-->
Electricity Encyclopedia Electricity Encyclopedia
recent

آخر المشاركات

recent
random
جاري التحميل ...
random

حساب قيمة الهبوط فى الجهد وتيارات القصر لكابلات القدرة

حساب قيمة الهبوط فى الجهد وتيارات القصر لكابلات القدرة


    سنتناول فى هذا المقال بالتفصيل الطرق المختلفة لحساب قيمة الهبوط فى الجهد وحسابات تيارات القصر بالنسبة لكابلات القدرة 

    حساب قيمة الهبوط في الجهد

    لكي تستقر التغذية الكهربائية فلابد أن تكون قيمة الجهد تقريبا واحدة عند كل المشتركين ولكن أحيانا يحدث ما يسمى انخفاض الجهد عن المسموح بسبب تغير نظام الأحمال الكهربائية وتغير نظام التغذية وكذلك عن طريق توصيل الأحمال بصورة عشوائية حيث إن انخفاض الجهد يؤدى إلي زيادة الفقد وسخونة في الكابلات يؤدى  إلي فشل تشغيل كثير من الأجهزة وأيضا عند زيادة الجهد يوثر على المواد العازلة و بمرور الزمن تنهار تلك العوازل مسببه مشاكل كثيرة  ولذلك عند اختيار الكابل دون الالتفات لهذا العامل قد يؤدى إلى انخفاض الجهد في نهاية الكابل خاصة مع تحميل الكابل ويتم حساب الانخفاض في الجهد بقسمة الفرق بين جهد الإرسال (بداية الكابل) وجهد الاستقبال (نهاية الكابل) على جهد الإرسال. وينشأ الانخفاض نتيجة لمرور تيار كهربي في كابل التغذيةوقد ينشأ نتيجة لنقل قدرة كهربية كبيرة لمسافات طويلة انخفاض في الجهد أكبر من الحد المسموح مما ينتج عنه انخفاضا في جهد التشغيل عند نقطة الاستقبال  ولذلك نجد إن طول الكابل  من العوامل المؤثرة علي حدوث انخفاض في الجهد ولتقليل الانخفاض في الجهد إلى الحد المسموح به يمكن زيادة مساحة مقطع الكابل المستخدم حيث إن انخفاض الجهد هو الفرق بين الجهد الفعلي وجهد التشغيلV0   حيث إن  ΔV =V – Vn
    و تنص بعض النظم القياسية علي أن يسمح بانخفاض الجهد لقيم محدده مثلا من 5% إلي 10% في حالة المحركات والتجهيزات الكهربائية ومن 2.5% إلي 5% في حالة دوائر الإنارة وأفضل الطرق لتفادى حدوث انخفاض في الجهد كالأتي :
    1-    العمل علي  تقليل الأحمال بتوزيع الأحمال علي دوائر أخري
    2-     اختيار مقاطع كابلات مناسبة بزيادة مساحة المقطع أو زيادة عدد الموصلات
    3-    تقليل طول الموصل باختيار اقصر مسار له
    4-    تقليل درجة حرارة الموصل بعدم مرور في مسارات  ترتفع بها درجة الحرارة
    ويوجد بعض الجدول تستخدم لحساب الانخفاض في الجهد للكابل على أساس كل موصل على حدة ويحسب عادة بالملي فولت لكل أمبير لكل متر من طول الكابل
    ويتم حساب الانخفاض في الجهد بأكثر من طريقة وسوف نوضح بعضها مع الأمثلة القادمة

    الطريقة الأولى لحساب قيمة الهبوط فى الجهد

    ويتم ذلك عن طريق ضرب قيمة التيار في قيمة الممانعة في طول الكابل
     ونوضح ذلك من خلال المثال القادم حيث لو كان لدينا موتور كهربائي  قدرته 70 ك واط  موصل بطريقة ستار/ دلنا يعمل بجهد 415 فولت وطول الكابل هو 50 متر فما هو تيار التشغيل له وكذلك الانخفاض في الجهد
    التيار = القدرة / الجهد * معامل القدرة *√3
     تيار التشغيل الطبيعي= 70 / (3√ *0.415 *0.8 ) = 121 أمبير
    ومن جدول الكابلات نجد أن 121امبير يتحمله كابل مساحة مقطعه 50مم بعزل pvc  وممانعة الكابل هي 0.4718 أوم وحيث إن الموتور يعمل بطريقة (ستار/ دلتا) فيكون تيار بدء التشغيل هو =121 *4 =484 أمبير
    ولحساب الانخفاض في الجهد نطبق القانون الآتي
    الانخفاض في الجهد = الطول * التيار * الممانعة
    قيمة الانخفاض في الجهد = (50 *484 *0.4718)  /1000 = 11.39
    نسبة قيمة الانخفاض بالجهد  = قيمة الانخفاض بالجهد / قيمة الجهد المستخدم
    نسبة قيمة الانخفاض بالجهد  = 11.29 / 400 = 0.028  *100 = 2.8%
    فنجد أن القيمة 2.8% اقل من 5% وهي قيمة مسموح بها

    الطريقة الثانية لحساب قيمة الهبوط فى الجهد

    بضرب التيار في طول الكابل وضرب النتيجة في انخفاض الجهد النسبي mv/A /m
     من الجدول نجد إن الكابل 50 مم ونسبة الانخفاض النسبي له هي 0.187mv/A /m
    الانخفاض في الجهد = التيار * طول الكابل * الانخفاض النسبي /1000
    الانخفاض في الجهد = 484 *50 *0.817 /1000 = 19.73
    الانخفاض في الجهد = 400/ 19.73 =  0.493 * 100  = 4.93%

    الطريقة الثالثة  لحساب قيمة الهبوط فى الجهد

    يتم استخدام القانون المباشر في حالة الوجه الواحد و الثلاث أوجه
    في حالة الوجه الواحد
    V% =[( 200 *p *I *L * COSΦ) /( A * V) ] Δ           ا فاز
    في حالة الثلاث أوجه
    V% =[( 173 *p *I *L * COSΦ) /( A * V) ] Δ             3 فاز
    حيث  تمثل طول الكابل بالمتر و تمثل مقاومة النوعية حيث تساوى 0.0178 للنحاس وتساوى 0.0294 للألمونيوم و  يمثل التيار و  تمثل الفولت و A تمثل حجم الكابل
    مثال للتوضيح
    سخان كهربائي يعمل عند جهد 220 فولت وقدرته 6 ك واط ومعامل قدرة 1 وكانت المسافة بين السخان ولوحه التوزيع 20 متر فما هي مساحة مقطع الموصل المناسب له
    أولا نجد إن الجهد المستخدم جهد أحادي الأوجه 220 فولت فيتم حساب التيار  كالأتي :
    التيار = القدرة / (الفولت * معامل القدرة) = 6*1000 / 220 *1 = 27.2 أمبير
    من خلال جدول الكابلات نجد إن انسب كابل نحاس سنجل فاز حجمه هو 6 مم2
    نأتي ألان لتأكد من قيمة الانخفاض في الجهد بتطبيق القاعدة الآتية
    V% =[( 200 *p *I *L * COSΦ) /( A * V) ] Δ
    الانخفاض في الجهد =( 200 * 0.0178 *27.2 *  20 *0.8) /( 220 *6 )= 1.46
    ونجد إن تلك النسبه1.46% أقل من 2.5% فان اختيار الكابل سليم أما لو كانت القيمة اكبر من 2.5 يتم  اخذ الكابل الثاني وهو 10 مم2
    مثال أخر لحساب قيمة الانخفاض في الجهد
    حمل كهربائي قدرته 6 ك واط يعمل علي جهد 230 فولت وتم ربط هذا الحمل بمصدر التيار بواسطة كابل مساحة مقطعة 16 مم2 وطوله 24 متر
    حساب قيمة التيار المار بالحمل = القدرة / الجهد * معامل القدرة
    قيمة التيار المار بالحمل = 6 / 0.230 * 0.8 = 32 أمبير
    من خلال جدول كابلات نجد إن كابل مساحة  مقطعة 16 مم2 يناسب  ذلك التيار ونحدد من الجدول أيضا قيمة الانخفاض النسبي للجهد وكانت 2.9

    قيمة انخفاض في الجهد =( قيمة الانخفاض النسبي * التيار * الطول) / 1000
    قيمة انخفاض في الجهد =( 2.9 * 32 * 24) / 1000 =  2.125 فولت
    ولحساب أقصي طول مسموح به  لكي لا يحدث انخفاض في الجهد
    في حالة العمل علي وجه واحد بجهد 240 فولت
    نسبة الانخفاض في الجهد هي 2.5% من جهد التشغيل
    نسبة انخفاض في الجهد = 240* 0.025 = 6 فولت بالزيادة أو النقصان
    في حالة العمل علي وجه واحد بجهد 415 فولت
    نسبة الانخفاض في الجهد هي 2.5% من جهد التشغيل
    نسبة انخفاض في الجهد = 415* 0.025 = 10.3 فولت بالزيادة أو النقصان
    أقصي طول للكابل = نسبة انخفاض الجهد *1000 / نسبة الانخفاض النسبي * التيار

    الطريقة الرابعة بمعلوميه تيار القصر

    من خلال المثال القادم نوضح طريقه حساب الانخفاض في الجهد
    يوجد محول توزيع بقدرة 1000 ك ف ا ويعمل علي جهد 11/ 0.415 ك ف وكانت ممانعة المحول هي 5.75% وهذا المحول يستخدم لتغذية موتور كهربائي قدرته 300 ك واط ومعامل القدرة له هي 0.8
    1- حساب تيار الموتور
    تيار الموتور = القدرة / الجهد * معامل القدرة *3√
    تيار الموتور = 300 / 0.415 * 0.8 *3√ = 521 أمبير
    تيار البدء للموتور = تيار الموتور * 3.5  = 521 * 3  = 1563 أمبير
    2- حساب المحول
    تيار المحول علي الملف الثانوي = قدرة المحول / الجهد * 3√
    تيار المحول علي الملف الثانوي = 1000 / 0.415 * 3√ = 1391 أمبير
    تيار القصر للمحول = تيار الملف الثانوي  / ممانعة المحول
    تيار القصر للمحول = 1391  / 0.575 = 24191 أمبير
    أقصي سعة قصر = الجهد * تيار القصر * 3√
    أقصي سعة قصر = الجهد * تيار القصر * 3√ / 1000
    أقصي سعة قصر = 415 * 24191 * 3√ / 1000 =17388 ك ف ا
    الانخفاض في الجهد للموتور = 1563 / 17388 = 8.9 %
    ويجب إن تتحقق العلاقة الآتية :
    تيار الموتور اقل من أو يساوي  65% من تيار للمحول
    521 اقل من 0.65 * 1391 = 904
    -C قيمة تيار القصر
    يحدث في بعض الأحيان إن يكون العامل المحدد لاختيار مساحة مقطع الموصل هو قدرة الكابل على حمل تيارات القصر وليست قدرته على حمل التيار في ظروف التحميل العادية. ينشأ عن تيارات القصر التي يصل مقدارها إلي أكثر من عشرين مرة من تيار الحمل المقنن اجهادات ميكانيكية وحرارية يتحدد تبعًا لها أقصي مقدار للفترة الزمنية التي يمكن للكابل إن يتحملها بوجود تيار القصر ويعتبر عازل الكابل هو أكثر الأجزاء تأثرًا بهذه الاجهادات وتتغير أقصي فترة زمنية مسموح بها لتيار القصر تغيرًا عكسيًا مع مربع تيار القصر وتعطي مصانع الكابلات طريقة هذا التغير على شكل خرائط

    طرق حساب تيار القصر

    الطريقة الأولي عن طريق الفرض

    يتم حساب تيار القصر بفرض قدرة تيار القصر
    فمثلا الجهد 11 ك ف تكون قيمة قدرة سعة تيار القصر هي 350 ميجا فولت أمبير
     فمثلا الجهد 6.6 ك ف تكون قيمة قدرة سعة تيار القصر هي 250 ميجا فولت أمبير
    ويتم حساب قيمة تيار القصر من خلال العلاقة الآتية
    تيار القصر = قدرة سعة القصر / ( الجهد * 3√ )
    تيار القصر = 250* 1000/ 3√ *11000 = 13.1 كيلو أمبير
    تيار القصر = 350 / 3√ *11000 = 18.4 كيلو أمبير  

    الطريقة الثانية عن طريق الحسابات كالأتي

    يتم تحديد تيار القصر بأي موقع بالشبكة باستخدام الطريقة الآتية
    1- يتم تحديد المقاومة الكلية Rt
    2- يتم تحديد الممانعة الكلية  Xt
    4- يتم تحديد قيمة Zحيث نجد إن قيمتها تساوي Z= √ X+ √R2
    5- يتم تحديد قيمة تيار القصر من خلال المعادلة الآتية

    مثال أخر لحساب تيار القصر
    شبكة التوزيع الثانوية الآتية

    الطريقة الثالثة بمعرفة حجم الكابل وزمن القصر

    من خلال العلاقة التالية يتم حساب قيمة تيار القصر بمعرفة مساحة مقطع الكابل
    تيار قصر =[ ( مساحة مقطع الكابل  *  ثابت)  / ( زمن√) ]

     وهذه العلاقة لا تستخدم إلا أن كان زمن القصر اقل من 5 ثواني  والجدول القادم  يوضح قيمة الثابت  وفقا لنوع العزل من الجدول القادم .
    الثابت K
    PVC
    XLPE
    PILC
    كابل نحاس
    115
    143
    115
    كابل ألمونيوم
    76
    92
    76
    و  T تمثل زمن القصر ويتراوح بين (0.5-1- 2 - 3 ) ثانية وتحدد وفقا للجدول الآتي:
    زمن القصر بالثانية
    كابل نحاس
    كابل ألمونيوم
    1
    70MM2
    95MM2
    2
    95MM2
    150MM2
    3
    150MM2
    300MM2
    نوضح ذلك فمثلا لو كان كابل نحاسي بمساحه مقطع  300 مم2 بقصر زمنه 0.5 ثانية

    تيار القصر = (300 * 115) / √0.5 = 49KA
    ويمكن أيضا باستخدام ذلك القانون السابق  بمعرفة تيار القصر يتم معرفة حجم كابل
    مساحة مقطع الكابل =  * K) تيار قصر الكابل) / √Tتعدد زمن تشغيل وفصل الكابل يودى إلي حدوث بعض المشاكل للكبل بالأخص عند الأطراف حيث إن عند تشغيل الكابل لزمن وفصله وتشغيله مرة ثانية وفصله  يتولد حرارة بالكابل فيكون تأثير الحرارة على الكابل أسرع من تأثير تبريد الكابل حيث عند فصل الكابل يحدث له عملية تبريد فيكون زمن تشغيل الكابل مرة ثانية أسرع من عملية تبريد فتستمر الحرارة بالكابل تؤدي إلي حدوث بعض المشاكل مع الزمن والمثال القادم يوضح ذلك.
    مثلا كابل عند تشغيله لمده 1 دقيقه يحمل تيار 150 أمبير وتم فصله وتشغيله مرة ثانية بعد 0.5 دقيقه بحمل 50 أمبير لمده 2 دقيقه وتم فصله لمده 0.75 دقيقه وتشغيله مرة ثانية بحمل 100 أمبير لمده 3 دقائق وتم فصله لمده 0.5 دقيقه وتشغيل الكابل بحمل صفر لمده 4 دقائق
    نجد إن تنوع الأحمال وتنوع الزمن يؤدى إلي وجود حرارة بالكابل ولحساب تيار الاستمرار بالكابل نطبق تلك القاعدة

    نجد إن التيار المستمر في الكابل هو 76 أمبير فيكون تحديد سعه الكابل وفقا لقدرة الاستمرارية بالكابل حتى لا يحدث حرارة بالكابل تودي إلي تلفه في أماكن متفرقة وبالأخص عند أطراف التوصيل

    حساب تيار القصر بمعرفة قيمة الانخفاض في الجهد

    ويكن حساب تيار القصر عن طريق الانخفاض في قيمة الجهد فمثلا من خلال المثال القادم نوضح ذلك بفرض أنة يوجد حمل كهربائي يعمل علي جهد أحادي الأوجه 240 فولت ومر به تيار قيمته 40 أمبير وعند قياس الجهد عل الحمل وجدنا أنة قل وكانت قيمته هي 238 فولت
    فيتم حساب ممانعة المصدر من العلاقة الآتية

    ولحساب قيمة تيار القصر يتم من خلال العلاقة الآتية

    مثال أخر يوضح طريقة حساب تيار القصر
    الشكل القادم يوضح كيفية اختيار الممانعة عند حدوث قصرELFI

    فنجد من خلال الشكل إن الجهاز أعطنا قيمة ممانعة المصدر وهي 0.1 أوم وللحصول علي الممانعة الكلية لابد من إضافة ممانعة جهاز الاختبار أيضا فنجد إن قيمة ممانعة جهاز الاختبار هي 5%±  أوم فتكون قيمة الممانعة الكلية في حالة الزيادة هي 0.1 + 0.05 = 0.105 أوم
    وتكون قيمة الممانعة الكلية في حالة النقصان هي 0.1 - 0.05 = 0.095 أوم
    فنجد في تلك الحالة إن قيمة تيار القصر تقع بن قيمتين وهما قيمة  قليلة وفقا للمانعة 0.095 أوم وأيضا قيمة عالية وفقا للممانعة 0.105 أوم
    قيمة تيار القصر عند الممانعة العالية = الجهد / الممانعة = 240 / 0.105 = 2285.7
    قيمة تيار القصر عند الممانعة الصغيرة = الجهد / الممانعة = 240 / 0.095 = 2526.3
    مثال أخر حساب قيمة تيار القصر للمحول
    محول توزيع بقدرة 1500 ك ف ا يعمل علي جهد 11/0.415 ك ف وكانت الممانعة هي 4.8% ما هي قيمة تيار القصر علي الجانب الثانوي للمحول
    تيار المحول علي الجانب الثانوي = 1500/ (3√ * 0.415 ) = 2086 أمبير
    تيار القصر للمحول = (2086 *( 100/ 4.8 ))/1000 = 43.45 كيلو أمبير
    ولحساب قيمة الممانعة = الجهد / تيار  القصر = 240 / 4345  =0.055

    D- الوسط الحراري المار فيه الكابل:

    قد يمر مسار الكابل بمناطق ذات درجات حرارة مرتفعة مما يتطلب أنواعا خاصة من العازل كما قد يمر الكابل بمناطق خطرة أو معرضة للحرائق أو الانفجار أو تحتوي على مواد كيماوية حارقة أو معرضة لإجهاد ميكانيكي عالي وفى مثل هذه الحالات يجب اختيار الكابل المناسب من حيث مواد العزل والحماية الخارجية أو التسليح الميكانيكي وقد يتطلب الأمر في بعض الأحيان اختيار كابل بمرونة عالية نظرًا لتعرض مساره للانحناءات الحادة المتكررة
    تحميل الكابل وفقا لتنوع درجة الحرارة وهذا الجدول يوضح ذلك
    درجة الحرارة
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    Pvc
    1.13
    1.07
    1
    0.93
    0.85
    0.76
    0.65
    Xlpe
    1.09
    1.04
    1
    0.95
    0.90
    0.85
    0.8
    مثلا لو كابل نحاسي مساحة مقطعه95 مم2 بعزل xlpe يحمل تيار قدرته 200 أمبير عند درجة حرارة 30 أما لو تم عمل الكابل تحت درجة حرارة 50 فيتم عمل الآتي لتامين الكابل
    بضرب الأمبير في معامل درجة الحرارة فيكون200*0.85=170 أمبير أي لابد من تشغيل الكابل على حمل 170 أمبير بدلا من 200 أمبير
    وتوجد أيضا بعض معاملات التصحيح مثلا عمق الدفن تجاور الكابل مع كابلات أخرى ويفضل اخذ تلك الحسابات لتامين الكابل حيث لو أهملت هذه المعاملات فيحدث تراكم حراري داخل الكابل بمعنى إن الحرارة المتولدة داخل الكابل ستكون أعلى من الحرارة المفقودة من الكابل وهذا ممكن يودى إلي احتراق الكابل وبالأخص عند أطراف التوصيل أو النقاط الضعيفة وهذا الجدول يوضح عمق الدفن المناسب للكابلات

    يسعدنا إبداء رأيك وطرح أسئلتك وسنقوم بالرد عليها فى أقرب وقت ممكن

    التعليقات



    إذا أعجبك محتوى مدونتنا نتمنى البقاء على تواصل دائم ، فقط قم بإدخال بريدك الإلكتروني للإشتراك في بريد المدونة السريع ليصلك جديد المدونة أولاً بأول ، كما يمكنك إرسال رساله بالضغط على الزر المجاور ...

    إتصل بنا

    جميع الحقوق محفوظة

    Electricity Encyclopedia

    2019