ماذا تفعل هذه الحاسبة
تحدّد هذه الأداة المقاس المناسب للسلك الكهربائي (وفق نظام المقاييس الأمريكي American Wire Gauge، أو AWG اختصارًا) لحمل معيّن من خلال الحدّ من هبوط الجهد. وهي تعتمد على الممارسة المتعارف عليها في المعيار الأمريكي NEC، الذي يوصي بألّا يتجاوز هبوط الجهد على دائرة فرعية نحو %3. تجدر الإشارة إلى أنّ نظام AWG شائع في الولايات المتحدة وكندا، بينما تعتمد كثير من الدول العربية والأوروبية مقاسات الكابلات بالمليمتر المربّع (mm²)، لذا انتبه إلى المرجع الذي تتبعه لوائح بلدك. تتحقق الحاسبة من الموصلات النحاسية أو الألمنيوم القياسية من المقاس 14 AWG حتى 4/0، وتعيد لك أصغر مقاس يُبقي هبوط الجهد ضمن الحدّ الذي اخترته.
طريقة الاستخدام
اختر أولًا نوع النظام: تيار مستمر/أحادي الطور أو ثلاثي الأطوار، ثم أدخل جهد النظام، وتيار الحمل بالأمبير، والمسافة باتجاه واحد إلى الحمل بالأقدام، والنسبة المسموح بها لهبوط الجهد (و%3 هي القيمة المعتادة). حدّد بعد ذلك مادة الموصل (نحاس أو ألمنيوم). تعطيك الحاسبة المقاس المُوصى به إضافةً إلى قيمة هبوط الجهد الفعلية عند هذا المقاس.
شرح المعادلة
يُحسب هبوط الجهد بالعلاقة \( V_{drop} = k \cdot L \cdot I \cdot R_{ft} \). وبما أنّ التيار يتدفق ذهابًا وإيابًا، فإنّ الأنظمة أحادية الطور والتيار المستمر تستخدم \( k = 2 \) (أي تُضاعَف المسافة). أما النظام ثلاثي الأطوار فيستخدم \( k = \sqrt{3} \approx 1.732 \). حيث \(L\) هي طول المسار باتجاه واحد، و\(I\) هو التيار، و\(R_{ft}\) هي مقاومة الموصل لكل قدم. ومقاومة الألمنيوم تساوي تقريبًا 1.61 ضعف مقاومة النحاس.
مثال محلول
لنفترض دائرة أحادية الطور بجهد 120 فولت تحمل تيار 20 أمبير عبر مسافة 100 قدم من النحاس، مع حدّ هبوط %3 (أي 3.6 فولت مسموحة). بالنسبة للمقاس 12 AWG (\( R = 1.93 \) أوم/1000 قدم \( = 0.00193 \) أوم/قدم): يكون $$V_{drop} = 2 \times 100 \times 20 \times 0.00193 = 7.72 \text{ فولت}$$ — وهذا مرتفع جدًا. أما المقاس 8 AWG (0.000764 أوم/قدم): فيكون $$2 \times 100 \times 20 \times 0.000764 = 3.056 \text{ فولت} \le 3.6 \text{ فولت}$$ لذلك يُختار المقاس 8 AWG (إذ إنّ المقاس 10 AWG يعطي 4.84 فولت، وهو لا يزال مرتفعًا).
الأسئلة الشائعة
لماذا تُضاعَف المسافة؟ لأنّ التيار يسير إلى الحمل ثم يعود منه، فيكون طول الموصل الذي يمرّ به التيار ضعف المسافة باتجاه واحد.
هل ينبغي حساب المقاس وفق قدرة التحمل الحراري (Ampacity) أيضًا؟ نعم — فهذه الأداة تحسب المقاس بناءً على هبوط الجهد فقط. تأكّد دائمًا من أنّ الموصل يفي كذلك بمتطلبات قدرة التحمل والقاطع وفق المعيار NEC.
لماذا يحتاج الألمنيوم إلى مقاس أكبر؟ لأنّ مقاومة الألمنيوم أعلى لكل وحدة مساحة، فيلزم مقطع أكبر للحصول على هبوط الجهد نفسه.
