است:

2

در اینجا افت ولتاژ واقعی(v 1/2 ) کمتر از حداکثر افت ولتاژ مجاز v 5/5  است. بنابراین، مناسب ترین سایز کابل برای بار داده شده (7/0.0036) می باشد.

مثال 2:  برای شرایط داده شده چه نوع و سایز کابلی مناسب است؟

حل مثال2

 اکنون سایز کابل را برای جریان بار 30.2 آمپر(از جدول 1) انتخاب کنید که 7/1.04 ( 31آمپر) است یعنی ما می توانیم با توجه به جدول 1 از کابل7/0.036 استفاده کنیم.

حال کابل انتخاب شده (7/1.04) را با ضریب دما در جدول 3 چک کنید، مشاهده می کنید کهضریب دما برابر با 0.97 (در جدول 3) در 35درجه سانتیگراد (95درجه فارنهایت) و ظرفیت جریان عبوری(7/1.04)31آمپراست، بنابراین ظرفیت جریان عبوری این کابل در 35 درجه سانتیگراد (95 درجه فارنهایت) بصورت زیر خواهد بود:

3

 از آنجا که مقدار محاسبه شده (30آمپر) در 35 درجه سانتی گراد (95 درجه فارنهایت) کمتر از ظرفیت جریان عبوری(7/1.04)کابل که 31A است، بنابراین این اندازه کابل (7/1.04)نیز با در نظر گرفتن شرایط دمایی مناسب است.

حال افت ولتاژ این کابل (7/1.04) بر حسب آمپر متر را از جدول 5پیدا کنید که 7 میلی ولت است، اما در این مثال، طول کابل 35 متر است. بنابراین، افت ولتاژ برای کابل 35 متر بصورت زیر است:

4

در اینجا افت ولتاژ واقعی (7.35V) بیشتر از حداکثر افت ولتاژ مجاز 5.75Vاست. بنابراین، این سایز کابل برای بار داده شده مناسب نیست. بنابراین، یک سایز بالاتر از کابل قبلی (7/1.04) یعنی 7/1.35 را انتخاب می کنیم و دوباره افت ولتاژ را پیدا می کنیم. مطابق جدول (5)، مقدار جریان کابل 7/1.35 ، 40 آمپر و افت ولتاژ در هر آمپر متر4.1 میلی ولت است [به جدول (5) مراجعه کنید] بنابراین، افت ولتاژ واقعی برای 35 مترکابل بصورت زیر خواهد بود:

5

 این افت کمتر ازحداکثر افت ولتاژ مجاز است. بنابراین این مناسب ترین سایز کابل یا سیم است.

 

 

 مثال3:اگر ولتاژ تغذیه دو مدار فرعی زیر در یک ساختمان، 230 ولت باشد، جریان مدار و سایز کابل را برای هر مدار فرعی محاسبه کنید.

مثال3

3حل مثال 3

 مثال 4: یک کابل PVC به طول 2/76 متر عبوری در کاندوییت، یک موتور القایی سه فاز قفس سنجابی با اتصال ستاره – مثلثرا از طریق یک تابلوی توزیع تغذیه می کند. . جریان بار کامل موتور 19A است. دمای متوسط تابستان هنگام اجرای کابل کشی 35 درجه سانتی گراد (95 درجه فارنهایت) است. سایز کابل موتور را محاسبه کنید.

حل مثال4

ابتدا سایز کابل برای جریان بار کامل19 آمپر(از جدول 4) که7/0.036 (23 آمپر) است، انتخاب کنید (به یاد داشته باشید که این یک سیستم 3 فاز است یعنی کابل 3 رشته ای) و افت ولتاژ در هر 100 فوت، 5.3 ولت است . این بدین معنی است که می توانیم با توجه به جدول (4) از کابل 7/0.036استفاده کنیم.

حال با توجه به جدول 3 ضریب دما را نیز در کابل انتخاب شده(7/0.036) لحاظ کنید. طبق جدول ، ضریب دما 0.97 در 35 درجه سانتیگراد (95 درجه فارنهایت) و ظرفیت جریان کابل (7/0.036) 23آمپر است. بنابراین ظرفیت جریان این کابل در 40 درجه سانتیگراد (104درجه فارنهایت) بصورت زیر خواهد بود:

6

از آنجا که مقدار محاسبه شده (22.31 آمپر) در 35 درجه سانتی گراد (95 درجه فارنهایت) کمتر از ظرفیت جریان کابل (23 آمپر) است ، بنابراین این سایز کابل با در نظر گرفتن شرایط اشاره شده در مساله مناسب است.

حال با توجه به جدول 4 ، افت ولتاژ را برای 100فوت از این کابل (7/0.036) پیدا کنید که 5.3 ولت است. اما در صورت مساله طول کابل 250 فوت است. بنابراین، افت ولتاژ برای کابل به طول 250 فوت بصورت زیر محاسبه می شود:

7

در اینجا افت ولتاژ واقعی(10.94V) بیشتر از حداکثر ولتاژ مجازیعنی 10 ولت است. لذا این سایز کابل برای بار داده شده مناسب نیست. بنابراین، یک سایز بزرگتر 7/0.044 را انتخاب می کنیم و مجدد افت ولتاژ آن را پیدا می کنیم.با توجه به جدول (4)، جریان نامی کابل 7/0.044 ، 28 آمپر و افت ولتاژ در 100 فوت، 4.1 ولت است. بنابراین، افت ولتاژ برای کابل به طول 250 فوت بصورت زیر محاسبه می شود:

8

افت ولتاژ واقعی کمتر ازحداکثر افت ولتاژ مجاز است. بنابراین این مناسب ترین سایز کابل برای انجام سیم کشی در شرایط داده شده در مساله است.

 

 

Reference

How to Find The Suitable Size of Cable & Wire for Electrical Wiring Installation (Solved Examples in British and SI System)

 

 

نظرات کاربران

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code