حساب هبوط الجهد الكهربائي و اسبابة في الكابلات، عند تمديد كابل من مصدر الكهرباء إلى الحمل بمسافات طويلة،

وقياس فرق الجهد الواصل للحمل ستلاحظ هبوط الجهد بشكل واضح بمقدار يعتمد على طول الكابل، وقد تكون نسبة الهبوط أقل من 5% أو أعلى من ذلك.

هبوط الجهد في الكابلات

موضوع مهم لا بد من أخذه بالاعتبار عند القيام بتمديد كابل إلى مسافة طويلة، لأنه كلما زاد طول الكابل أو السلك كلما زادت نسبة هبوط الجهد أكثر فأكثر والعكس صحيح،

ولحل مشكلة هبوط الجهد لا بد من عمل الحسابات اللازمة، وزيادة مساحة مقطع الكابل أو السلك حسب المسافة،

والتأكد من أن نسبة الهبوط لا تزيد عن 5%، فكلما كانت النسبة أقل كان ذلك أفضل.

خطوات حساب هبوط الجهد

أولاً: حساب تيار الحمل الكهربائي

تتم عملية الحساب باستخدام القوانين التالية:

التيار (1 فاز)= (الكيلووات × 1000) ÷ (الجهد × معامل القدرة)

التيار (3 فاز)= (الكيلووات × 1000) ÷ (1.73 × الجهد × معامل القدرة)

ثانياً: تحديد قيمة هبوط الجهد

وذلك بمعلومية قيمة انخفاض الجهد النسبي للكابل بالملي فولت/ أمبير لكل متر (mV/AMP/Meter)، نجدها في جدول هبوط الجهد بالكتالوج .

قيمة هبوط الجهد= (التيار× طول الكابل× الانخفاض النسبي) ÷ 1000

حيث أن الانخفاض النسبي للجهد هو (mV/AMP/Meter)، يمكن إيجاده من الجدول التالي:

ملاحظة مهمة: قيمة هبوط الجهد الموضح في الجدول أعلاه مخصص لموصلات النحاس بعوازل (PVC/XLPE).

ثالثاً: تحديد نسبة هبوط الجهد

نسبة هبوط الجهد= (قيمة هبوط الجهد ÷ جهد المصدر)× 100

يجب أن لا تزيد نسبة هبوط الجهد عن 5% للتيار المتردد، وفي حالة تجاوز نسبة هبوط الجهد عن النسبة المسموح بها،

قم بزيادة مساحة مقطع الكابل وأعد الخطوة الثانية والثالثة لملاحظة مدى انخفاض النسبة.

حساب هبوط الجهد في الكابلات

محرك كهربائي 30 كيلووات 3 فاز، يعمل على جهد 380 فولت، معامل القدرة 0.8، المسافة بين المصدر والمحرك 200 متر، علماً أن موصل الكابل المراد تمديده نحاسي PVC.

الحل:

التيار (3 فاز)= (الكيلووات × 1000) ÷ (1.73 × الجهد × معامل القدرة)

= (30 × 1000) ÷ (1.73 × 380 × 0.8)

= 30.000 ÷ 525.9

= 57 أمبير

سعة القاطع الكهربائي المطلوب= 57×1.25=71.2 أمبير (أنسب سعة قاطع كهربائي 80 أمبير)

الكابل المناسب = 80 × 1.2 = 85 أمبير (أقرب كابل نحاسي يمكنه تحمل تيار حتى 105 أمبير هو 25mm)

قيمة هبوط الجهد= (التيار× طول الكابل× الانخفاض النسبي) ÷ 1000

من جدول هبوط الجهد نجد أن هبوط الجهد للكابل (PVC/25mm) هو 0.957، بالتالي فإن:

قيمة هبوط الجهد= (57× 200× 0.957)÷ 1000= 10.9 فولت

نسبة هبوط الجهد= (قيمة هبوط الجهد ÷ جهد المصدر)× 100

= (10.9 ÷ 380)× 100

= 2.8%

إذا اختيار الكابل بمساحة مقطع 25mm مناسب تماماً لمحرك كهربائي يبعد عن المصدر بمسافة 200 متر.

أسباب هبوط الجهد الكهربائي

أسباب هبوط الجهد الكهربائي، نقطة مهمة يجب أخذها بالاعتبار عند القيام بالتصميمات الكهربائية وقبل تمديد الكابلات الكهربائية، لأن ظاهرة هبوط الجهد تؤثر بشكل سلبي على الأحمال الكهربائية خاصة لمبات التنجستن والمحركات ثابتة القدرة.

ماذا يعني هبوط الجهد؟

يقصد به مقدار هبوط الجهد في الكابلات والمحولات الكهربائية، وله تأثير كبير في تصميم الشبكات الكهربائية سواء كانت شبكات القوى أو الشبكات المنزلية والصناعية.

ويتم اختيار حجم مقطع السلك بناء على مساحة المقطع، وفي الغالب يكون بالمليمتر مربع حسب المعايير الأوروبية أو بمقياس AWG حسب المعايير الأمريكية.

ويجب أخذ هبوط الجهد بالاعتبار عند الكابلات أو الأسلاك الطويلة (المسافات البعيدة)،

حيث أنه كلما زاد طول الكابل أو السلك زاد هبوط الجهد فيه، وكلما زادت مساحة مقطع الكابل أو السلك قل هبوط الجهد؛

وننوه إلى أن نسبة هبوط الجهد المسموح بها لا يجب أن تزيد عن 5%، فكلما كانت النسبة أقل كان ذلك أفضل للكابل أو السلك والحمل الكهربائي.

ما تأثير هبوط الجهد على الأحمال الكهربائية

هبوط الجهد بنسبة 1% فقط يؤدي إلى انخفاض شدة الإضاءة من لمبات التنجستن بنسبة 3%.
بعض الأجهزة المنزلية التي لها محركات ثابتة القدرة تتأثر بشدة بانخفاض الجهد، من المعلوم أن أي نسبة انخفاض في الجهد سيؤدي بالضرورة إلى ارتفاع التيار بنفس النسبة، والمشكلة أن هذا الارتفاع غالباً لا يكون كبيراً، فلو فرضنا أن هذا الارتفاع في التيار كان بنسبة 10% فقط، فهذا يعني أن القاطع لن يشعر بهذه الزيادة وبالتالي لن يفصل، في حين أن الجهاز يعاني من هذه الزيادة ومن ثم ترتفع درجة حرارته تدريجياً مع الزمن حتى يصل الأمر إلى مرحلة الاحتراق.