1. لماذا يعتبر حساب السعة ضروريا؟
يعد اختيار حجم السلك المناسب وحمايته أمرًا بالغ الأهمية في تصميم النظام الكهربائي. ويضمن حساب سعة التيار الكهربائي بشكل صحيح عدم ارتفاع درجة حرارة الأسلاك أو تحميلها بشكل زائد تحت الحمل المتوقع، مع تحقيق التوازن أيضًا بين الأمان -وفعالية التكلفة.سلك ثهن(يتم استخدام -المطلي بالنايلون -المُلدن بالحرارة العالية) على نطاق واسع في البناء والصناعة نظرًا لخصائصه الهيكلية والمقاومة للحرارة-، مما يجعل التقييم الدقيق لسعته أمرًا بالغ الأهمية.
2. المفاهيم والمصطلحات الأساسية
سلك ثهن:يحتوي على موصلات من النحاس أو الألومنيوم، وعزل بالحرارة، وسترة من النايلون. تم تصنيفه لدرجات حرارة التشغيل حتى 90 درجة ومناسب للاستخدام في البيئات الجافة والرطبة.
السعة:الحد الأقصى للتيار الذي يمكن للموصل أن يحمله بأمان لفترة ممتدة في ظل ظروف محددة، وهو معلم حاسم في التطبيقات الهندسية.
نيك:يعد قانون الكهرباء الوطني الأمريكي بمثابة الأساس القانوني الرئيسي لاختيار سلك THHN.
3. المعايير واللوائح ذات الصلة
جدول إن إي سي 310.15(ب)(16)يسرد القدرة الاستيعابية الحالية الأساسية (I_table) لأحجام الموصلات المختلفة عند درجات حرارة مختلفة. على سبيل المثال، وفقًا لهذا الجدول، فإن القدرة الاستيعابية الحالية للموصل النحاسي 6 AWG THHN عند 90 درجة هي 75A؛ 8AWG هو 55A.
نيك 110.14 (ج)تنص على أنه على الرغم من أن الموصل قد يكون له تصنيف درجة حرارة أعلى، فإن الاستخدام الفعلي قد يتطلب أن يقتصر على تصنيف درجة حرارة أقل بسبب قيود درجة حرارة المحطة الطرفية أو نقطة الاتصال. يجب استخدام البيانات الخاصة بتصنيف درجة الحرارة الأعلى فقط عند إجراء حسابات تخفيض القدرة.
4. الأساس النظري لحساب السعات
الصيغة الأساسية شائعة الاستخدام لحساب السعة هي كما يلي:
I_actual=I_table × C_temp × C_group
أنا_الجدول:قيمة السعة الأساسية من جدول NEC.
C_temp (عامل تصحيح درجة الحرارة):يصحح انحرافات درجة الحرارة المحيطة عن خط الأساس (عادة 30 درجة). على سبيل المثال، عند 40 درجة، يكون عامل درجة الحرارة للموصل المقدر بـ 90 درجة - هو 0.91 تقريبًا.
C_group (عامل تصحيح التجميع):عندما يتجاوز عدد الموصلات ثلاثة، يتدهور أداء تبديد الحرارة، مما يتطلب المزيد من التصحيح. بالنسبة لـ 4-6 موصلات، يكون العامل المقابل هو 0.80، ولـ 7-9 موصلات، 0.70، وهكذا.
الحمل المستمر:تتطلب NEC هامشًا قدره 125% للتحميل المستمر. لذلك، يجب أن تكون سعة قاطع الدائرة 125% على الأقل من الحمل الفعلي، ويجب تعديل سعة الموصل المسموح بها وفقًا لذلك.
5. خطوات الحساب التفصيلية
1. تحقق من السعة الأساسية (I_table)
على سبيل المثال: 6 AWG من النحاس THHN لديه تصنيف حالي يبلغ 75 أمبير عند 90 درجة، في حين أن 8 AWG لديه تصنيف حالي يبلغ 55 أمبير.
2. تطبيق عامل تصحيح درجة الحرارة (C_temp)
إذا كانت درجة الحرارة المحيطة 40 درجة، فإن عامل التصحيح لـ 90 درجة -المقدر THHN هو 0.91 تقريبًا.
3. تطبيق عامل تصحيح التجميع (C_group)
إذا تم ترتيب أربعة موصلات في قناة، فاستخدم عامل تصحيح قدره 0.80.
4. حساب السعة الفعلية المسموح بها
باستخدام 8 AWG كمثال:
I_actual=55A × 0.91 × 0.70 ≈ 35A.
إذا كان الحمل 39 أمبير، فهو غير كافٍ ويحتاج إلى ترقيته إلى Thhn 6 AWG. التيار المحسوب هو 48A، وهو مقبول.
5. التعامل مع الحمل المستمر
بالنسبة للتحميل المستمر (أكبر من أو يساوي 3 ساعات)، اضرب الحمل في 1.25 ثم احسب الفرق. تضمن مقارنة I_actual استيفاء متطلبات تصميم السلامة.
6. مقارنة تصنيف درجة الحرارة الطرفية
على الرغم من أن الموصل يسمح ببيانات بمقدار 90 درجة، إلا أن القيود الطرفية قد تقيده في النهاية بـ 75 درجة أو 60 درجة، اعتمادًا على تصنيف درجة حرارة طرف الجهاز المحدد.
6. مظاهرة دراسة الحالة
الحالة 1: موصل واحد في بيئة 40 درجة
موصل: 6 AWG نحاس THHN
مرجع الجدول:السعة الحالية للقاعدة: 75 أمبير
تصحيح درجة الحرارة: 0.91 → 75 × 0.91 = 68.25A
تصحيح التجميع:موصل واحد، لا انحراف → 68.25A
اعتبارات التحميل المستمر:إذا كان الحمل 60 أمبير، فإن التيار المطلوب هو: 60 × 1.25=75A → 68.25A. وهذا لا يكفي، لذا يوصى بترقية المواصفات.
الحالة 2: أربعة موصلات في القناة
موصل:8 AWG نحاس THHN
القدرة الاستيعابية الأساسية الحالية: 55A
Tتصحيح درجة الحرارة: 0.91 → 55 × 0.91 ≈ 50A
تصحيح التجميع (4 موصلات): 0.80 → 50 × 0.80 = 40A
الحمل المستمر:بافتراض حمل 30 أمبير → 30 × 1.25=37.5A < 40A → مقبول