روش محاسبه افت ولتاژ کابل

در یک شبکه برق زمانیکه مصرف کننده‌ها زیاد می‌شوند، جریان کشیده شده از شبکه زیاد شده و افت ولتاژ شدیدی در سمت مصرف کنند‌ها ایجاد می‌شود که برای تثبیت ولتاژ مصرف کننده باید جریان مصرفی را کم کرد. شرکت برق با اضافه کردن خازن‌ها و تزریق جریان به شبکه این افت ولتاژ را کمتر می‌کنند لذا می‌بینیم که محاسبه افت ولتاژ در شبکه از اهمیت زیادی برخوردار است.
هر کابلی با سطح مقطع مشخص قادر به انتقال جریان معینی است که اگر جریان از آن حد تجاوز کند سبب تلفات انرژی الکتریکی، کوتاهی عمر کابل و یا سوختن آن می‌شود؛ لذا در طراحی شبکه سه اصل زیر را باید در نظر گرفت:
الف) جریان برق از حد مجاز کابل بیشتر نشود.
ب) افت ولتاژ نباید بیشتر از حد مجاز باشد.
ج) محاسبات اقتصادی در مورد سطح مقطع انتخابی از نظر افت توان انجام شود.



الف) انتخاب کابل با توجه به جریان مجاز آن:
جریان مجاز کابل‌های برق و کابل‌های مخصوص روشنایی و سیم کشی به ترتیب در جدول ۱ تا ۴ داده شده است. لازم به یادآوری است که اگر از کابل‌های برق (جدول ۱) بخواهیم بطور دایم بارگیری کنیم بسته به نوع خاک باید خشک شدن آن و بالا رفتن مقاومت حرارتی آن را در نظر گرفته و محاسبات دقیق را انجام دهیم.
تعیین سطح مقطع کابل

برای پیدا کردن سطح مقطع کابل مورد نظر ابتدا بایستی جریان گذرنده (مقدار آمپر) از این کابل را مشخص نموده و در این مورد می‌توان روابط زیر را بکار برد:



که در آن:
P: توان واقعی برداشتی به وات

V: ولتاژ خط به ولت
I.: جریان عبوری به آمپر
Pf: ضریب توان می‌باشد.


در این حال پیش از پیدا کردن سطح مقطع کابل باید با توجه به شرایطی که کابل در آن قرار می‌گیرد، ضرایب مربوطه را از جداول ۲ و ۳ بدست آوریم و از رابطه زیر جریان مجاز کابل را محاسبه کنیم:


سپس از روی این جریان و با توجه به جریان مجاز کابل‌های برق (جدول ۱) و کابل‌های مخصوص روشنایی و سیم کشی (جدول ۴) سطح مقطع کابل مورد نظر بدست می‌آید.
برای تعیین درصد افت ولتاژ می‌توان روابط زیر را بکار برد:

که در آن:
R: مقامت هادی در ۷۰ درجه اهم V: ولتاژ خط به ولت
L.: طول کابل به متر
X.: مقامت القایی (اندوکتانس) به اهم (ستون چهارم جدول ۵) می‌باشد.


ج) بررسی اقتصادی
برای طراحی اقتصادی شبکه و بهینه سازی آن، نیازمند داده‌های آماری و مقادیر واقعی نظیر قیمت کابل، هزینه نصب و نگهداری، بهای هر کیلو وات ساعت مصرفی، مدت زمان بهره برداری از کابل و ... هستیم. چنین ارزیابی در این توضیح مختصر نمی‌گنجد و فقط به این موضوع اشاره می‌کنیم که با افزایش سطح مقطع، چون مقاومت کاهش می‌یابد، افت ولتاژ نیز کم شده و درنتیجه از افت توان نیز کاسته می‌شود؛ بنابراین قیمت توان تلف شده در کابل نیز تقلیل می‌یابد، از طرفی کابل با سطح مقطع بزرگتر دارای قیمت بیشتری نیز می‌باشد. بهینه سازی به این دو مورد بستگی دارد.

جدول شماره ۱- جریان مجاز کابل‌های برق به آمپر



شرایط محیط:
* دمای محیط در خاک ۲۰ درجه سانتیگراد* دمای محیط در هوای آزاد ۳۰ درجه سانتیگراد
* مقاومت ویژه حرارتی عایق و روکش پی وی سی deg c. Cm/w ۶۰۰
* مقامت ویژ حرارتی خاک deg c. Cm/w ۶۰۰
* بار روزانه: ۱۰ ساعت با بار کامل و دست کم ۱۰ ساعت با ۶۰ درصد بار کامل

جدول شماره ۲- ضریب تصحیح برای دمای محیط



جدول شماره ۳- ضریب تصحیح (به درصد) جریان مجاز برای سیم‌ها و کابل‌های سیم کشی در صورت تغییر دمای محیط از ۲۵ درجه سانتیگراد

جدول شماره ۴- جریان مجاز سیم‌های عایق دار و کابل‌های سیم کشی با حداکثر دمای هادی مسی ۷۰ درجه و دمای محیط ۲۰ درجه سانتیگراد


جدول شماره ۱-۵


جدول شماره ۲-۵