دوشنبه , اکتبر 19 2020
خانه / کابل برق / تاثیرات انتخاب نامناسب سیم و کابل برق

تاثیرات انتخاب نامناسب سیم و کابل برق

انتخاب مناسب سطح مقطع سیم و کابل برق برای بارهای خانگی و صنعتی امری ضروری و مهم است. در این مطلب به تاثیرات انتخاب نامناسب سیم یا کابل بر مصرف کننده بخصوص موتورها پرداخته شده است.

بارهای خانگی و صنعتی از طریق سیم یا کابل به منبع الکتریکی متصل و تغذیه می شوند. مهمترین و عمومی ترین مشخصه در انتخاب سیم و کابل، سطح مقطع آن است. با انتخاب سطح مقطع مناسب، می توان شرایط بهینه کارکرد بار و شبکه را تأمین کرد. با توجه به عبور جریان I از هادی با مقاومت R، دو پدیده نامناسب افت ولتاژ (V=RI) و تلفات الکتریکی (2^P=RI) نمایان می شوند. به عنوان مثال در یک مسیر بامقاومت 3 اهم درصورت استفاده از باری با جریان 10 آمپر، 30 ولت در مسیر افت ولتاژ و 300 وات تلفات رخ خواهد داد. حال اگر با استفاده از کابل یا سیم مناسب، مقاومت به 2 اهم کاهش یابد، افت ولتاژ و تلفات به 20 ولت و 200 وات کاهش خواهد یافت. به روشنی دیده می شود که میزان افت ولتاژ و میزان تلفات مسیر، با اندازه مقاومت رابطه مستقیم دارد. اما مزایای کاهش مقاومت مسیر، تنها به این موضوع ختم نشده و می تواند از مشکلات عدیده ای جلوگیری نماید.

در بخش بزرگی از مصرف کننده های الکتریکی (موتورها) با وقوع افت ولتاژ، مصرف کننده جریان مورد نیاز خود را افزایش می دهد و در نتیجه باز هم افت ولتاژ روی مسیر بیشتر خواهد شد و ولتاژی که به مصرف کننده می رسد باز هم کاهش می یابد و این پسخورد افزایشی ادامه می یابد و نتایج منفی آن بیشتر نمایان خواهد شد. پسخورد افزایشی دیگری که مشکل را تشدید می نماید اثر تلفات است. تلفات الکتریکی رخ داده بر روی مسیر، خود را به صورت گرما نشان می دهد و گرما باعث افزایش دمای هادی گردیده و چون هادیها از جنس فلزات با ضریب دمایی مقاومت ویژه مثبت می باشند (ضریب دمایی مقاومت ویژه دو فلز رایج در ساخت کابل و سیم یعنی مس و آلومینیوم در ناحیه خطی آن 0.0039 می باشد) با افزایش دما، مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند در نتیجه با افزایش مقاومت باز هم تلفات بیشتر شده و این پسخورد افزایشی به طور مداوم خود را تشدید می نماید.

در صورتی که ولتاژ از مقادیر نامی کاهش قابل ملاحظه داشته باشد مشکلات و اختلالاتی در کار دستگاه ها به وجود می آید. این اختلالات بسته به نوع بار متفاوت خواهند بود؛

بارهای روشنایی

در لامپ های رشته ای افت ولتاژ به اندازه 5 درصد، توان خروجی را 16 درصد کاهش می دهد و کاهش ولتاژ به اندازه 10 درصد، میزان نور را 30 درصد کاهش می دهد. دلیل این امر آن است که با کاهش ولتاژ درجه حرارت کار لامپ شدیداً کاهش می یابد و نور تولید شده، بستگی به درجه حرارت کار لامپ دارد. با توجه به نکات یاد شده روشن است که در برق رسانی باید سعی شود از کاهش قابل ملاحظه ولتاژ جلوگیری به عمل آید. البته افت ولتاژ را نمی توان به طور کامل از بین برد، لذا مقررات حداکثر افت ولتاژ مجاز را معین کرده اند. این افت ولتاژ در مورد مدارهای روشنایی 4 درصد و در مورد مدارهای تغذیه موتورها 6 درصد است. معمولاً نیمی از این افت ولتاژ را به شبکه توزیع (از پست توزیع با انشعاب اصلی خانه یا کارخانه) و نیم دیگر را به سیم کشی داخلی اختصاص می دهند. به این ترتیب با توجه به کاهش قابل ملاحظه میزان نوردهی لامپ ها با افت ولتاژ، مشترک برای داشتن روشنایی مناسب به اجبار باید لامپ های با توان مصرفی بالاتر را انتخاب کند.

بارهای موتوری

قسمت اعظم انرژی الکتریکی در مصارف خانگی و صنعتی صرف به حرکت در آوردن موتورهای الکتریکی می گردد و عمده موتورهای الکتریکی صنعتی و موتورهای الکتریکی مورد استفاده در لوازم خانگی از نوع آسنکرون (القایی) هستند. مطابق استانداردهای جهانی، معمولاً موتورهای القایی (به خصوص 3 فاز) به شکلی طراحی می گردند که با افزایش 10 درصد یا کاهش 10 درصد ولتاژ به کار خود ادامه دهند. به طور متوسط 10 درصد کاهش یا افزایش ولتاژ به شرط ثابت بودن فرکانس نتایج مطابق جدول 1 را در بر خواهد داشت. تغییر ولتاژ بر روی عملکرد موتور در باند بیشتر از 10 درصد درشکل 2 آورده شده است.

اثر تغییر ولتاژ بر روی گشتاور حداکثر و راه اندازی

همان طور که در جدول 1 مشاهده می شود کاهش 10 درصدی ولتاژ منجر به کاهش 19 درصدی گشتاور راه اندازی و گشتاور نامی می شود؛ بنابراین استفاده از هادی نامناسب در تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز یک موتور الکتریکی القایی که باعث کاهش 10 درصدی ولتاژ موتور گردد، کاهش گشتاوری دو برابر برای موتور به همراه خواهد داشت. در نتیجه ممکن است در بارهایی که نیاز به گشتاور راه اندازی بالا دارند موتور گشتاور لازم برای راه اندازی را نداشته باشد. بنابراین کارایی موتور کاهش شدیدی خواهد داشت.

اثر تغییر ولتاژ بر روی راندمان

همان طور که در شکل 2 مشاهده می شود کاهش ولتاژ منجر به کاهش راندمان موتور خواهد شد هر چند در تغییرات کم ولتاژ، این کاهش راندمان شدید نخواهد بود. در یک نگاه اجمالی، استفاده از هادی نامناسب در تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز یک موتور الکتریکی القایی باعث کاهش کم بهره وری موتور خواهد شد به عبارت دیگر برای انجام همان کار قبلی نیاز به مصرف انرژی الکتریکی بیشتری خواهد بود.

اثر تغییر ولتاژ بر روی جریان راه اندازی و ضریب توان

مطابق شکل 2، کاهش ولتاژ منجر به کاهش جریان راه اندازی و افزایش ضریب توان خواهد شد که این دو مورد جزء معدود مزایای کاهش ولتاژ موتور می باشد و در مقابل مشکلات فراوانی که به وجود می آورد از اهمیت قابل توجهی برخوردار نیست.

اثر تغییر ولتاژ بر روی جریان

از مهمترین مشکلاتی که کاهش ولتاژ به وجود خواهد آورد افزایش جریان است. همان طور که در جدول 1 و شکل 2 مشاهده می شود کاهش ولتاژ منجر به افزایش جریان موتور خواهد شد. برای درک بهتر مسأله دقت کنید هنگامی که موتور به یک بار متصل است باید توان مورد نیاز برای چرخش بار را تأمین نماید. توان ورودی از حاصل ضرب ولتاژ در جریان بدست می آید؛ حال اگر ولتاژ موتور کاهش یابد جریان آن افزایش خواهد یافت تا بتواند همان توان یا مقداری نزدیک به آن را تأمین نماید. افزایش جریان نسبت به مقدار نامی مشکلاتی در پی خواهد داشت:

1- افت ولتاژ 10 درصدی نسبت به مقدار نامی، افزایش جریان بین 10 تا 12 درصدی کشیده شده از شبکه را در پی خواهد داشت. این جریان از فیوزهای مسیر و سیم و کابلها عبور می کند که باعث افزایش تلفات بر روی آنها و یا قطع کردن سیستم حفاظتی اضافه جریان خواهد شد.
2- افزایش یافتن جریان موتور از مقدار نامی، منجر به افزایش دمای سیم پیچی موتور می شود. به طور متوسط به ازای هر 10 درجه سانتی گراد افزایش دمای موتور، عمر مفید عایق بندی آن و در نتیجه عمر موتور برای کلاسهای عایقی مرسوم مانند A، B، H و F نصف می شود. همان طور که در جدول 1 مشاهده می شود کاهش 10 درصدی ولتاژ منجر به افزایش دمای 6 تا 23 درصدی دما خواهد شد. یعنی در صورت کارکرد موتور در دمای 50 درجه سانتی گراد و افزایش دمای 20 درصدی، دمای کار موتور به 60 درجه افزایش یافته و عمر مفید موتور 50 درصد کاهش می یابد. در یک نگاه اجمالی، استفاده از هادی نامناسب در تأمین
انرژی الکتریکی مورد نیاز یک موتور الکتریکی القایی باعث کاهش عمر مفید موتور به طور کاملاً محسوس و افزایش تلفات و حتی قطع کردن سیستم حفاظتی می شود.

اثر تغییر ولتاژ بر روی سرعت نامی

همان طور که در جدول 1 مشاهده می شود، دیگر نتیجه کاهش ولتاژ، کاهش سرعت بارکامل است. هرچند این مقدار
ناچیز است ولی در موتورهایی که سیستم خنک کننده آنها فن روی موتور است، راندمان خنک کنندگی فن کاهش و در نتیجه دمای موتور بیشتر افزایش می یابد.


منبع: دکتر مزدک تیمور تاشلو (دکترای برق کنترل) و مهندس محمد سلیمی نژاد (کارشناسی ارشد برق قدرت)، بررسی تأثیر افزایش مقاومت الکتریکی ناشی از انتخاب نامناسب سیم و کابل بر بارهای خانگی و صنعتی، نشریه داخلی صنعت سیم و کابل، شماره شصت و ششم، بهار 1396

ارتباط با واحد فروش نامیرا کابل :
شماره موبایل: 09120471420
شماره تلفن: 02128423767
پست الکترونیکی: info@namiracables.com

مطلب پیشنهادی

مشاوره انتخاب کابل برق

راهی ساده و سریع در انتخاب کابل برق که در آن فراسنجهای فنی، اقتصادی و …

دیدگاهتان را بنویسید

Call Now Buttonتماس بگیرید