روش انتخاب کابل

در تأسيسات مربوط به انتقال و توزيع انرژي الكتريكي، و تجهيزات برقي، نياز به استفاده از كابل مي باشد. لذا بايستي با مشخصات كابل ها و كاربرد آنها آشنايي مختصر پيدا كرد. يكي از مشخصه هاي اصلي هر كابل قدرت تحمل جريان الكتريكي آن مي باشد كه به نوع كابل، شرايط محيط و محل نصب آن بستگي دارد.

و چنانچه مقدار جريان از حد معيني بيشتر گردد علاوه بر گرم شدن كابل ممكن است موجب سوختن آن نيز بشود. از ديگر عواملي كه در انتخاب كابل بايد در نظر داشت، افت ولتاژ آن است، زيرا كاهش ولتاژ دستگاههاي صنعتي علاوه بر ايجاد اشكال در طرز كار صحيح آنها در پاره اي موارد موجب آسيب ديدن دستگاه نيز مي شود. بطور كلي در انتخاب كابل برق بايد به نكات زير توجه نمود :

1-    جريان مصرفي تحت هيچ شرايطي نبايستي از جريان مجاز كابل بيشتر شود.
2-    از آنجا كه تعويض كابل غالباً با هزينه سنگين همراه است، لذا افزايش جريان ناشي از طرح توسعه آينده در نظر گرفته شود.
3-    افت ولتاژ كابل از حد مجاز زيادتر نگردد.
4-    سطح مقطع كابل (و در نتيجه قيمت آن) با توجه به تلفات الكتريكي، تا حد ممكن مقرون به صرفه باشد.
5-    انتخاب كابل با پوشش مناسب، با توجه به شرايط محيط ( هواي آزاد، زير خاك، حرارت و برودت و غيره ) صورت پذيرد.

محاسبه جريان مصرفي
با استفاده از روابط زير مي توان جريان مصرفي را در يك شبكه تعيين نمود :

در شبكه تكفاز  

I=P/V

در شبكه سه فاز  

I=P/√3×V×(PF)

I = جريان مصرفي به آمپر
V = ولتاژ به ولت
P = توان مصرفي به وات
PF = ضريب توان يا      Cos
مثال 1- يك موتور الكتريكي سه فاز داراي مشخصات زير است :

ولت                     V=380 
توان (وات)                 P=18.4 kW
0.85                        Cos 
جريان مصرفي موتور را محاسبه نمائيد.

I = P/ √3×V×(PF)

                                                            
وات   P = 18.4 X 1000 =  18400          

                             
آمپر    

I=18400/√3×380×0.85=32.9

محاسبه جريان مجاز كابل

جهت جلوگيري از آسيب رسيدن به كابل، بايستي گرماي ناشي از عبور جريان در كابل، با محيط اطراف مبادله گردد. سرعت تبادل حرارت به عواملي از قبيل درجه حرارت محيط، نحوه قرار گرفتن دو يا چند كابل در مجاورت يكديگر و غيره، بستگي دارد. بديهي است كه نصب كابل در فضاي كوچك و بسته اي مانند كانال و لوله ها باعث كندي تبادل حرارت با محيط اطراف مي گردد.

بنابراين تحت چنين شرايطي بايد كابلي با جريان مجاز بيشتر از جريان مصرفي مورد نياز انتخاب نمود. بعبارت ديگر براي تبديل جريان مصرفي به جريان مجاز كابل، بايد از ضرائب معيني، بنام ضرايب تصحيح جريان كه در جداول 1، 2 و 3 داده شده، طبق رابطه مقابل استفاده نمود :           

Ic = جريان مجاز كابل               I = جريان مصرفي          F = حاصلضرب ضرايب تصحيح

مثال 2- مي خواهيم دو موتور با مشخصات مثال 1 را در نزديكي تابلوي توزيع برق نصب كنيم. چنانچه كابل كشي در زير خاك و در مجاور هم انجام شود، با توجه به درجه حرارت محيط كه °c 40 مي باشد، از چه نوع كابل بايد استفاده نمائيم.
ضريب درجه حرارت محیط                           77/0
ضريب تعداد کابلهای مجاور هم                        85/0
با توجه به جداول شماره 1 و 3 و جريان مصرفي محاسبه شده در مثال قبل، جريان مجاز هر كابل برابر است با:    F = 0.77 X 0.85 = 0.65    

               
 آمپر                                               

Ic=32.9/0.65=50.6

با توجه به جريان بدست آمده و جريان مجاز نوشته شده در کاتالوگها ، كابل مناسب قابل انتخاب  است.

تعيين افت ولتاژ كابل
افت ولتاژ معمولاً بر حسب درصد بيان مي شود. براي محاسبه افت ولتاژ در يك كابل مشخص، با مراجعه به جدول شماره4، ضريب افت ولتاژ مربوط به آن را پيدا نموده و سپس با استفاده از روابط زير مي توان درصد افت ولتاژ كابل را محاسبه نمود:
                         

V=L*P*M∆

%V/V*100=∆V

                                                  
V∆ = افت ولتاژ كابل به ولت
 V = ولتاژ شبكه به ولت
 L = طول كابل به متر
 P = توان مصرفي به كيلووات
 m = ضريب افت ولتاژ كابل (جدول 4)
در محاسبات افت ولتاژ، معمولاً حداكثر درصد افت ولتاژ (افت ولتاژ مجاز) را براي كابلها 3 درصد درنظر  مي گيرند.

همانطور كه در جدول شماره 4 ملاحظه مي گردد، با افزايش سطح مقطع، ضريب افت ولتاژ و نتيجتاً درصد افت ولتاژ كابل، كاهش مي يابد كه اين امر نيز به نوبه خود منجر به تقليل توان الكتريكي تلف شـده در كابل مي شود.

اما از طرفي با افزايش سطح مقطع كابل قيمت آن نيز بالا مي رود. لذا براي رسيدن به بهترين نوع انتخاب كابل، توجه به نكات زير ضروري مي باشد:
1- با توجه به توان مصرفي، جريان مجاز و سپس سطح مقطع كابل را مشخص نمائيد.
2- با استفاده از سطح مقطع تعيين شده، افت ولتاژ كابل را محاسبه كنيد. حال چنانچه درصد افت ولتاژ از حد مجاز زيادتر باشد، سطح مقطع بالاتر را در نظر بگيريد.

جدول شماره 1  -  ضريب تصحيح جريان كابلها در خاك

حداكثر درجه حرارت هادي °c 70

جدول شماره 2  -  ضريب تصحيح جريان كابلها در هوا

حداكثر درجه حرارت هادي °c 70
 

کنتور وسیله‌ای است که مقدار انرژی الکتریکی مصرف‌شده را اندازه‌گیری می‌کند. مهم‌ترین عوامل در تعیین کابل مناسب برای کنتور برق عبارتند از :

• تک‌فاز یا سه‌فاز بودن مصرف‌کننده

• ولتاژ

• حداکثر جریان عبوری (آمپر مصرفی)

• فاصله خط توزیع تا محل انشعاب

در این مقاله صرفا به بررسی مصرف‌کننده‌های تک‌فاز می‌پردازیم. ولتاژ در مدار ثانویه ترانسفورماتورهای توزیع در ایران تقریبا 230 ولت (به صورت تک‌فاز) است که با در نظر گرفتن افت ولتاژ، برقی که به مصرف‌کننده می‌رسد، تقریبا در حدود 220 ولت خواهد شد. بر خلاف ولتاژ که برای مصرف‌کننده‌های تک‌فاز، تقریبا ثابت است، از نظر جریان عبوری از کنتور، تفاوت زیادی بین مصرف‌کننده‌ها وجود دارد.

جریان استاندارد برای انشعاب تک‌فاز، 25 آمپر است، ولی در روستاها از انشعاب تک‌فاز 15 آمپر هم استفاده می‌شود. در حال حاضر به دلیل استفاده از تجهیزات پرمصرف، تعداد انشعاب‌های تک‌فاز 32 آمپر نیز رو به گسترش است.

پارامتر تأ‌ثیرگذار بعدی در انتخاب سیم مناسب برای کنتور، حداکثر فاصله مجاز است که در جدول زیر برحسب واحد متر برای اشتراک‌های 15، 25 و 32 آمپر تک‌فاز و برای سه سطح مقطع مختلف از کابل‌های مسی دو رشته‌ای بیان شده است.

برای کابل‌های آلومینومی باید سطح مقطع کابل مسی را در 6/1 ضرب کرد. در شرایط جریان یکسان، هرچه سطح مقطع کابل بیشتر باشد می‌تواند فواصل بیشتری را پوشش دهد.

انتخاب کابل برای موتور

بیشترین حجم مصرف برق در صنعت مربوط به الکتروموتورهای سه‌فاز است که توسط کابل سه‌فاز تغذیه می‌شوند. انتخاب کابل با سطح مقطع مناسب برای الکتروموتورها را می‌توان از دو دیدگاه ظرفیت آمپری و افت ولتاژ مجاز بررسی کرد. جریان نامی یک موتور سه فاز از رابطه‌ی زیر محاسبه می‌شود:

 I=P/ √3 VKη

که در این رابطه P توان موتور بر حسب وات، V ولتاژ خط بر حسب ولت، K ضریب قدرت، η راندمان موتور و I جریان نامی است. به عنوان مثال برای یک موتور سه‌فاز با توان 10 کیلو وات، ضریب قدرت 86/0، راندمان 95/0 و و لتاژ خط 400 ولت، جریان نامی با توجه به رابطه فوق، 18 آمپر می‌شود.

با استفاده از جدول تعیین جریان مجاز کابل‌های برق با توجه به شرایط محیط، می‌توان سطح مقطع مناسب کابل موتور را تعیین کرد که در مورد مثال بالا این مقدار 5/1 میلی‌متر مربع می‌شود.

از دیدگاه افت ولتاژ، سطح مقطع کابل را می‌توان از رابطه زیر محاسبه کرد:

A=√3ILK/N∆V V

که در این رابطه A سطح مقطع کابل بر حسب میلی‌متر مربع، N ضریب هدایت هادی، L طول کابل، P توان بر حسب کیلووات و ΔV افت ولتاژ مجاز است. در مورد مثال فوق و با فرض افت ولتاژ دو درصد، طول 100 متر برای کابل ضریب هدایت 56 برای مس، سطح مقطع کابل برابر با 6 میلی‌متر مربع خواهد شد.

جدول قطر کابل برق

پتانسیل حمل بار الکترکی توسط کابل‌ها با اندازه‌گیری قطر آنها سنجیده می‌شود. یکی از راه‌هایی که می‌توان قطر سیم و کابل را اندازه‌گیری کرد، استفاده از دستگاهی است که به همین منظور ساخته شده است.

دستگاه اندازه‌گیری قطر سیم و کابل، سوراخ‌های متعددی دارد که می‌توانید با قرار دادن سیم یا کابل مورد نظر روی آنها و پیدا کردن سوراخی مناسب با سیم و کابل خود، قطر را به دست آورید.

کولیس، دستگاه دیگری است که می‌توان از آن برای به دست آوردن قطر سیم و کابل کمک گرفت. کافیست کابل را داخل گیره‌های کولیس بگذارید و پس از کنار زدن گیره متحرک دستگاه، عدد نوشته شده را که در واقع همان قطر کابل است بخوانید. قطر سنج لیرزی هم برای به دست آوردن قطر کابل و سیم استفاده می‌شود.

جدول قطرهای رایج کابل های مسی و آلومینیومی در بازار

سوالات متداول روش انتخاب کابل برق

1- روش انتخاب کابل برق چگونه است؟

بطور كلي در انتخاب كابل برق بايد به نكات زير توجه نمود :

• جريان مصرفي تحت هيچ شرايطي نبايستي از جريان مجاز كابل بيشتر شود.
• از آنجا كه تعويض كابل غالباً با هزينه سنگين همراه است، لذا افزايش جريان ناشي از طرح توسعه آينده در نظر گرفته شود.
• افت ولتاژ كابل از حد مجاز زيادتر نگردد.

2- فرمول محاسبه افت ولتاژ کابل چیست؟

افت ولتاژ معمولاً بر حسب درصد بيان مي شود. براي محاسبه افت ولتاژ در يك كابل مشخص، با مراجعه به جدول شماره4، ضريب افت ولتاژ مربوط به آن را پيدا نموده و سپس با استفاده از روابط زير مي توان درصد افت ولتاژ كابل را محاسبه نمود:

V=L*P*M∆

%V/V*100=∆V

در محاسبات افت ولتاژ، معمولاً حداكثر درصد افت ولتاژ (افت ولتاژ مجاز) را براي كابلها 3 درصد درنظر  مي گيرند.