عوامل موثر در انتخاب نوع سیم و کابل
تجهیزات برق و تابلوهای برق از جمله عناصر حیاتی در سیستم‌های الکتریکی محسوب می‌شوند و برای اطمینان از کارکرد صحیح و ایمن آنها، تست‌های مرتب و دقیق لازم است. بررسی انواع بهترین روش‌های تست تابلو برق نقش مهمی در اطمینان از کیفیت و عملکرد بهینه این تجهیزات ایفا می‌کند.
یکی از روش‌های مهم تست تابلو برق، تست عملکرد و اندازه‌گیری ولتاژها و جریان‌ها در تجهیزات مختلف تابلو است. این تست‌ها به دقت عملکرد سوئیچ‌ها، رله‌ها و سایر قطعات الکتریکی را ارزیابی می‌کنند.
تست تجهیزات حفاظتی نیز جزء مهم دیگری از فرآیند تست تابلو برق است. این تست‌ها به بررسی صحت و عملکرد دستگاه‌های حفاظتی بر اساس استانداردها و مقررات صورت می‌پذیرد.
تست‌های عایق‌سنجی نیز جهت ارزیابی کیفیت عایق‌ها و جلوگیری از اتصالات کوتاه و احتمال حوادث الکتریکی انجام می‌شود. این تست‌ها معمولاً شامل تست تحت ولتاژ، تست مقاومت عایق و تست تداوم عایق می‌شوند.
تست‌های عملیاتی و تست‌های فراخوانی نیز برای اطمینان از عملکرد تابلو برق در شرایط مختلف و در صورت بروز وضعیتهای فوری و اضطراری اجرا می‌شوند. این تست‌ها به سیستم قابلیت پاسخگویی سریع و موثر را تضمین می‌کنند.
هر کدام از این روش‌های تست با هدف خاص خود به کار می‌روند و ترکیب صحیح آنها از اهمیت بسزایی برخوردار است. اجرای دوره‌های تست منظم به عنوان بخشی از نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه، اطمینان از عملکرد بهینه و بدون مشکل تابلوهای برق را فراهم می‌آورد.
خصوصیات اساسی کابل‌ها
در انتخاب کابل مناسب برای نیازهای خود، مهم است به مشخصات اساسی آن توجه کنید. این مشخصات عبارتند از ولتاژ اسمی و جریان مجاز، جنس هادی به همراه سطح مقطع و شکل آن، نوع هسته، نوع حفاظ، جنس عایق، نوع زره، و نوع حفاظت در برابر خوردگی. با ارائه اطلاعات دقیق و مفصل در این زمینه‌ها، امکان انتخاب بهترین کابل برای پروژه‌های صنعتی و نیازهای شما بیشتر می‌شود.
عوامل تاثیرگذار در انتخاب نوع کابل
در هنگام انتخاب کابل، باید به چندین عامل کلیدی توجه کرد تا انتخاب بهینه و با کارایی بالا صورت گیرد. این عوامل شامل بار مورد نظر و ظرفیت مجاز کابل، ولتاژ اسمی، افت ولتاژ مجاز، حفاظت مدار، بار اتصال کوتاه لازم یا مجاز، شرایط مکانیکی، و شرایط محیطی (از جمله دمای محیط، میزان فشار و کشش وارد بر کابل، رطوبت محیط، و اثرات خوردگی نصب کابل) می‌شوند. همچنین، مشخصات فنی تعیین شده نیز نقش مهمی در این انتخاب دارند.
در این راستا، جهت تعیین سطح مقطع کابل، باید به جریان مورد نیاز مصرف کننده، تحمل کابل در برابر عبور جریان، و افت ولتاژ مجاز با دقت ویژه توجه شود. این اطلاعات حیاتی در جهت ارتقاء عملکرد و کارایی سیستم‌های الکتریکی بسیار حائز اهمیت هستند.
جریان مجاز کابل
در انتقال برق از طریق سیم‌ها و کابل‌ها، افزایش درجه حرارت این عناصر می‌تواند منجر به خرابی عایق‌ها شود. به همین دلیل، برای حفاظت از عایق‌ها، حرارت تولیدی باید در حداکثر درجه حرارت مجاز آنها باقی بماند. انتقال حرارت به محیط خارجی از طریق هدایت و تشعشع انجام می‌شود که تابعی از درجه حرارت محیط، درجه حرارت نهایی، ضریب انتقال حرارت، و مشخصات کابل است. از این رو، جریان مجاز نیز به عوامل فوق وابسته است و تعیین دقیق آن نیازمند حل مسائل انتقال حرارت می‌شود.
جهت افزایش کارایی و عملکرد بهتر سیستم‌های الکتریکی، توجه به شدت جریان مجاز کابل حائز اهمیت است. این مقدار وابسته به سطح مقطع سیم‌های کابل است و حرارت ناشی از عبور جریان در داخل کابل محدود‌کننده آن است. با توجه به تحمل مشخصات عایق و محدودیت حرارت، جداول مخصوصی برای انواع کابل‌ها طراحی شده‌اند که شدت جریان مجاز را مشخص می‌کنند.
شدت جریان مجاز برای درجه حرارت خاصی محاسبه می‌شود و در جداول مشخص می‌شود. توجه به درجه حرارت محیط، محل قرار گرفتن کابل (زمین یا هوا)، و طریقه نصب نیز تأثیرگذار بر مقدار مجاز جریان کابل است. هرچه هوای محیط سردتر باشد، قابلیت جذب حرارت بیشتری را دارد و عمل انتقال حرارت از طریق عایق بهتر انجام می‌شود.
جریان مجاز در سیم‌های مسی بدون عایق
سیم‌های بدون عایق معمولاً در شبکه‌های هوایی به‌کار گرفته می‌شوند و باید دارای استحکام مکانیکی کافی برای تحمل وزن خود و همچنین مقابله با فشار باد، یخ، و برف باشند. به همین دلیل، اغلب از سیم‌هایی با سطح مقطع کوچکتر از ۶ میلیمتر مربع در سیم‌کشی هوایی استفاده نمی‌شود. افزایش درجه حرارت نیز می‌تواند منجر به کاهش مقاومت کششی سیم شود، بنابراین کنترل دقیق درجه حرارت کار سیم ضروری است.
جریان مجاز در سیم‌های مسی با عایق PVC
سیم‌های دارای عایق PVC بر اساس کاربرد و نحوه نصب به سه دسته تقسیم می‌شوند: سیم‌های داخل لوله، سیم‌های چند لایه در هوا، و سیم‌های یک لایه در هوا. این تقسیم‌بندی به منظور افزایش کارایی و سازگاری با شرایط مختلف نصب انجام می‌شود.
جریان مجاز در کابل‌های مسی با عایق و غلاف PVC
کابل‌های مسی با عایق و روکش PVC در دو شرایط مختلف نصب می‌شوند. این کابل‌ها می‌توانند به‌صورت نصب شده در زمین با عمق ۷۰ سانتیمتر و درجه حرارت ۲۰ درجه سانتیگراد، یا نصب شده در هوا با درجه حرارت ۳۰ درجه سانتیگراد باشند. جریان مجاز این کابل‌ها بر اساس سطح مقطع آنها محاسبه می‌شود، و حداکثر درجه حرارت مجاز هادی با روکش PVC برابر ۷۰ درجه سانتیگراد است.
جریان مجاز در سیم‌ها و کابل‌های آلومینیومی
سیم‌ها و کابل‌های آلومینیومی در مقایسه با هادی‌های مسی، مقطع کمتری دارند، زیرا مقاومت ویژه آلومینیوم، ۱/۶۵ برابر مقاومت ویژه مس است. این اختلاف باعث می‌شود که جریان مجاز هادی‌های آلومینیومی نسبت به هادی‌های مسی با مقطع مشابه، مقدار کمتری باشد. این مقایسه با بررسی روابط توان حرارتی تولیدی در یک متر طول از هر دو نوع هادی انجام می‌شود و نسبت جریان مجاز هادی آلومینیوم به هادی مس به دست می‌آید.
افت ولتاژ در کابل
در مباحث مرتبط با شبکه‌های برق، توجه به جریان مجاز و افت ولتاژ از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. جریان مجاز، به مقدار جریانی اطلاق می‌شود که سیم‌ها و کابل‌ها می‌توانند بدون مشکل و خطر به اندازه معینی از آن عبور کنند. اما در حین انتقال این جریان، افت ولتاژ به عنوان یک معیار اساسی مورد نظر است.
ولتاژ نامی
ولتاژ نامی، مقداری است که یک تجهیز الکتریکی برای عملکرد بهینه‌اش با آن طراحی شده است. با این حال، ولتاژ واقعی که تجهیزات در طول بهره‌برداری تجربه می‌کنند، ممکن است تغییرات قابل توجهی نسبت به ولتاژ نامی داشته باشد.
افت ولتاژ
در طراحی سیستم‌های الکتریکی، لازم است افت ولتاژ از منبع تا محل بار محاسبه شود. افت ولتاژ بیش از حد می‌تواند تأثیرات مخربی بر عملکرد تجهیزات داشته باشد. برخی از این تأثیرات عبارتند از:
– در موتورها: افت ولتاژ موجب کاهش گشتاور راه‌اندازی و گشتاور ماکزیمم می‌شود. این امر به دلیل ارتباط گشتاور موتور با مجذور ولتاژ ترمینال آن است.
– در لامپ‌های رشته‌ای: افت ولتاژ منجر به کاهش نور لامپ و افزایش طیف قرمز آن می‌شود.
– در لامپ‌های تخلیه: این لامپ‌ها به افت ولتاژ کم حساس نیستند، اما افت ولتاژ بیشتر ممکن است به خاموشی آنها منجر شود.
– در دستگاه‌های الکترونیکی: افت ولتاژ در این دسته از تجهیزات می‌تواند تأثیرات زیادی داشته باشد، به همین دلیل از مدارهای تثبیت‌کننده و استابیلایزر استفاده می‌شود.
– در تجهیزات الکترومکانیکی: استانداردها تأکید دارند که در صورت کاهش ولتاژ به یک حد خاص، تجهیزات نمی‌توانند به صورت صحیح عمل کنند.
با توجه به استانداردها، افت ولتاژ از منبع تا مصرف باید کمتر از ۴٪ باشد، با این تفاوت که افت ولتاژ موقت در لحظه راه‌اندازی موتورها یا کشیده شدن جریان‌های هجومی و یا افت ناشی از ولتاژهای گذرا در نظر گرفته نمی‌شود.
عوامل تعیین‌کننده در انتخاب سطح مقطع هادی
انتخاب سطح مقطع هادی‌ها براساس توجه به چندین عامل حیاتی صورت می‌گیرد. این عوامل شامل موارد زیر هستند:
- نوع مصرف (تک فاز یا سه فاز): نوع مصرف بر تعیین ساختار هادی تأثیر دارد.
- جریان مجاز: میزان جریان که هادی قرار است انتقال دهد.
- شرایط محیط نصب هادی: این شامل نکاتی مانند نوع نصب (روکار یا توکار) و محیط (آزاد یا داخل زمین) می‌شود.
- حداکثر دمای مجاز هادی: دمایی که هادی باید به طور مداوم تحت آن عمل کند.
- افت ولتاژ مجاز: حداکثر افت ولتاژ که مجاز است.
- اثر هارمونیک‌ها: تأثیر موجودیت هارمونیک‌ها بر هادی.
- تنش‌های الکترومکانیکی: تنش‌های ناشی از اتصال کوتاه در هادی.
- تنش‌های مکانیکی دیگر: تنش‌های مکانیکی که ممکن است در هادی‌ها ایجاد شود.
- حداکثر مقاومت ظاهری: حداکثر مقاومت که هادی باید داشته باشد، با توجه به عملکرد وسیله حفاظتی در برابر اتصال کوتاه.
این موارد، در اصل به منظور تأمین حفاظت تأسیسات الکتریکی مدنظر قرار می‌گیرند. با این وجود، از لحاظ بهره‌وری اقتصادی، ممکن است از مقاطعی بزرگتر از حد لازم برای حفاظت استفاده شود.
برای اطمینان از ایمنی و کارایی تجهیزات الکتریکی، مهم است که اطلاعات مربوط به مشخصات فنی هادی‌ها مانند مقاومت، جریان مجاز، و توان تحمل آنها در شرایط مختلف موجود باشد.
محاسبات سطح مقطع سیم و کابل
در فرآیند طراحی تأسیسات الکتریکی، یکی از نکات حیاتی محاسبۀ سطح مقطع هادی‌هاست. انتخاب سطح مقطع نهایی هادی به وسیله توجه به سه عامل اصلی انجام می‌شود: جریان مجاز هادی، افت ولتاژ، و تلفات در طول مسیر هادی.
به عبارت دیگر، سطح مقطع انتخابی باید به گونه‌ای باشد که علاوه بر توانایی انتقال جریان بار در شرایط بدترین محیط (حداکثر درجه حرارت)، افت ولتاژ و تلفات آن در زمان تأمین انرژی به مصرف‌کننده، در مرزهای استاندارد قرار گیرد.
فرمول‌های محاسبه سطح مقطع کابل
برای محاسبه سطح مقطع کابل، از توانایی جریان انتقالی آن با در نظر گرفتن مقاومت مسیر، کلیدهای اصلی مانند مینیاتوری، کلید مینیاتوی، یا کلید اتوماتیک در نظر گرفته می‌شود. با توجه به مقدار مقاومت مسیر در راستای هر کدام از این کلیدها، می‌توان مقدار معیارهای مورد نظر را به‌دست آورد.
A: مساحت مقطع به واحد میلیمتر مربع
L: فاصله مصرف‌کننده از تابلو به واحد متر
I: جریان مصرف‌کننده به واحد آمپر (جریان خط در مصرف‌کننده‌های سه‌فاز)
∆U %: افت ولتاژ مجاز در طول هادی
U: ولتاژ خط
P: توان واقعی موردنیاز مصرف‌کننده
X: ضریب هدایت هادی (برای مس ۵۶ و برای آلومینیوم ۳۵)
در شرایطی که دمای محیط بیش از ۳۰ درجه سانتیگراد است یا هادی‌ها به گونه‌ای قرار گیرند که فاصله بین آنها کمتر از دو برابر قطر بزرگترین هادی باشد، ضریب حرارتی و ضریب همجواری لازم خواهد بود. در این حالت، منطقی است که ابتدا جریان مصرفی را محاسبه کرده و سپس با اعمال ضرایب حرارتی و همجواری، سطح مقطع هادی‌ها را (از هر دو روش) به دست آوریم تا سطح مقطع زیادتر نشود.
سطح مقطع به دست آمده برای تعیین قطر گلند ورودی به تابلو (در صورت لزوم)، شماره ترمینال کابل شو و سرسیم مورد نیاز است. به عنوان مثال، در کابل ۱۶×۴ میلیمتر مربع، گلند برای قطر کابل ۲۳٫۵ میلیمتر و ترمینال نمره ۱۶ الزامی است.
محاسبه سطح مقطع هادی‌های درون تابلو بر اساس حداکثر شدت جریان موردنیاز از جدول جریان مجاز سیم‌ها به دست می‌آید. سپس با تعیین فیوز، کلید، هادی‌ها و سایر وسایل مورد نیاز بر روی مسیر تک‌خطی جریان، مقدار دقیق هر یک از آنها را نوشته و در نهایت قدرت مصرفی تابلو را با جمع کردن توان یا جریان هر مصرف‌کننده به دست می‌آوریم.
با داشتن جریان کشیده از شینه و مراجعه به جدول جریان مجاز شینه‌ها، ابعاد شینه موردنیاز را به دست آورده و قدرت کلید اصلی و فیوز کل را نیز بر روی نقشه مشخص می‌کنیم. اگر در محاسبات توان کشیده از تابلو ضریب هم‌زمانی مصرف‌کننده‌ها مدنظر باشد، با تشخیص مهندس طراح و استفاده از مراجع موجود، ضرایب هم‌زمانی مصرف‌کننده‌های مختلف در توان کل اعمال می‌شود.
محاسبه سطح مقطع هادی بر اساس جریان مجاز
برای محاسبه سطح مقطع هادی بر اساس جریان مجاز، ابتدا نیاز است که جریان بارها را برای هر دو سیستم تک فاز و سه فاز به دست آورید، زیرا مصرف‌کنندگان از هر دو سیستم جهت تأمین توان مصرفی خود استفاده می‌کنند.
در ساختمان‌های مسکونی مدرن با تعداد زیاد واحدها و استفاده از بارهای سه فازی مانند آسانسور و موتورخانه، مصرف بالای توان الکتریکی معمول است، که نیازمند استفاده از کابل‌های سه فاز می‌شود.
استاندارد AWG چیست؟
استاندارد AWG به معنای “American Wire Gauge” است و برای سیم‌های مفتولی گرد استفاده می‌شود. در این استاندارد، هر چه عدد AWG بزرگتر باشد، قطر سیم کمتر خواهد بود. این افزایش قطر سیم منجر به کاهش مقاومت سیم و افزایش خاصیت رسانایی آن می‌شود.
اثر دما و همجواری بر جریان مجاز کابل
برای انتقال بهتر اطلاعات در سیستم‌های الکتریکی، لازم است اثرات دما و همجواری بر جریان مجاز کابل‌ها را در نظر گرفت. روش‌های مختلفی برای محاسبه نیازمندی‌های حرارتی و جریان مجاز در کابل‌ها وجود دارد که از آنها می‌توان به روش محاسبه با توجه به گراد حرارتی، گشتاور مکانیکی، و همچنین استفاده از فرمول‌های دیگر اشاره کرد.
با توجه به استفاده از کابل‌ها در شرایط مختلف، افزایش دما و نزدیکی به سایر کابل‌ها می‌تواند تأثیرات زیادی بر جریان مجاز داشته باشد. برخی از روش‌های محاسبه جریان مجاز با در نظر گرفتن این اثرات، به گروه‌های A1، A2، B1، B2، C، D، E، G، F اشاره دارند.
بر اساس استانداردهای کابل‌ها، اثرات دما بر جریان مجاز کابل‌ها در شرایط محیطی گرفته شده است. به عنوان مثال، دمای محیط معمولاً به عنوان ۳۰ درجه سانتیگراد در نظر گرفته می‌شود.
برای اطمینان از انتخاب صحیح کابل در شرایط دمایی مختلف، نیاز است که دماهای غیر از ۳۰ درجه سانتیگراد، افزایش حرارت کابل ناشی از تعداد بیشتر واحدها و همچنین نزدیکی به کابل‌های دیگر، و همچنین تغییرات دمای محیط را در نظر گرفت و محاسبات لازم را انجام دهیم. این تدابیر باعث افزایش دقت در محاسبات و انتخاب سیم‌ها و کابل‌های مناسب برای هر شرایط خواهد شد.
ترتیب ترکیب کابل های مختلف بر اساس تحلیل همجواری و افت دما، به معنای تأثیر دما و فاصله‌های بین کابل‌ها بر جریان مجاز آنها، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به منظور برخورداری از افت دما کمتر و حفظ توانایی جریان مجاز در سیستم، توجه به اصول ترتیب کابل ها اساسی است.
در ترتیب ترکیب کابل های چند رشته، توجه به فواصل بین آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. اگر فاصله بین کابل‌ها حداقل به اندازه قطر خارجی بزرگترین کابل باشد، می‌توان افت دما و اثرات همجواری را به حداقل رساند. این اقدام به حفظ توانایی جریان مجاز و پیشگیری از افت کارایی کابل‌ها کمک می‌کند.
در موارد خاصی که از کابل‌های فوق‌قوی استفاده می‌شود، توجه به ترتیب کابل های مختلف به نحوی است که از دماهای بالاتر و اثرات همجواری جلوگیری شود. این مسائل از اهمیت زیادی برخوردار هستند و نقش حیاتی در افزایش عمر و بهره‌وری کابل‌ها ایفا می‌کنند.
محاسبه سطح مقطع هادی با توجه به افت ولتاژ مجاز
با توجه به تغذیه بارهای مصرفی سیستم‌های فشار ضعیف در ایران با دو لتاژ مختلف ۲۳۰ و ۴۰۰ ولت، افت و کاهش ولتاژ در این بارها ممکن است باعث اختلال و کاهش کارایی وسایل شود. در اینجا، مقاومت و ضریب خود القایی در خطوط فشار ضعیف نیز منجر به افت ولتاژ می‌شود. به همین دلیل، تعیین سطح مقطع مناسب برای هادی‌ها و رعایت حداقل آنها، می‌تواند از ایجاد افت ولتاژ ناشی از این عوامل جلوگیری کرده و عملکرد بهینه وسایل را حفظ کند. بر این اساس، با در نظر گرفتن نوع شبکه، حداکثر افت ولتاژ مجاز مشخص می‌شود تا از کارکرد بهینه وسایل اطمینان حاصل شود.
محاسبه افت ولتاژ و سطح مقطع مدارهای سه فاز
با توجه به اینکه در ساختمان‌های تجاری، ساختمان‌های اداری و به طور کلی مصرف‌کننده‌های شبکه توزیع، بارهای تک فاز با قدرت‌های مختلف به شبکه سه فاز متصل می‌شوند، تعادل بار فراهم نمی‌شود. این موضوع باعث می‌شود که سیم نول نیز جریان را حمل کند. در این حالت، مقدار افت ولتاژ از جمع افت ولتاژ های هادی نول و هادی فاز با بیشترین جریان محاسبه می‌شود.
مقاومت الکتریکی سیم و کابل در جریان متناوب
در محیط‌های با جریان متناوب، مقاومت الکتریکی سیم‌ها به دلیل خاصیت القایی و اثر پوستی (تقسیم غیریکنواخت جریان در سطح مقطع سیم) به اندازه بیشتری نسبت به جریان مستقیم است. افزایش مقاومت بستگی به فرکانس، ساختار و اندازه سیم دارد. در فرکانس ۵۰ هرتز، ضریب افزایش برای سیم تک رشته ای ۱٫۰۲ میباشد، که در سیم‌های افشان با تعداد رشته‌های زیاد به ۱٫۰۵ افزایش می‌یابد. همچنین، با افزایش دما، مقاومت ویژه مس افزایش می‌یابد.
در سیم‌های افشان، رشته‌ها به طور مارپیچ به هم تابیده می‌شوند، که باعث می‌شود طول رشته‌ها به جز رشته وسط با سیم عایق دار بیشتر از طول کابل باشد. این ویژگی موثر در محاسبه مقاومت واقعی سیم است، که نیازمند استفاده از ضریب یک برای سیم‌های تک رشته ای و تا ۱٫۰۴ برای سیم‌های افشان با رشته‌های زیاد است.
در کابل‌های چند سیمی نیز، با توجه به مارپیچ بودن سیم‌ها، طول واقعی هر سیم از طول کل کابل بیشتر است. بنابراین، استفاده از ضریب یک برای کابل‌های تک سیمی و تا ۱٫۰۴ برای کابل‌های چند سیمی ضروری است.
ویژگی‌های اساسی سیم و عوامل تأثیرگذار در انتخاب آن
ولتاژ نامی
ولتاژی که سیم برای تحمل آن طراحی شده است، با نماد U0/U و به ولت بیان می‌شود. U0 مقدار ولتاژ موثر بین هر رشته سیم و زمین را نشان می‌دهد و U مقدار ولتاژ موثر بین دو فاز سیستم از سیم‌ها را نمایش می‌دهد. ولتاژ نامی به نوع و ضخامت پوشش (عایق) بستگی دارد.
جریان نامی
این جریان، مقدار ثابتی است که تحت شرایط مشخصی، بدون افزایش دما به میزان معین، از سیم عبور می‌کند. جریان نامی یا جریان مجاز به نوع و سطح مقطع هادی، نصب و مکان نصب بستگی دارد. اگر سطح مقطع هادی فاز کمتر از ۱۰ میلیمتر مربع باشد، هادی نول و هادی حفاظتی باید جداگانه باشند، و برای مقاطع بیشتر از ۱۰ میلیمتر مربع می‌توان از یک هادی مشترک به عنوان هادی نول و هادی حفاظتی استفاده کرد.
سیم‌های با سطح مقطع کمتر از ۲۵ میلیمتر مربع باید دارای سطح مقطع فاز و نول و هادی حفاظتی با همان اندازه باشند، و در سیم‌های با مقاطع بیشتر از ۲۵ میلیمتر مربع، سیم اتصال زمین می‌تواند نصف اندازه گیری شود.
کابل های فشار ضعیف
کابل‌های فشار ضعیف، جزء انواع کابل‌های برق، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. در کابل‌های چند رشته فشار ضعیف، که به عنوان یکی از انتخاب‌های کابل‌های چهار سیمه در نظر گرفته می‌شوند، معمولاً سطح مقطع سه سیم از دیگر کابل‌ها بزرگتر بوده و سطح مقطع رشته چهارم به کوچکترین میزان ممکن کاهش می‌یابد.
سیم کوچکتر معمولاً با یک نمره مشخص از دیگر سیم‌ها تفاوت دارد، اما در برخی از اندازه‌های کابل، ممکن است این سیم حتی چند نمره نیز از سایر سیم‌ها کمتر باشد.
در کابل‌های فشار ضعیف و فشار قوی، زمانی که مقاطع زیاد می‌شوند، از کابل‌های تک‌سیمه استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در ساختمان‌ها، یک کابل سه سیمه با مقطع ۳۰۰ میلیمتر مربع، از نظر قطر خارجی و پیچش در سر زوایا مشکلاتی ایجاد می‌کند.
عواملی که بر طول عمر کابل تأثیرگذارند، شامل شرایط استفاده‌اش می‌شود. هنگام نصب کابل در زمین، تمام شرایط و دستورالعمل‌های ایمنی را رعایت کردن ضروری است. همچنین، باید توجه داشت که شعاع گردش کابل نباید از ۱۵ برابر قطر خارجی کابل کمتر باشد و درجه حرارت هنگام کابل‌کشی از ۵ درجه سانتیگراد بالای صفر کمتر نشود.
افزایش بهره‌وری در شبکه‌های توزیع بسته با بهبود افت ولتاژ
در شبکه‌های مهم با جریان مستقیم و متناوب، اهمیت استفاده از چندین خط تغذیه برای مصرف‌کنندگان بسیار حائز اهمیت است. در شرایط طبیعی، اگرچه از یک خط برق استفاده کردند، این روش همیشه عملی نیست و به همین دلیل، تقسیم مصرف‌کنندگان بر روی خطوط اصلی بر اساس اهمیت و نوع فعالیت‌هایشان ضروری است. هنگامی که یک شبکه توزیع با خطوط زیادی فرعی انشعابی دارایت باشد، افت ولتاژ در نقاط انشعاب انتهایی زیاد خواهد بود.
یک راه برای کاهش افت ولتاژ در شبکه توزیع، تغذیه از دو طرف است. در این حالت، پتانسیل کمترین افت ولتاژ فقط در یک نقطه خاص اتفاق می‌افتد و مقدار افت ولتاژ کمتر از شبکه با تغذیه از یک طرف خواهد بود. این نقطه، که پتانسیل کمینه را داراست (به عبارت دیگر، افت ولتاژ در آن حداکثر است)، به “نقطه ژرف” معروف است.
تشخیص و تعیین نقطه ژرف از جمله نکات کلیدی در محاسبات مرتبط با شبکه‌های بسته است. برخی از روش‌های استفاده‌شده برای یافتن نقاط ژرف عبارتند از:
۱- در نقطه ژرف، افت ولتاژ بیشینه است.
۲- در نقطه ژرف، ولتاژ شبکه کمینه را داراست.
۳- در نقطه ژرف، جهت جریان شبکه تغییر می‌کند.
شبکه‌های بسته دو دسته شامل:
۱- شبکه‌های بسته با دو منبع تغذیه (شبکه‌های از دو سو تغذیه شونده)
۲- شبکه‌های بسته با یک منبع تغذیه (شبکه‌های حلقوی)
افزایش بهره‌وری در شبکه‌های توزیع با مقاطع متغیر
شبکه‌های توزیع با مقاطع متغیر، زمینه‌ای برای بهبود کارایی و افزایش بهره‌وری در انتقال انرژی فراهم می‌کنند. با این وجود، در استفاده از این نوع شبکه‌ها باید به تعدادی از محدودیت‌های مهم توجه داشت:
۱- در شبکه‌های توزیع با مقاطع متغیر، افزایش قدرت مصرف‌کنندگان با محدودیت مواجه است.
۲- تعداد انشعابات نیز در شبکه‌های با مقاطع متغیر قابل افزایش نمی‌باشد.
۳- اتصال دو قسمت از شبکه در نقاطی که مقطع تغییر می‌کند، همواره به چالش‌ها و مشکلات فنی منجر می‌شود.
با این همه، این شبکه‌ها از نظر اقتصادی مزیت خاصی دارند و هزینه‌های هادی‌های مورد استفاده در آنها کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر، این شبکه‌ها باعث بهبود مقرون به صرفه‌ی فرآیند انتقال انرژی و کاهش هزینه‌های مرتبط با هادی‌ها می‌شوند.
تاثیر پوستی در هادی‌ها و اهمیت هدایت الکتریکی
هادی، ماده‌ای است که بتواند جریان الکتریسیته را به خوبی از خود عبور دهد، و در علم الکتریسیته به عنوان رسانا شناخته می‌شود. معمولاً هادی‌ها از جنس مس یا آلومینیوم یا آلیاژهای خاص تهیه می‌شوند. ساختار و ابعاد سطح مقطع هادی‌ها بر اساس نیاز و نوع کاربرد، متغیر است. در تاسیسات الکتریکی ساختمان‌ها، معمولاً از مس با خلوص 99.5% به عنوان هادی استفاده می‌شود.
مس به دلیل مزایایی همچون مقاومت الکتریکی پایین، هدایت الکتریکی عالی، مقاومت در برابر شرایط جوی، استحکام مکانیکی مناسب و قابلیت اشکل‌پذیری، جزء اولیه در ساخت هادی‌ها به حساب می‌آید. همچنین، آلومینیوم با مزایایی همچون استحکام مکانیکی خوب، اشکل‌پذیری، هدایت الکتریکی کمتر از مس، و همچنین اقتصادی‌تر بودن نسبت به مس، مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، آلومینیوم نیز معایبی دارد از جمله عدم مقاومت در برابر شرایط جوی که ممکن است منجر به اکسید شدن آن شود و نقطه تسلیم پایینی دارد.
تاثیر پوستی در هادی‌ها
تاثیر پوستی به تمایل جریان متناوب برای توزیع در نواحی نزدیک به سطح هادی اطلاق می‌شود. این توزیع جریان به دلیل فرکانس جریان متناوب در فاصله‌ای از سطح به عمق پوستی، ایجاد می‌شود. تاثیر پوستی باعث افزایش مقاومت موثر هادی می‌شود که در نهایت بر هدایت الکتریکی آن تأثیر می‌گذارد.
جمع‌بندی
این مقاله به موضوعات مختلفی در زمینه سیستم‌های توزیع برق اختصاص داده است. ابتدا در مورد محاسبه سطح مقطع هادی بر اساس افت ولتاژ مجاز در بارهای مصرفی در سیستم‌های فشار ضعیف صحبت شد. سپس به بررسی افت ولتاژ و سطح مقطع مدارهای سه فاز پرداخته شد و نکات مهمی در این زمینه آورده شد.
در ادامه، در مورد مقاومت الکتریکی سیم و کابل در جریان متناوب صحبت شد و تأثیرات اثر پوستی بر هدایت الکتریکی هادی‌ها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، به مسائل مرتبط با شبکه‌های توزیع بسته و مقاطع متغیر پرداخته شد. این مقاله با تأکید بر جوانب فنی و علمی، به خواننده اطلاعات مفیدی در زمینه توزیع برق ارائه کرده است.
