كلما طال الكابل أو زاد التيار أو صغر المقطع انخفض الجهد الواصل إلى الحمل. تحسب هذه الأداة الهبوط بدقة مقبولة للتصميم الأولي، وتقترح أقرب مقطع قياسي يحقق الحد الذي تحدده.
الدوائر الكهربائيةالفئة المستفيدة: مهندس، فني، طالبمجاني بدون تسجيل
هبوط الجهد هو الفرق بين جهد المصدر والجهد عند الحمل، ينتج من مرور التيار في مقاومة ومفاعلة الكابل. فكّر في ماء يجري في أنبوب طويل ضيق: ينخفض ضغطه تدريجيًا مع المسافة حتى يصل ضعيفًا إلى آخره.
لماذا يهم؟
الأجهزة مصممة لجهد معين؛ المحركات تسحب تيارًا أعلى عند هبوط الجهد وتسخن، والمصابيح تخفت، والإلكترونيات قد تعيد التشغيل. كما أن هبوط الجهد يعني فقد قدرة I²R في الكابل نفسه فتتحول طاقة مدفوعة الثمن إلى حرارة.
طريقة الحساب
مقاومة الموصل تساوي r = ρ/S لكل متر، حيث ρ المقاومية (نحو 0.01724 Ω·mm²/m للنحاس عند 20°C و0.02826 للألومنيوم) وتزداد مع الحرارة: ρ(T) = ρ₂₀[1 + α(T − 20)] (α ≈ 0.00393 للنحاس). عند 70°C تزيد مقاومة النحاس نحو 20% عن 20°C، وهو ما يهمله كثيرون فيتفاءلون. في النظام أحادي الطور وفي DC يمر التيار في الذهاب والعودة فيُضرب الطول بالعامل 2، وفي الثلاثي المتزن بالعامل √3 عند استخدام جهد الخط: ΔV = k·I·L·(r·cosφ + x·sinφ). الحد الثاني يمثل أثر مفاعلة الكابل ويصبح مهمًا في المقاطع الكبيرة (فوق 50 mm² تقريبًا).
الافتراضات والحدود
الحساب لحمل متزن في الحالة المستقرة، وطول الكابل في اتجاه واحد. يهمل تيار بدء المحركات وتجمع الحرارة بين الكابلات ومعاملات التصحيح للتمديد والتوافقيات. حدود الهبوط المسموح تختلف بحسب الكود ونوع الحمل (قيم شائعة 3% للإنارة و5% لغيرها)، ولذلك أدخلها بنفسك. وقيمة المفاعلة المبدئية 0.08 mΩ/m مناسبة لكوابل متعددة القلوب تقريبًا وتختلف حسب النوع.
الأخطاء الشائعة
أن يُدخل المستخدم طول الدائرة الكلي (ذهابًا وإيابًا) بينما الأداة تضربه بالعامل 2 مرة أخرى؛ أو استخدام جهد الطور في الثلاثي مع عامل √3؛ أو تجاهل أثر الحرارة والمعامل القدرة.
التطبيقات
عند تغذية مضخة على بعد 150 مترًا قد يكون التيار مقبولًا للكابل حراريًا لكن الهبوط يمنع التشغيل؛ هنا يحدد الهبوط لا التحميل الحراري المقطع المطلوب. والاختيار النهائي للكابل والقاطع يخضع للمواصفات المعمول بها وجداول التحميل والتصحيح.
متى يكون الهبوط هو القيد الحاكم؟
في الدوائر القصيرة يحكم التحميل الحراري اختيار المقطع، أما في الدوائر الطويلة (مضخات آبار، إنارة محيطية، مزارع) فيحكم الهبوط. ومن الحلول العملية رفع جهد التغذية (ثلاثي الطور بدل أحادي)، أو زيادة المقطع، أو تقليل الطول بنقل اللوحة الفرعية قرب الحمل، أو تعويض معامل القدرة لتقليل التيار. وفي مصادر DC منخفضة الجهد مثل الأنظمة الشمسية 12 أو 24 فولت يكون لهبوط 1 فولت وزن نسبي كبير، لذلك تُستخدم مقاطع أكبر بكثير مما توحي به التيارات.
عند الحمل يصل جهد 220.65 V فقط، أي هبوط 4.0662%. هذا حساب لحالة التيار المستقر ويهمل تيار البدء والتجميع الحراري والتوافقيات؛ حدود الهبوط تختلف حسب الكود (قيم شائعة 3% للإنارة و5% لغيرها) والاختيار النهائي للكابل يخضع للمواصفات المعتمدة.
هذا المثال محسوب بالحاسبة نفسها، يمكنك إدخال قيمه في الأعلى والتحقق.
الرسم التوضيحي
الجهد يتناقص على طول الكابل بسبب مقاومته ومفاعلته.
الأسئلة الشائعة
ما الطول الذي أُدخله؟
طول الكابل من اللوحة إلى الحمل في اتجاه واحد؛ الأداة تحسب الذهاب والعودة تلقائيًا.
هل أستخدم جهد الخط أم الطور في الثلاثي؟
جهد الخط (مثل 400 V) لأن المعادلة تستخدم √3 للتحويل.
هل الحد 3% ثابت؟
لا، يتغير بالكود ونوع الحمل؛ لذلك هو مدخل يمكنك تعديله.
لماذا تُقترح مقاطع قياسية؟
لأن الكوابل تُصنع بمقاطع محددة، فيؤخذ أقرب مقطع أعلى من الناتج النظري.
هل تكفي النتيجة لاختيار الكابل؟
لا، تُراجع أيضًا سعة التحميل الحراري ومعاملات التصحيح وتيار القصر حسب المواصفات.