#مقدمه:
#سایزینگ و محاسبات کابل چیست و چرا مهم است؟
سایزینگ کابل فرآیندی است که طی آن، مناسب‌ترین و مقرون به صرفه‌ترین سطح مقطع کابل برای انتقال جریان الکتریکی بهینه و ایمن انتخاب می‌شود.
اما چرا اهمیت دارد؟
اگر سطح مقطع کابل کمتر از نیاز باشد:
افت ولتاژ زیاد: خرابی تجهیزات یا عملکرد نامناسب
افزایش دما و کاهش عمر کابل: خطر آتش‌سوزی و خرابی زودرس
اتصال کوتاه: کابل ممکن است بسوزد یا تجهیزات آسیب ببینند.
هزینه‌های تعمیر و تعویض: تکرار خرابی‌ها هزینه‌بر است.
اگر سطح مقطع کابل بیشتر از نیاز باشد:
هزینه‌های اضافی: کابل بزرگ‌تر، گران‌تر است.
دشواری نصب: وزن زیاد و انعطاف‌پذیری کم
فضای اضافی موردنیاز: افزایش هزینه زیرساخت‌ها
غیر اقتصادی: هدررفت منابع مالی بدون مزیت واقعی
بنابراین انتخاب سایز مناسب کابل، تعادل بین ایمنی، عملکرد و هزینه را تضمین می‌کند.
برای انتخاب کابل مناسب، پنج معیار اصلی لازم است در نظر گرفته شود که عموم استانداردهای مربوط به کابل نیز بر اساس این موارد تدوین شده‌اند:
دمای تحمل عایق در حالت نامی
عایق کابل باید بتواند در شرایط عادی و تحت بار نامی، گرما و دمای ایجادشده را بدون آسیب به عایق تحمل کند.
دمای تحمل عایق در حالت اتصال کوتاه (Short Circuit)
در زمان بروز اتصال کوتاه، عایق کابل باید بتواند گرما و دمای ایجادشده را تا زمان عملکرد تجهیزات حفاظتی (مانند فیوز یا کلیدها) تحمل کند.
افت ولتاژ (Voltage Drop)
ولتاژ تحویلی به مقصد نباید از حد مشخصی کمتر باشد؛ زیرا این موضوع می‌تواند باعث عدم عملکرد صحیح تجهیزات شود.
ولتاژ عایقی قابل استفاده بر اساس نوع کابل
هر کابل، بسته به نوع عایق، ضخامت و ساختارش، دارای ولتاژ نامی مشخصی است. استفاده از ولتاژی بیشتر از این مقدار، به‌شدت خطرناک است و می‌تواند منجر به حوادثی مانند اتصال کوتاه یا خرابی کابل گردد.
انتخاب ساختمان کابل و نوع نصب بر اساس شرایط محیطی حاکم
انتخاب مشخصات کابل بر اساس شرایط محیطی (مثلا ضد آب، ضد رطوبت، هالوژن فری و ...) و همچنین نوع نصب (داکت، دفن مستقیم و ...)
#مراحل سایزینگ و محاسبات کابل به‌صورت قدم‌به‌قدم
#تعیین جریان بار (Load Current)
در این مرحله باید جریان بار محاسبه شود، یعنی جریانی که بار مصرف می‌کند بدست آورده شود.
اگر جریان نامی مستقیماً داده شده باشد، نیازی به محاسبه نیست.
اما اگر توان نامی داده شده باشد، باید با استفاده از فرمول‌های موجود جریان نامی محاسبه شود.
#بررسی ظرفیت جریانی کابل (Ampacity)
ظرفیت جریانی کابل به حداکثر جریان پیوسته‌ای گفته می‌شود که می‌تواند در حالت دائم از کابل (هادی کابل) بگذرد بدون اینکه به اجزای مختلف کابل از جمله عایق آن آسیبی وارد شود. این کمیت به عوامل مختلفی مانند سطح مقطع هادی، جنس هادی، نوع عایق کابل، شرایط نصب و دمای محیط بستگی دارد. در استانداردها، این مقدار، از آزمایش روی کابل تحت یک شرایط مشخص یافت می‌شود و در محاسبات به ازای شرایط مختلف، از ضرایب اصلاح مربوطه استفاده می‌شود. از مهمترین این استانداردها عبارت‌اند از:
استاندارد IEC 60364-5-52: برای کابل‌های فشار ضعیف
استاندارد IEC 60502-2: برای کابل‌های فشار متوسط
#بررسی افت ولتاژ (Voltage Drop)
تمامی تجهیزات و دستگاه‌های برقی برای ارائه بهترین عملکرد خود باید در ولتاژ نامی کار کنند. میزان انحراف از این مقدار ولتاژ عامل بسیار مهمی در کیفیت عملکرد تجهیز می‌باشد. معمولاً این انحراف به سمت ولتاژهای کمتر از مقدار نامی و ناشی از عواملی مانند میزان جریان عبوری (رابطه مستقیم)، طول کابل (رابطه مستقیم)، سطح مقطع (رابطه عکس)، جنس هادی (افت ولتاژ کمتر در کابل مسی نسبت به کابل آلومینیومی در شرایط برابر)، نوع سیستم (AC یا DC) و فرکانس سیستم (رابطه مستقیم) است. این موضوع ممکن است باعث راه‌اندازی دشوار موتورهای الکتریکی، تاثیر در میزان روشنایی سیستم روشنایی (لامپ‌های رشته‌ای و تخلیه‌ای)، عدم عملکرد صحیح تجهیزات الکترومکانیکی مانند کنتاکتورها و ... شود. از مهمترین استانداردهایی که حدود افت ولتاژ مجاز را تعیین می‌کنند عبارت‌اند از:
استاندارد IEC 60364-5-52 و NEC: برای تاسیسات فشار ضعیف
استاندارد IEC 60038: برای شبکه‌های توزیع و انتقال
استاندارد IEEE 141: برای سیستم‌های صنعتی و حساس محدودیت‌های شدیدتری وضع می‌شود.
استاندارد IEC 60364-5-52 توصیه می‌کند که در شرایط عادی، افت ولتاژ بین مبدأ تأسیسات مصرف‌کننده و تجهیزات نباید بیش از 4٪ ولتاژ نامی باشد، مگر در مواردی مانند راه‌اندازی موتورهای دارای جریان راه‌اندازی بالا. همچنین، شرایط گذرا و نوسانات ناشی از عملکرد غیرعادی را می‌توان نادیده گرفت. استاندارد IEC 60204-1 نیز بیان می‌کند که افت ولتاژ از نقطه تغذیه تا بار نباید در شرایط عادی از 5٪ ولتاژ نامی فراتر رود؛ علاوه بر این، در کاربردهای خاص، ممکن است مقدار مشخصی از افت ولتاژ مجاز توسط کارفرما یا مقررات تعیین شود که طراح ملزم به رعایت آن در طراحی خود خواهد بود.
#بررسی جریان اتصال کوتاه (Short Circuit Current)
در سیستم‌های الکتریکی، حفاظت در برابر اتصال کوتاه به منظور جلوگیری از آسیب‌های ناشی از جریان‌های بالا در زمان وقوع اتصال کوتاه ضروری است. اتصال کوتاه می‌تواند منجر به حرارت شدید و تنش‌های الکترودینامیکی شود که در نتیجه، ممکن است کابل‌ها، تجهیزات و حتی سیستم‌های الکتریکی نیز آسیب ببینند. یک کابل در برابر اتصال کوتاه محافظت می‌شود اگر انرژی عبوری از دستگاه حفاظتی (CB یا فیوز) کمتر از یا برابر با انرژی قابل تحمل توسط کابل باشد، حال آنکه مفهوم انرژی عبوری از دستگاه حفاظتی و انرژی قابل تحمل توسط کابل، همراه با روش‌های محاسبه آن‌ها، در پست مربوط به محاسبات اتصال کوتاه به‌طور کامل بررسی خواهد شد.