Direct current
ΔU = 2 * I * R * L
Alternating single-phase/Alternating two-phase
ΔU = 2 * I * (R * cosφ + X * sinφ) * L
Alternating three-phase
ΔU = √3 * I * (R * cosφ + X * sinφ) * L
ΔU = Voltage drop (V)
I = Current (A)
R = Resistance (Ω/km)
X = Reactance (Ω/km)
L = Line length (km)
φ = Phase shift between voltage and current
احسب الهبوط الجهد في الدوائر الكهربائية المستمرة والمتردد باستخدام المعلمات الكهربائية الرئيسية.
"الهبوط الجهد هو انخفاض الجهد الكهربائي على طول مسار التيار الكهربائي المتدفق في الدائرة الكهربائية. وفقًا لملحق G – IEC 60364–5–52."
التيار المستمر (DC): يتدفق التيار باستمرار من القطب الموجب إلى السالب. يستخدم في البطاريات والألواح الشمسية والإلكترونيات.
التيار المتردد (AC): يتغير اتجاه التيار والحد الأقصى بمرور الوقت بمعدل تردد ثابت (مثل 50 هرتز أو 60 هرتز). يستخدم في شبكات الطاقة والمنازل.
أنواع النظام:
الأحادي الطور: موصل طور واحد وموصل محايد واحد.
ثنائي الطور: موصلين للطور (نادر).
ثلاثي الطور: ثلاثة موصلات للطور؛ يتضمن الموصل المحايد أربعة أسلاك.
أحادي القطب: موصل واحد.
ثنائي القطب: موصلان.
ثلاثي القطب: ثلاثة موصلات.
رباعي القطب: أربعة موصلات.
خماسي القطب: خمسة موصلات.
متعدد الأقطاب: موصلان فأكثر.
درجة الحرارة التشغيلية المسموح بها تعتمد على مادة عزل الموصل.
IEC/CEI:
70 درجة مئوية (158 درجة فهرنهايت): العزل PVC، العزل PVC المغلف بالمعادن، أو العزل المعدني غير القابل للوصول.
90 درجة مئوية (194 درجة فهرنهايت): العزل XLPE، EPR، أو HEPR.
105 درجات مئوية (221 درجة فهرنهايت): العزل المعدني العاري وغير القابل للوصول.
NEC:
60 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت): أنواع TW، UF
75 درجة مئوية (167 درجة فهرنهايت): RHW، THHW، THW، THWN، XHHW، USE، ZW
90 درجة مئوية (194 درجة فهرنهايت): TBS، SA، SIS، FEP، FEPB، MI، RHH، RHW-2، THHN، THHW، THW-2، THWN-2، USE-2، XHH، XHHW، XHHW-2، ZW-2
يمكن ربط الموصلات ذات نفس المساحة المقطعية والطول والمادة بالتوازي. يعتبر التيار الأقصى المسموح به هو مجموع التيار الأقصى لكل مركز.
المسافة بين نقطة التغذية والحمل (في اتجاه واحد)، مقاسة بالأمتار أو القدم. يؤدي الخطوط الأطول إلى زيادة الهبوط الجهد.
المادة المستخدمة للموصل. تشمل المواد الشائعة النحاس (مقاومة أقل) والألومنيوم (أخف وزنا وأرخص سعرا).
يحدد عدد الموصلات في الكابل:
أحادي القطب: موصل واحد
ثنائي القطب: موصلان
ثلاثي القطب: ثلاثة موصلات
رباعي القطب: أربعة موصلات
خماسي القطب: خمسة موصلات
متعدد الأقطاب: موصلان فأكثر
فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين.
أدخل جهد الطور المحايد لأنظمة الطور الواحد (مثل 120 فولت).
أدخل جهد الطور للأنظمة ثنائية الطور أو ثلاثية الطور (مثل 208 فولت، 480 فولت).
الطاقة التي يجب مراعاتها لتحديد خصائص الدائرة، مقاسة بوحدة الوات (W) أو الكيلووات (kW). تشمل جميع الأجهزة المتصلة.
نسبة الطاقة الفعالة إلى الطاقة الظاهرية: cosφ، حيث φ هي الزاوية الطورية بين الجهد والتيار.
تتراوح القيمة من 0 إلى 1. المثالي = 1 (حمل مقاوم خالص).
المساحة المقطعية للموصل، مقاسة بالمليمتر المربع أو AWG.
حجم أكبر → مقاومة أقل → هبوط جهد أقل.
VD = I × R × L
VD (%) = (VD / V) × 100
R = ρ × L / A
تصميم التثبيتات الكهربائية في المباني
تحديد أحجام الأسلاك لنقل الطاقة على مسافات طويلة
تشخيص مشاكل الإضاءة الخافتة أو مشاكل المحركات
الامتثال لمعايير IEC 60364 و NEC
تخطيط المنشآت الصناعية
أنظمة الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية، الطاقة الرياحية)
وفقاً لمعايير IEC 60364-5-52 وNEC، فإن التوصية العامة هي: يجب ألا يتجاوز انخفاض الجهد 3% لدوائر الإضاءة و5% لدوائر الطاقة (المآخذ، المحركات، إلخ).
على سبيل المثال،
في نظام أحادي الطور بجهد 230 فولت، الحد الأقصى المسموح به للانخفاض في الإضاءة هو 230 × 3% = 6.9 فولت، مما يعني أن الجهد عند طرف الحمل يجب ألا ينخفض عن 223.1 فولت. تجاوز هذا النطاق قد يسبب خفوت الأضواء، أو ارتفاع حرارة المحرك، أو فشل المعدات في البدء بشكل صحيح.
في دوائر التيار المستمر، يتم تحديد انخفاض الجهد بواسطة المقاومة فقط (VD = I × R). ومع ذلك، في دوائر التيار المتردد، بالإضافة إلى المقاومة (R)، توجد أيضاً المفاعلة (X)، ويوجد فرق طور بين التيار والجهد.
يعكس معامل القدرة (PF = cosφ) نسبة القدرة الفعالة إلى إجمالي القدرة الظاهرية. كلما انخفض معامل القدرة، زاد تيار الخط لنفس القدرة الفعالة، مما يؤدي إلى انخفاض أكبر في الجهد.
على سبيل المثال، لنفس حمل بقدرة 5 كيلوواط، يكون التيار حوالي 21.7 أمبير عند PF=1، ولكنه يزداد إلى حوالي 27.1 أمبير عند PF=0.8، مما يسبب انخفاضاً في الجهد بنسبة تزيد عن 25% تقريباً.
نعم، انخفاض الجهد يتناسب طردياً مع طول الخط (VD = I × R × L). كلما زاد طول الخط، زادت المقاومة وزاد الانخفاض. هناك ثلاث طرق رئيسية لتقليل انخفاض الجهد:
① زيادة مساحة المقطع العرضي للموصل (السلك الأسمك يعني مقاومة أقل)؛
② زيادة جهد النظام (تيار أقل لنفس القدرة)؛
③ استخدام موصلات متوازية (الموصلات المتعددة ذات المواصفات نفسها على التوازي تزيد من مساحة المقطع العرضي المكافئ). يعد تحديد مقاس السلك المناسب أمراً بالغ الأهمية خاصة في أنظمة الطاقة الشمسية ونقل الطاقة لمسافات طويلة.
يتمتع النحاس بمقاومية أقل بكثير (حوالي 1.68×10⁻⁸ أوم·م) مقارنة بالألمنيوم (حوالي 2.82×10⁻⁸ أوم·م)، لذا، لنفس مساحة المقطع العرضي والطول، يكون هبوط الجهد في موصل الألمنيوم أعلى بنحو 68% منه في موصل النحاس.
وبعبارة أخرى، لتحقيق نفس أداء هبوط الجهد، يجب أن يكون سلك الألمنيوم بمقاس أكبر من سلك النحاس (على سبيل المثال، إذا استُخدم النحاس بمقاس 4 ملم²، فإن الألمنيوم سيحتاج إلى 6 ملم² أو 10 ملم²). وعلى الرغم من أن سلك الألمنيوم أخف وزناً وأرخص ثمناً، إلا أن سلك النحاس يُعد الخيار الأكثر موثوقية في التطبيقات التي تكون فيها متطلبات هبوط الجهد صارمة.
تسجيل الدخول
