رتبها

خطوات إختيار حجم الكابل للمشاريع الكهربائية أحياناَ يكون محل إختلاف بين المهندسين لوجود عدة وجهات نظر مع إمكانية تجاوز بعض الخطوات بحسب نوع المشروع. وكثيراً ما يعتمد المهندس في الإختيار على خبرته (لتكرار الكثير من المشاريع) أو على المعايير إلى أن يواجه تحدي جديد غير مسبوق. (يتبع)

للتوضيح، هنا أنا لا أتحدث عن إختيار نوع عزل الكابل من XLPE أو PVC أو PILC أو EPR. ولا عن نوع التسليح من SWA أو STA أو AWA أو ATA. ولا ما إذا كان الكابل محاط ب Semiconductor Tape أو Conductor Screen أو غيره. والخطوات اللي أتكلم عنها هي نفسها لموصلات النحاس والألمينيوم. (يتبع)

عندما نتحدث عن حجم الكابل فإننا نقصد المساحة المقطعية للمعدن الذي سيحمل التيار وتقاس بالميليميتر مربع mm2. الموضوع مهم لأننا كمهندسي كهرباء نمد الكابلات بكثرة ولمسافات طويلة، فأي زيادة غير ضرورية لحجم الكابل سترفع تكلفته بشكل كبير وتزيد من وزن نقله وصعوبة التعامل معه (يتبع)

أحجام الكابلات المتوفرة في السوق تتبع المعيارة IEC 60228 وهي ظاهرة هنا. كمهندسين نختار منها الحجم المناسب فقط. فلن تجد كابل بحجم 1.3mm2 مثلاً فتذهب للحجم اللي بعده وهو 1.5 (يتبع)

تنقسم الخطوات الرئيسية لإختيار حجم الكابل إلى:
١- تحديد مقدار التيار الذي سيمر في الكابل
٢- حساب هبوط الجهد على الكابل
٣- حساب تحمل الكابل لتيار القصر
طبعاً من البديهي أن تعرف أن تحديد الجهد الي سيحمله الكابل هو الخطوة صفر، فكابلات الجهد المنخفض تختلف عن المتوسط والمرتفع. (يتبع)

تذكر أن النحاس والألمنيوم هي مجرد مواد وستبقى نحاس وألمنيوم سواءاً صنعت الكابل الشركة ألف أو الشركة باء. لكن يختلف الكابل ذو الظفائر Stranded عن الكابل الصلب، فحدد أي نوع ترغب فيه من البداية. (يتبع)

نبدأ في الخطوة الأولى وهي تحديد الحجم المبدئي للكابل المطلوب بناءاً على مقدار التيار الذي سيمر فيه. أي أنك يجب أن تعرف ماهية الحمل Load الذي سيغذيه الكابل ومقدار تيار الحمل في الحالة السليمة. بعدها ممكن تعتمد على ٣ طرق لتحديد حجم الكابل (يتبع)

إما أن تلجأ للقاعدة التقريبية السريعة (غير الهندسية) بإعتبار أن أقصى تيار يتحمله أي كابل هو ستة أضعاف حجمه. مثلاً، كابل حجمه 2.5mm2 لا يجب أن يمر فيه أكثر من 15 أمبير (6 ضرب 2.5). فإن كان تيار الحمل 13A فالكابل مناسب، أما إن كان أكثر من 15A فعليك الذهاب للحجم الذي يليه. (يتبع)

طبعاً هذه الحسبة ليست علمية وأحيانا ليست عملية، لكنها تساعد في التأكد السريع من تصاميم المتعاقدين بأقل وقت ممكن. الطريقة الثانية هي بإستخدام الحسابات. هناك معادلات كثيرة للوصول للنتيجة المرجوة كمعادة تيار الصهر Fusing Current وغيرها، والتصحيح لدرجات الحرارة والضغط المختلفة.(يتبع)

طبعاً ما راح أفصل وأشرح الطرق الحسابية والمعادلات عشان ما تحظر حسابي 😬.
الطريقة الثالثة والأهم واللي يستخدمها جميع المهندسين هي بجداول الكابلات التي يوفرها مُصنع الكابلات. إفتح الكاتالوج الخاص بأي شركة تصنيع للكابلات وسترى جداول تعطي التيار المقنن لكل حجم من الكابلات. (يتبع)

مهم جداً إنك تختار الجدول الصحيح المطابق لإستخدامك. فالجداول هذه تختلف بآختلاف مقدار الجهد على الكيبل، نوع مادة العزل (مثل XLPE أو PVC) ونوع تسليح الكيبل وأحياناً أمور أخرى. (يتبع)

طبعاً طريقة عرض المعلومة ممكن تختلف من مصنع لآخر، لكن الجميع راح يذكروا قيمة التيار المقنن للكابل إذا ما أُستخدم تحت الأرض أو على السطح. لكن قيمة التيار هذه ستكون عند درجة حرارة وعمق معين وستختلف بإختلاف البيئة وطريقة مد الكابل. (يتبع)

مُصنع الكابل سيوفر جداول إضافية فيها قيم تُعرف بمعاملات خفض التقنين Derating Factors. كيف يتم إستخدامها؟ لنقل أن تيار الحمل 28A وأنت قررت تمد الكيبل تحت الأرض، بالتالي إخترت كابل حجمه 4mm2 لأنه يتحمل تيار مقنن لحد 42A حسب الجدول اللي شفناه فوق. (يتبع)

تروح لجداول تقليل التقنين وتشوف أن درجة الحرارة تحت الأرض توصل ل 50C (مثلا) بالتالي تاخذ معامل تقليل التقين لحرارة الأرض 0.85، وعمق دفن الكابل هو 1 متر بالتالي تاخذ المعامل 0.95، ومقاومة التربة 200 فتأخذ المعامل 0.8. بعدين تضرب المعاملات هذه ببعضها:
0.85 x 0.95 x 0.8=0.646
(يتبع)

أي أن تقنين الكابل سيقل بنسبة 0.646% بسبب الظروف اللي راح تستخدم الكابل فيها. فبدل من أن يتحمل الكابل 42A راح يتحمل:
42A x 0.646 = 27.13A.
إذاً هذا الكابل غير مناسب لأن تيار الحمل أعلى من التيار اللي يتحمله الكابل، فتذهب لحجم كابل أعلى بدرجة 6mm2 وتعيد نفس الخطوات للتأكد. (يتبع)

طبعاً فيه معاملات متعددة لخفض التقنين راح تلاقيها مذكورة في كاتالوج المُصنع. غير المعاملات اللي ذكرناها فوق، فيه معاملات تتعلق بطريقة مد الكابل بالنسبة لغيره من الكابلات المحيطة كالمذكورة هنا. (يتبع)

بعد تحديد حجم الكابل المطلوب لتحمل التيار، علينا نتأكد أن الجهد اللي راح يظهر للحمل Load في نهاية الكابل مناسب لنا. فالكابل في نهاية المطاف له مقاومته الخاصة اللي ستتسبب بخفض الجهد الداخل عليه. فإذا كان الجهد عند المصدر هو 240V فالجهد عند الحمل على نهاية الكابل سيكون أقل. (يتبع)

عليك إنك ترجع للمعيار المتبع في بلادك/مؤسستك لتعرف مقدار الإنخفاض في الجهد المسموح فيه عند الحمل. فالمعياران NEC و IEC لا يسمحان بإنخفاض الجهد بأقل من 3% للكثير من التطبيقات. أن أنه إذا كان جهد المصدر 240V فجهد الحمل يجب ألا يقل عن 232V. (يتبع)

طبعاً ممكن تحسب قيمة الإنخفاض في الجهد من ممانعة الكيبل اللي يوفرها المصنع، لكن المهندسين يعتمدوا على مقدار إنخفاض الجهد التقريبي اللي يوفره المُصنع لكل حجم كابل على حدى في نفس الجدول (كالصورة) أو في جدول مختلف. وتتوفر قيمة إنخفاض الجهد بالميلي فولت mV لكل متر لكل أمبير. (يتبع)

مثلاً، كيبل بحجم 50mm2 من الجدول السابق ممدود بطول 50 متر تحت الأرض سينخفض الجهد فيه بمقدار 0.87mV لكل متر لكل أمبير. فإذا كان التيار المار فيه هو 50A فإن الجهد عليه سينخفض بمقدار:
0.87mV x 50 x 50 = 2.175V
أو 0.9% من 240V وهو مسموح فيه حسب المعايير. (يتبع)

أخيراً التحقق أن الكيبل سيتحمل تيار القصر Short Circuit Current بدون ما يحترق حتى يتم فصل الدائرة. بالتالي تحتاج تعرف قيمة تيار القصر حسابياً عند النقطة اللي راح يغذيها الكابل، ثم العودة لجداول تيار القصر (بالkA) مع مدة تحمل الكابل لهذا التيار لكل حجم كابل مختلف كالظاهر هنا(يتبع)

بعض المصنعين يوفر هذه المعلومة على شكل رسم بياني تعطي المدة الزمنية لتحمل الكابل لتيار القصر على المحور الأفقي مع مقدار تيار القصر على المستوى العمودي. عليك إنك تتأكد أن الكابل راح يتحمل مرور تيار القصر خلاله طوال المدة الزمنية اللازمة لفتح الدائرة.(يتبع)

فيه عدة نقاط ما راح أتكلم عنها في هذا الثريد لكني ذكرتها في تغريدات متفرقة مثل عدد القلوب في كل كابل وطريقة تشكيلها. وطبعاً ما راح أغطي خطوط النقل الهوائية لأن فيها تفاصيل إضافية (يتبع).

ولا تنسى نقطة فصل الكابلات الحاملة للقدرة عن كابلات التحكم وغيره.
#هندسة_كهربائية

التصنيفات

المزيد من هذا الكاتب

مواضيع ذات صلة

الأكثر اعجابا

التصنيفات

المزيد من هذا الكاتب

مواضيع ذات صلة

الأكثر اعجابا

فك الثريد