كيفية حساب حجم كابل الطاقة: دليل خطوة بخطوة للمهندسين

إذا سبق لك العمل في مشروع كهربائي، فأنت تعلم بالتأكيد أن اختيار كابل الطاقة المناسب ليس بالأمر السهل، بل ببساطة اختيار كابل "يبدو سميكًا بما يكفي". إنه أحد تلك العوامل الصغيرة التي قد تجعل النظام آمنًا أو غير آمن، ويعمل بكفاءة أو لا.

ما زلت أتذكر أول مرة حاولت فيها تحديد مقاس كابل بنفسي. ظننتُ الأمر بسيطًا - ما عليك سوى التحقق من تيار الحمل واختيار كابل يتحمله. لكن اتضح أن الأمر أكثر تعقيدًا. والخبر السار هو أنه بمجرد فهم العملية، ستجد أنها في الواقع سهلة. لنبدأ بكيفية حساب المقاس الصحيح لكابل الطاقة خطوة بخطوة.

الخطوة 1: التحقق من الحمل الحالي

أول ما يجب السؤال عنه بشأن كل كابل هو مقدار التيار الذي يتحمله. لمعرفة ذلك، اقسم الطاقة الكلية للجهاز أو النظام على جهد التغذية.

على سبيل المثال، إذا كان المحرك 10 كيلو وات ويعمل بجهد 400 فولت، فإن التيار هو 10000 مقسومًا على 400، وهو ما يساوي 25 أمبير.

بالطبع، إذا كان الحمل ثلاثي الطور، فهناك اختلاف بسيط، لأنك ستقسم الجهد على √3. لكن الفكرة واحدة: ابحث عن التيار أولًا، لأن حجم الكابل يعتمد بشكل مباشر على كمية التيار المتدفق عبره.

الخطوة 2: فكر في مقدار انخفاض الجهد

يرتكب الكثيرون أخطاءً هنا. فمجرد قدرة الكابل على نقل التيار الكهربائي لا يعني ثبات الجهد في الطرف الآخر. فمقاومة الكابل تُسبب انخفاضًا طبيعيًا في الجهد. إذا انخفض الجهد بشكل كبير، فقد لا يعمل جهازك جيدًا، أو قد لا يبدأ أصلًا. وتشير معظم الإرشادات إلى أن فقدان الجهد يجب أن يكون أقل من 3-5%.

للتحقق من ذلك، اضرب التيار وطول الكابل ومقاومته لكل متر. من السهل جدًا الاستهانة بهذا، خاصةً إذا كان طول الكابل طويلًا - مثلاً عبر أرضية مصنع أو مبنى شاهق.

رأيتُ ذات مرة ورشة عمل حيث كانت الأضواء تخفت مع كل تشغيل للمعدات الثقيلة. السبب؟ كانت الكابلات صغيرة الحجم، وكان انخفاض الجهد أكثر من 8%. كان من الممكن أن يوفر عليّ حساب بسيط الكثير من الإحباط هناك.

الخطوة 3: التحقق من حدود الدائرة القصيرة والحرارية

حتى لو كان السلك يتحمل التيار الكهربائي العادي جيدًا، فلا بد أن يتحمل قصر الدائرة، وهو أسوأ ما يمكن أن يحدث. فعند حدوث عطل، قد يرتفع التيار بسرعة إلى أضعاف مستواه الطبيعي.

يمكن أن تُتلف هذه الحرارة العازل بسهولة، أو حتى تُذيب الموصل، إذا لم يكن الكابل سميكًا بما يكفي. عادةً ما يتحقق المهندسون من تصنيف قصر الدائرة، والذي يعتمد على مادة الكابل، ونوع العازل، وجهاز الحماية. قد يبدو الأمر تقنيًا بعض الشيء، لكن فكّر فيه كما يلي: يجب أن يبقى الكابل آمنًا طوال المدة التي يستغرقها قاطع الدائرة.

تعمل الحدود الحرارية بشكل مشابه. تتغير سعة الكابل الحاملة للتيار أو سعته الأمبيرية مع درجة الحرارة. إذا تم تركيبه في منطقة حارة أو مع عدة كابلات أخرى، فإنه يحمل تيارًا أقل أمانًا. لذلك، يجب تطبيق عوامل تصحيح بناءً على ظروف التركيب.

الخطوة 4: اختر أقرب حجم قياسي

بعد إجراء الحسابات، ستحصل على مساحة المقطع العرضي المطلوبة. تتوفر الكابلات بأحجام قياسية، مثل ٢.٥ مم²، ٤ مم²، ٦ مم²، وهكذا. اختر دائمًا الحجم التالي من حساباتك، فهذا يوفر لك هامش أمان.

الخطوة 5: التحقق مرة أخرى باستخدام طاولات الكابلات

تُدرج معظم شركات الكابلات مخططات توضح مقدار الطاقة التي يتحملها كل حجم في ظروف مختلفة. من الحكمة دائمًا مراجعة هذه المخططات للتأكد من نتائجك. والأفضل من ذلك، استخدام برامج أو أدوات إلكترونية للتحقق منها بسرعة مرتين. لكن لا تعتمد أبدًا على الأدوات وحدها - ففهم ما يحدث وراء الأرقام هو ما يجعلك مهندسًا حقيقيًا.

اختتام كل شيء

قد يبدو تحديد حجم الكابل المناسب مملاً في البداية، ولكن إلى أن ترى تأثيره على الموثوقية في الواقع، يبقى الأمر ممتعاً. أنت لا تحسب الأرقام فحسب، بل تتأكد من سلامة الأنظمة، وإضاءة الأنوار، وعمل المعدات بكفاءة. الكابل الذي يتم اختياره بعد حسابات دقيقة سيفقد طاقة أقل، وينتج حرارة أقل، ويدوم لفترة أطول لكل ما يتصل به.

لذا في المرة القادمة التي ترغب فيها بتخمين مقاس كابل، خصص وقتًا لإجراء الحساب الصحيح. لن يستغرق الأمر سوى بضع دقائق بعد أن تتقنه. وبصراحة، من الرائع أن تعلم أن نظامك لن يتذبذب أو يتعطل أو يسخن بشكل زائد لأنك اخترت المقاس الصحيح للكابل. هذا هو جوهر الهندسة الجيدة: التفكير الواضح، والفحص الدقيق، والتأكد من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح.