افت ولتاژ در کابل‌ها و روش‌های محاسبه آن
افت ولتاژ در کابل‌ها و روش‌های محاسبه آن
تعریف افت ولتاژ
در حالت کلی امپدانس هادی‌های مدار کم است ولی قابل صرفنظر نیست و بنابراین هنگام جریان‌بار، افت ولتاژ بین ابتدای مدار و پایانه‌های بار وجود خواهد داشت.
عملکرد صحیح بار یعنی مدار روشنایی و ... به ولتاژ موجود در پایانه‌های آن و حفظ آن در مقدار نزدیک به مقدار نامی بستگی دارد. برای این منظور لازم است تا هادی‌های مدار طوری انتخاب شود که ولتاژ پایانه در بار کامل در محدوده مورد نیاز برای عملکرد صحیح حفظ شود. در این بخش، روش‌های تعیین ولتاژ برای ارزیابی موارد زیر مورد بررسی قرار می‌گیرد:
- تطابق با استانداردهای خاص و مقررات اجباری
- تغییرات ولتاژ ناشی از تغییرات بار
- برآورد شدن الزامات ضروری بهره‌برداری
برای خرید بهترین و باکیفیت‌ترین کنترل فاز و فیوز ولتاژ همین حالا اقدام نمایید.
حداکثر حدود افت ولتاژ
حداکثر افت ولتاژ مجاز از کشوری به کشور دیگر متفاوت است. مقادیر رایج برای تاسیسات LV در جدول (1) آورده شده است.
| نوع مدار | مدارهای روشنایی | سایر مصرف‌کننده‌ها (پریز، موتور و …) |
| اتصال سرویس LVاز یک شبکه LVعمومی | حداکثر ۳٪ | حداکثر ۵٪ |
از یک سیستم توزیع متوسط تغذیه می شوند MV/ LVمشترکین | حداکثر ۶٪ | حداکثر ۸٪ |
جدول (1) – حداکثر افت ولتاژ بین نقطه اتصال سرویس و نقطه مصرف (IEC 60364-5-52)
حدود افت ولتاژ ذکر شده در جدول (1) به شرایط عملکرد دائمی مربوط بوده و مطابق بخش 4-0-1 فصل اول برای مواردی نظیر راه‌اندازی موتور، کلیدزنی همزمانی از بارها و ... کاربردی نیست. وقتی که میزان افت ولتاژ بیشتر از مقادیر مشخص شده در جدول (1) باشد باید از هادی‌های بزرگتری برای اصلاح شرایط استفاده شود.
در صورت مجاز بودن مقدار 8% افت ولتاژ شکل (9-7) ممکن است مشکلاتی مانند موارد زیر برای بارهای موتوری ایجاد شود:
- به طور کلی، عملکرد رضایت‌بخش موتور نیاز به ولتاژ با تلورانس ±5% حول مقدار نامی آن در حالت عملکرد دائمی دارد.
- جریان راه‌اندازی موتور می‌تواند 5 تا 7 برابر مقدار بار کامل آن (یا حتی بیشتر) باشد، اگر افت ولتاژ 8% در جریان بار کامل اتفاق بیفتد، افت ولتاژ 40 درصدی یا بیشتر در زمان راه‌اندازی موتور اتفاق می‌افتد. در چنین شرایطی یکی از حالت‌های زیر ممکن است برای موتور اتفاق بیفتد:
- ساکن ماندن، یعنی به دلیل عدم وجود گشتاور کافی برای غلبه بر گشتاور بار، ساکن می‌ماند که منجر به حرارت بالا و در نهایت باعث قطع شدن آن می‌شود.
- موتور بسیار آهسته شتاب می‌گیرد، بنابراین جریان بارگذاری سنگین برای مدت زمان طولانی اتفاق می‌افتد.
حداکثر افت ولتاژ
بیشتر از مدت راه‌اندازی عادی تداوم خواهد داشت و امکان دارد ولتاژ پایین تاثیر نامطلوب در عملکرد سایر تجهیزات داشته باشد.
در نهایت، افت ولتاژ ۸٪ باعث ایجاد تلفات مادی می‌شود که منجر به اتلاف قابل ملاحظه انرژی خواهد بود. بنابراین توصیه می‌شود که حداکثر مقدار افت ولتاژ ۸٪ نباید در مدارهای حساس به ولتاژ پایین در شرایط عملکرد دائمی وجود داشته باشد.
۷-۳-۲ محاسبه افت ولتاژ در شرایط بار عادی
جدول (2) روابط رایج مورد استفاده برای محاسبه افت ولتاژ مدار در هر کیلومتر طول کابل با عایق XPLE را نشان می‌دهد. پارامترهای مورد استفاده در این روابط به شرح زیر است:
I: جریان بار کامل (آمپر)
L: طول کابل (کیلومتر)
R: مقاومت کابل هادی (اهم بر کیلومتر)، مقدار R برای هادی‌های مسی و آلومینیومی به شرح زیر است:
نکته: مقدار R برای هادی‌های با سطح مقطع بالای ۵۰۰ mm² قابل صرفنظر است.
X: القایی القای هادی (KΩ/km)
نکته: مقدار X برای هادی‌های با سطح مقطع کمتر از ۵۰ mm² قابل صرفنظر است. در غیاب اطلاعات دیگر، مقدار X برابر ۰.۰۸ Ω/km در نظر گرفته می‌شود.
φ: زاویه فاز بین ولتاژ و جریان در مدار مربوطه، معمولاً:
برای لامپ روشنایی التهابی: cosφ = 1
برای لامپ فلورسنت یا بالاست الکترونیکی: cosφ > 0.9
موتور: در زمان راه‌اندازی ۰.۲۵ = cosφ و در حالت عادی ۰.۸ = cosφ
Un: ولتاژ فاز به فاز
ولتاژ فاز به نول
برای کابل‌ها و باس‌داکت‌های پیش ساخته، مقادیر مقاومت و راکتانس القایی توسط سازنده مشخص می‌شود.
| مدار | افت ولتاژ (V) |
| فاز / نول | ΔU = √3 I_n (R cosφ + X sinφ) L |
| فاز / فاز | ΔU = I_b (R cosφ + X sinφ) L |
| سه فاز متعادل (با یا بدون نول) | ΔU = √3 I_B (R cosφ + X sinφ) L |
جدول2. روابط افت ولتاژ
همچنین می‌توان از جدول (3) استفاده نمود که افت ولتاژ فاز به فاز در هر کیلومتر از کابل را به ازای عبور یک جریان بر حسب موارد زیر نشان می‌دهد:
نوع استفاده مدار: مدارهای موتوری با cosφ نزدیک به ۰/۸ و یا روشنایی با cosφ نزدیک به ۱
نوع مدار: تک فاز یا سه فاز
بر این اساس، افت ولتاژ در طول یک کابل با رابطه K × I_b × L محاسبه می‌شود که در آن I_b جریان بار کابل (آمپر) و L طول کابل (کیلومتر) بوده و مقدار K مطابق جدول (۷-۲۰) تعیین می‌گردد.
سخن مربوط به cosφ = ۰/۸۵ در شکل (۷-۲۰) را می‌توان برای محاسبه افت ولتاژ در دوره راه‌اندازی موتور استفاده نمود.
| کابل های آلومینیومی | کابل های مسی | ||||||||||||
سطح مقطع (mm2) | مدار تک فاز | مدار سه فاز متعادل | سطح مقطع (mm2) | مدار تک فاز | مدار سه فاز متعادل | ||||||||
| توان موتور | روشنایی | توان موتور | روشنایی | توان موتور | روشنایی | توان موتور | روشنایی | ||||||
| کارکرد نرمال | راه اندازی | کارکرد نرمال | راه اندازی | کارکرد نرمال | راه اندازی | کارکرد نرمال | راه اندازی | ||||||
| 0.8 | 0.35 | 1 | 0.8 | 0.35 | 1 | 0.8 | 0.35 | 1 | 0.8 | 0.35 | 1 | ||
| 1.5 | 25.4 | 11.2 | 32 | 22 | 9.7 | 27 | |||||||
| 2.5 | 15.3 | 6.8 | 19 | 13.2 | 5.9 | 16 | |||||||
| 6 | 10.1 | 4.5 | 12.5 | 8.8 | 3.9 | 10.9 | 4 | 9.6 | 4.3 | 11.9 | 8.3 | 3.7 | 10.3 |
| 10 | 6.1 | 2.8 | 7.5 | 5.3 | 2.4 | 6.5 | 6 | 6.4 | 2.9 | 7.9 | 5.6 | 2.5 | 6.8 |
| 16 | 3.9 | 1.8 | 4.7 | 3.3 | 1.6 | 4.1 | 10 | 3.9 | 1.8 | 4.7 | 3.4 | 1.6 | 4.1 |
| 25 | 2.5 | 1.2 | 3 | 2.2 | 1 | 2.6 | 16 | 2.5 | 1.2 | 3 | 2.1 | 1 | 2.6 |
| 35 | 1.8 | 0.9 | 2.1 | 1.6 | 0.78 | 1.9 | 25 | 1.6 | 0.81 | 1.9 | 1.4 | 0.7 | 1.6 |
| 50 | 1.4 | 0.7 | 1.6 | 1.18 | 0.61 | 1.37 | 35 | 1.18 | 0.62 | 1.35 | 1 | 0.54 | 1.2 |
| 70 | 0.96 | 0.53 | 1.07 | 0.83 | 0.46 | 0.93 | 50 | 0.89 | 0.5 | 1 | 0.77 | 0.43 | 0.86 |
| 120 | 0.6 | 0.37 | 0.63 | 0.52 | 0.32 | 0.54 | 70 | 0.64 | 0.39 | 0.68 | 0.55 | 0.34 | 0.59 |
| 150 | 0.5 | 0.33 | 0.5 | 0.43 | 0.28 | 0.43 | 95 | 0.5 | 0.32 | 0.5 | 0.43 | 0.28 | 0.43 |
| 185 | 0.42 | 0.29 | 0.41 | 0.36 | 0.25 | 0.35 | 120 | 0.41 | 0.29 | 0.4 | 0.36 | 0.25 | 0.34 |
| 240 | 0.35 | 0.26 | 0.31 | 0.3 | 0.22 | 0.27 | 150 | 0.35 | 0.26 | 0.34 | 0.3 | 0.22 | 0.27 |
| 300 | 0.3 | 0.24 | 0.25 | 0.26 | 0.21 | 0.22 | 185 | 0.3 | 0.23 | 0.29 | 0.26 | 0.21 | 0.22 |
| 400 | 0.25 | 0.22 | 0.19 | 0.21 | 0.19 | 0.16 | 240 | 0.25 | 0.22 | 0.25 | 0.22 | 0.19 | 0.17 |
| 500 | 0.22 | 0.2 | 0.15 | 0.19 | 0.18 | 0.13 | 300 | 0.22 | 0.21 | 0.16 | 0.19 | 0.18 | 0.14 |
جدول (3) – افت ولتاژ فاز به فاز ΔU
محصولات مرتبط با مقاله
