جریان مجاز کابل ؛ تأثیر دمای محیط و تجمع بر انتخاب سایز
جریان مجاز سیم و کابل به چه معناست؟
جریان مجاز (یا آمپاسیتی کابل) به حداکثر جریانی گفته میشود که یک سیم یا کابل میتواند به طور پیوسته از خود عبور دهد بدون آنکه دمای هادی و عایق آن از محدودهی ایمن فراتر رود. این میزان جریان در شرایط استاندارد محیطی تعیین میشود. برای مثال، در مقررات برق معمولاً فرض بر این است که کابل در هوای آزاد با دمای ۳۰ درجهی سانتیگراد نصب شده و بهخوبی تهویه میشود . تحت این شرایط، کابل میتواند جریان نامی خود را عبور دهد بدون اینکه دمایش از مثلاً ۷۰ درجه (حداکثر دمای مجاز عایق PVC) تجاوز کند . اگر شرایط نصب یا محیطی از این حالت استاندارد فاصله بگیرد (مثلاً دمای محیط بالاتر رود یا کابلها در فضای بسته و کنار هم قرار گیرند)، میزان جریان مجاز واقعی کاهش مییابد. در ادامه به دو عامل مهم که باعث کاهش (یا اصلاح) جریان مجاز میشوند میپردازیم: دمای محیط و تجمع کابلها.
تأثیر دمای محیط بر جریان مجاز کابلها
دمای محیطی که کابل در آن کار میکند تأثیر مستقیمی بر ظرفیت حمل جریان کابل دارد. هرچه محیط اطراف کابل گرمتر باشد، دفع حرارت از سطح کابل سختتر انجام میشود و کابل زودتر به حداکثر دمای مجاز خود میرسد. به همین دلیل برای دماهای محیطی بالاتر از مقدار مبنا، باید ضریب اصلاح دما اعمال شود تا جریان مجاز کابل کاهش یابد . این ضریب که گاهی ضریب دما یا ضریب کاهش حرارتی نامیده میشود، عددی کمتر از ۱ (برای دماهای بالاتر از مبنا) یا گاهی کمی بیشتر از ۱ (برای دماهای پایینتر از مبنا) است و نشان میدهد که چه نسبتی از جریان نامی را میتوان در آن دما عبور داد.
برای مثال، در استانداردهای مرجع اگر دمای مبنا ۳۰°C در نظر گرفته شود، در دمای محیط ۴۰°C ضریب تصحیح حدود ۰٫۷۵ تعیین شده است . این بدان معناست که کابل در هوای ۴۰ درجه تنها مجاز است حدود ۷۵٪ جریان نامی خود را عبور دهد. به بیان دیگر اگر یک کابل طبق جدول در ۳۰°C بتواند ۲۰ آمپر را تحمل کند، در ۴۰°C حداکثر حدود ۱۵ آمپر را میتواند عبور دهد بدون آسیب دیدن عایق. همینطور در دماهای بالاتر، مثلاً ۵۰° یا ۶۰° سانتیگراد، ضرایب اصلاح به ترتیب کوچکتر (مثلاً حدود ۰٫۶۰ و ۰٫۵۰) خواهند بود که کاهش شدیدتری در جریان مجاز را الزام میکنند . از سوی دیگر، در محیطهای خنکتر از مبنا ممکن است ضریب اصلاح کمی بیشتر از ۱ باشد (مثلاً در ۲۰°C ~ 1.1)، یعنی کابل میتواند کمی بیش از جریان نامی استانداردش را بدون مشکل تحمل کند【5†】. البته معمولا طراحیها روی بدترین حالت (گرمترین دمای محیط پیشبینیشده) انجام میشود و افزایش جریان در هوای سرد چندان مورد توجه نیست.
نحوه بهکارگیری ضریب دما: در عمل برای لحاظ کردن اثر دمای محیط، ابتدا جریان مورد نیاز مدار را محاسبه یا تعیین میکنند. سپس با توجه به بیشینه دمای محیط محل نصب کابل، ضریب تصحیح مناسب را از جداول استاندارد استخراج میکنند . اگر این ضریب را $K_T$ بنامیم، آنگاه برای انتخاب کابل باید جریان مصرفی تقسیم بر این ضریب شود تا جریان پایه مورد نیاز به دست آید . سپس کابلی انتخاب میشود که جریان مجاز نامی آن (در شرایط ۳۰°C) حداقل برابر با آن جریان پایه باشد. به عنوان نمونه، اگر وسیلهای ۳۰ آمپر جریان میکشد و ضریب دما برای محیط کار آن ۰٫۸ است، باید کابلی انتخاب شود که در کاتالوگ یا جدول استاندارد جریان مجازش حداقل $۳۰/۰٫۸ = ۳۷٫۵$ آمپر باشد. بدین ترتیب کابل انتخابی حتی در دمای محیط واقعی (که ۲۰٪ گرمتر از حالت استاندارد است) توان عبور ۳۰ آمپر را به شکل ایمن خواهد داشت. در سوی مقابل، میتوان گفت جریان مجاز نهایی کابل در آن دمای بالا برابر است با جریان نامیاش ضربدر ۰٫۸ (همان ۳۰ آمپر)
تأثیر همجواری و تجمع کابلها بر جریان مجاز
قرار گرفتن چندین کابل در کنار یکدیگر (در یک لوله، سینی کابل یا یک دسته) نیز بر ظرفیت حمل جریان هر کابل اثر منفی میگذارد. هنگامی که کابلها چسبیده به هم هستند، حرارت تولیدی آنها به سختی دفع شده و کابلهای مجاور یکدیگر را گرم میکنند. به این پدیده اثر همجواری یا تجمع کابل گفته میشود. برای در نظر گرفتن این اثر، از ضریب تصحیح همجواری (یا ضریب تجمع) استفاده میشود که معمولاً آن را با $K_n$ نمایش میدهند . هرچه تعداد کابلهای کنار هم بیشتر باشد و فاصلهی بینشان کمتر باشد، این ضریب کوچکتر (بدتر) خواهد شد . جنس عایق کابلها، نحوه چیدمان (مثلثی، تخت در یک لایه، چندلایه) و حتی دمای محیط نیز بر مقدار این ضریب موثر است . جداول استاندارد برای شرایط مختلف (تعداد کابل و نوع آرایش) ضرایب مشخصی ارائه میدهند .
به عنوان نمونه، جدول زیر ضرایب همجواری کابلهای مسی با عایق PVC در آرایش مثلثی را طبق استاندارد ملی ایران شماره ۱۰۵۱ نشان میدهد :
| تعداد کابلهای همجوار (مدارهای یکفاز یا سهفاز کنارهم) | ضریب تصحیح همجواری ( $K_n$ ) |
|---|---|
| ۱ (تنها) | 1٫00 (بدون کاهش) |
| ۲ کابل کنارهم | 0٫90 |
| ۳ کابل کنارهم | 0٫80 |
| ۴ کابل کنارهم | 0٫75 |
| ۵ کابل کنارهم | 0٫70 |
| ۶ کابل کنارهم | 0٫65 |
| ۷ کابل کنارهم | 0٫60 |
| ۸ کابل کنارهم | 0٫55 |
همانطور که مشاهده میشود، مثلاً حضور ۳ کابل مجاور هم جریان مجاز هر یک را به ۸۰٪ مقدار پایه کاهش میدهد، یا ۷ کابل کنار هم فقط حدود ۶۰٪ جریان نامی را بدون مشکل تحمل میکنند . در کاربرد عملی، اگر مثلاً در یک لوله PVC قرار است سه رشته کابل فاز مجزا برای سه مدار مختلف کشیده شود، باید جریان مجاز هر کدام را با ضریب ۰٫۸ در نظر گرفت و متناسب با آن سایز کابل را بزرگتر انتخاب کرد. فرمول کلی استفاده از ضریب همجواری مشابه ضریب حرارت است: یا جریان مجاز نهایی = جریان نامی جدول × $K_n$ (برای محاسبه تحمل کابل در شرایط همجواری مشخص) یا برای انتخاب کابل بر اساس نیاز مصرف، جریان مصرفی را بر ضریب همجواری تقسیم کنید تا جریان نامی مورد نیاز به دست آید . سپس کابلی انتخاب شود که آن جریان نامی را تأمین کند. برای مثال اگر ۲ کابل کنار هم داریم و هر کدام باید ۲۰ آمپر را تأمین کنند، لازم است کابلی برگزینیم که جریان نامی حداقل $۲۰/۰٫۹ = ۲۲٫۲$ آمپر را داشته باشد تا در کنار کابل دیگر دچار مشکل حرارتی نشود.
نکته: ضرایب اصلاح دما و همجواری را باید همزمان اعمال کرد اگر کابل در شرایطی کار میکند که هر دو عامل وجود دارند. به عنوان مثال کابلهایی که در یک سینی کنار یکدیگر در یک فضای صنعتی گرم نصب شدهاند، باید ابتدا ضریب همجواری مناسب تعدادشان و سپس ضریب حرارتی متناظر با دمای محیط آن فضا لحاظ شود. در عمل، کوچکترین ضریب حاصلضرب آنها تعیین میکند چه مقدار از جریان نامی کابل قابل استفاده است.
اهمیت طول کابل و افت ولتاژ در انتخاب سایز کابل
عامل مهم دیگری که در انتخاب سطح مقطع کابل (بهویژه در پروژههای ساختمانی و کاربردهای خانگی/تجاری) باید در نظر گرفته شود طول کابل و افت ولتاژ آن است. هر کابل به دلیل مقاومت اهمی هادی، هنگام عبور جریان دچار افت ولتاژ میشود؛ یعنی ولتاژ در طول کابل کاهش مییابد. اگر کابل خیلی بلند باشد یا جریان زیادی از آن عبور کند، این افت ولتاژ میتواند از حد مجاز فراتر رود و باعث کار نکردن صحیح دستگاهها یا هدررفت انرژی شود. طبق مقررات ملی برق ایران معمولاً حداکثر افت ولتاژ مجاز از منبع تا دورترین مصرفکننده حدود ۵٪ ولتاژ نامی در نظر گرفته شده است . برای سیمکشی داخل ساختمانها اغلب توصیه میشود افت ولتاژ مدارهای روشنایی و پریزها بیش از حدود ۳٪ نباشد تا لوازم برقی با توان نامی خود کار کنند . به طور خلاصه، هرچه کابل بلندتر باشد یا جریان بیشتری بکشد، باید سطح مقطع بزرگتری انتخاب شود تا افت ولتاژ در محدودهی قابل قبول باقی بماند.
جداول انتخاب سطح مقطع بر اساس جریان و مسافت: برای ساده کردن انتخاب کابل از نظر افت ولتاژ، جدولهایی تهیه شده است که به ازای ترکیبهای مختلف جریان و طول کابل، کوچکترین سطح مقطع مناسب را پیشنهاد میکنند . در این جداول معمولاً سطرهای بالا نشاندهندهی متراژ (مثلاً ۲۰m، ۵۰m، ۱۰۰m، …)، و ستونهای چپ نشاندهندهی سطح مقطعهای استاندارد (مثلاً ۱٫۵، ۲٫۵، ۴، ۶، … میلیمتر مربع) برای کابل مسی و آلومینیومی است . اعداد داخل جدول جریان مجاز قابل عبور در آن ترکیب طول و سطح مقطع را نشان میدهند . با استفاده از چنین جدولی میتوان به سرعت تشخیص داد برای یک جریان مشخص در یک فاصلهی معین چه کابلهایی جوابگو هستند. به عنوان مثال، ممکن است در جدولی دیده شود که یک کابل مسی ۱۰ میلیمتر مربع در مسافت ۱۰۰ متر میتواند حدود ۵۰ آمپر را منتقل کند و همین عملکرد را یک کابل آلومینیومی ۱۶ میلیمتر مربع نیز در همان فاصله دارد . این یعنی اگر نیاز به ۵۰ آمپر در ۱۰۰ متر باشد، یا باید کابل مسی نمره ۱۰ یا کابل آلومینیومی نمره ۱۶ استفاده شود (چون رسانایی آلومینیوم کمتر است باید سطح مقطع بزرگتری نسبت به مس انتخاب کرد). مثال عملی دیگر: یک سیم مسی ۱٫۵mm² برند خراسان به طول ۱۰۰ متر حدود ۷ آمپر را بدون افت ولتاژ غیرمجاز عبور میدهد؛ چنانچه نیاز به ۸ آمپر جریان در همین فاصله باشد، باید از سیم مسی ۲٫۵mm² (و یا کابل آلومینیومی ۴mm²) استفاده نمود . این نمونه به خوبی نشان میدهد که چرا برای مسافتهای طولانیتر معمولاً سایز کابل را یک پله افزایش میدهند حتی اگر از نظر تحمل حرارتی کابل ۱٫۵mm² کافی به نظر برسد – چرا که افت ولتاژ محدودکننده میشود. بنابراین همواره علاوه بر جریان مجاز حرارتی کابل، افت ولتاژ را نیز محاسبه کنید. فرمول کلی افت ولتاژ $ΔV = I \times R_{سیم} \times L$ (برای یک مسیر رفت) است که بسته به تکفاز یا سهفاز بودن باید اصلاح شود. معمولا برای سادهسازی، درصد افت ولتاژ مجاز را در ابتدای طراحی معلوم میکنند (مثلاً ۳٪) و سپس با محاسبات یا جداول، سطح مقطع لازم تعیین میگردد .
نکته: در کاربردهای خانگی و تجاری معمول، استانداردها فرض میکنند حداکثر دمای هادی کابلهای برق ساختمان ۷۰°C و دمای محیط ۲۰ یا ۳۰°C است . همچنین برای طول کابل داخل ساختمان افت ولتاژ ۳~۴٪ توصیه میشود . با رعایت این اصول، جدولهای جریان مجاز ارائه شده توسط تولیدکنندگان (یا موجود در مقررات ملی) قابل اطمینان خواهند بود. در عین حال اگر پروژهای شرایط خاص داشت (مثلاً محیط بسیار گرم یا طول کابل بسیار زیاد)، حتماً باید با محاسبات دقیقتر و شاید یک درجه بزرگتر گرفتن کابلها حاشیه اطمینان ایجاد کرد.
مقایسه و معرفی برندهای مطرح سیم و کابل در بازار ایران
پس از محاسبهی فنی و تعیین سایز مناسب کابل، نوبت به انتخاب برند و خرید کابل میرسد. استفاده از کابلهای غیراستاندارد و نامعتبر میتواند باعث بروز مشکلاتی مانند داغ شدن بیش از حد، آتشسوزی یا عمر کوتاه شبکه برق شود . خوشبختانه در بازار ایران چندین برند معتبر سیم و کابل فعال هستند که محصولات آنها مطابق استانداردهای ملی و بینالمللی تولید میشود و از کیفیت مرغوبی برخوردار است . از جمله بهترین و پرفروشترین برندهای سیم و کابل ایرانی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
-
سیم و کابل خراسان افشارنژاد – از قدیمیترین تولیدکنندگان (تأسیس ۱۳۴۵) با طیف گسترده محصولات و کیفیت بسیار بالا .
-
سیم و کابل کرمان – تولیدکننده باسابقه (از ۱۳۶۳) با فناوری مدرن که به کیفیت محصولاتش شهرت دارد .
-
سیم و کابل همدان – شرکتی معتبر (تأسیس ۱۳۶۱) که انواع سیم و کابل ساختمانی و صنعتی را با استانداردهای روز عرضه میکند .
-
سیم و کابل یزد – از برندهای باسابقه (از ۱۳۵۹) که سالانه حجم بالایی سیم و کابل استاندارد تولید و به بازار داخلی و خارجی عرضه مینماید.
-
سیم و کابل ابهر (آرین ابهر) – تولیدکنندهای جوانتر (شروع فعالیت ۱۳۸۳) که با تکیه بر تکنولوژی پیشرفته محصولات باکیفیتی ارائه کرده است .
-
البرز الکتریک نور – از برندهای خوشنام در کابلهای ساختمانی و صنعتی که کیفیت و ایمنی را سرلوحه کار خود قرار داده است .
-
سیمین صنعت رسانا – از جمله برندهای جدیدتر و روبهرشد که انواع سیم و کابلهای مسی و آلومینیومی را با تأییدیه توانیر و استاندارد ملی تولید میکند. این شرکت (تأسیس ۱۴۰۰) با برند تجاری «موج» وارد بازار شده و به دلیل رعایت استانداردها و قیمت رقابتی، محبوبیت زیادی کسب کرده است .
تمامی برندهای فوق و چندین نام معتبر دیگر (مانند راد افشان سحر، سیمکو، افلاک خراسان، مغان، اعتماد البرز و …)، محصولات خود را تحت نظارتهای کیفی دقیق تولید میکنند. با این حال توصیه میشود برای خرید حتماً به فروشگاهها یا نمایندگیهای معتبر مراجعه کنید تا از اصالت کالا و استاندارد بودن آن مطمئن شوید . همچنین به درج نشان استاندارد ملی ایران، نام یا کد شناسایی تولیدکننده روی روکش کابل، و سلامت ظاهری عایق و هادی توجه کنید . کابل استاندارد علاوه بر جنس مس خالص (یا آلومینیوم مرغوب)، باید سطح مقطع واقعی مطابق اعلام داشته باشد؛ برخی کابلهای متفرقه ممکن است قطر هادی کمتر از حد استاندارد و در نتیجه مقاومت الکتریکی بالاتر (و افت ولتاژ بیشتر) داشته باشند که خطرناک است.
جمعبندی و توصیه نهایی
انتخاب صحیح سیم و کابل یکی از مهمترین مراحل در اجرای تأسیسات برقی ایمن و کارآمد است. برای این منظور:
-
گام اول: جریان برق مصرفی تجهیزات یا مدار را مشخص کنید (از روی توان وسایل یا جداول طراحی).
-
گام دوم: شرایط محیط نصب را بررسی کنید. دمای محیط، نحوهی نصب (هوای آزاد، داخل لوله، دفن در خاک) و تعداد کابلهای هممسیر را در نظر بگیرید. ضرایب اصلاح مناسب را از استاندارد ملی یا جدولهای کارخانه سازنده استخراج کنید و در محاسبات لحاظ نمایید (کاهش جریان مجاز کابل با دمای بالاتر و تجمع کابلها را جدی بگیرید) .
-
گام سوم: بر اساس جریان اصلاحشده (تقسیم بر ضرایب) یک سطح مقطع اولیه برای کابل انتخاب کنید که از نظر حرارتی پاسخگو باشد .
-
گام چهارم: طول مسیر کابلکشی و افت ولتاژ را محاسبه کنید. اگر افت ولتاژ بیش از حد مجاز (مثلاً بیش از ۵٪) میشود، سطح مقطع را یک پله بزرگتر کنید تا مقاومت اهمی کمتر و افت ولتاژ کاهش یابد . همیشه بررسی کنید که افت ولتاژ در طولانیترین مسیر مدار در محدوده قابل قبول باشد.
-
گام پنجم: از بین برندهای استاندارد، کابلی را انتخاب کنید که هم مشخصات فنی مورد نیاز شما را داشته باشد و هم از لحاظ کیفیت ساخت مطمئن باشید. به برچسبها و حکشدگیهای روی کابل دقت کنید تا محصول تقلبی نخرید . قیمت سیم و کابل باکیفیت ممکن است کمی بالاتر باشد ولی در عوض طول عمر و ایمنی شبکه برق شما تضمین خواهد شد.
با رعایت موارد بالا، میتوانید مطمئن باشید که سیستم برقی شما طبق مقررات ملی برق ایران طراحی شده و تمامی پرسشهای متداول در زمینه انتخاب سیم و کابل – از جمله تاثیر دمای محیط، شرایط نصب (تجمع کابلها) و سایر عوامل – را مدنظر قرار دادهاید. چنین سیستمی بهرهوری بالا، تلفات کم و مهمتر از همه ایمنی کافی در برابر اضافهبار و حریق خواهد داشت. اکنون شما راهنمای کاملی در اختیار دارید که از صفر تا صد انتخاب و خرید سیم و کابل را پوشش میدهد و امیدواریم که کاملترین مقاله اینترنت در این زمینه را مطالعه کرده باشید.
https://prosazeh.com/UW98B6
کپی آدرس
