محاسبه افت ولتاژ و سایز سیم

محاسبه افت ولتاژ و انتخاب سایز سیم مناسب

هر سیمی مقاومت دارد و وقتی برق مسیر طولانی را طی می‌کند، بخشی از ولتاژ پیش از رسیدن به مصرف‌کننده در خود سیم از بین می‌رود. به این پدیده افت ولتاژ می‌گویند. افت ولتاژ زیاد باعث کم‌نور شدن لامپ‌ها، داغ شدن سیم، کاهش توان و آسیب به موتورها و دستگاه‌های حساس می‌شود. با ابزار محاسبه افت ولتاژ تولتولیا کافی است نوع مدار، ولتاژ، جریان، طول مسیر و جنس سیم را وارد کنید تا افت ولتاژ، درصد آن، ولتاژ رسیده به مصرف‌کننده و کوچک‌ترین سایز سیمی که افت را زیر ۳ درصد نگه می‌دارد را ببینید.

ویژگی‌های ابزار

• سه نوع مدار: DC، متناوب تک‌فاز و متناوب سه‌فاز.
• دو جنس سیم: مسی و آلومینیومی.
• طول مسیر به متر یا فوت.
• نمایش افت ولتاژ، درصد افت و ولتاژ نهایی در محل مصرف.
• پیشنهاد کوچک‌ترین سایز سیم برای افت کمتر از ۳ درصد.
• رایگان و بدون ثبت‌نام.

آموزش استفاده

1. نوع مدار را انتخاب کنید: DC، تک‌فاز یا سه‌فاز.
2. ولتاژ منبع (مثلاً ۲۲۰ ولت برای تک‌فاز یا ۳۸۰ ولت برای سه‌فاز در ایران) و جریان مصرف‌کننده را وارد کنید.
3. فاصله‌ی یک‌طرفه از تابلو تا مصرف‌کننده را به متر وارد کنید.
4. جنس سیم و سایز آن را انتخاب کنید و روی «محاسبه» بزنید.
5. افت ولتاژ و سایز پیشنهادی سیم را ببینید.

فرمول محاسبه افت ولتاژ

• تک‌فاز و DC: افت ولتاژ = ۲ × طول (متر) × جریان (آمپر) × ρ ÷ سطح مقطع (میلی‌متر مربع)
• سه‌فاز: افت ولتاژ = ۱٫۷۳۲ × طول × جریان × ρ ÷ سطح مقطع

در این فرمول، ρ مقاومت ویژه‌ی جنس سیم است: حدود ۰٫۰۱۷۵ برای مس و حدود ۰٫۰۲۸ برای آلومینیوم (اهم × میلی‌متر مربع بر متر). عدد ۲ در مدار تک‌فاز به این دلیل است که جریان مسیر رفت و برگشت را طی می‌کند؛ در مدار سه‌فاز، رابطه‌ی فازها باعث می‌شود به‌جای ۲، ضریب ۱٫۷۳۲ (رادیکال ۳) استفاده شود.

مثال: یک مدار تک‌فاز ۲۲۰ ولت با جریان ۲۰ آمپر، تا فاصله‌ی ۳۰ متری، با سیم مسی ۲٫۵ میلی‌متر مربع: ۲ × ۳۰ × ۲۰ × ۰٫۰۱۷۵ ÷ ۲٫۵ = ۸٫۴ ولت، یعنی حدود ۳٫۸ درصد افت که از حد ۳ درصد بیشتر است. با سیم ۴ میلی‌متر مربع، افت به ۵٫۲۵ ولت یعنی حدود ۲٫۴ درصد کاهش پیدا می‌کند.

تبدیل سایز سیم AWG به میلی‌متر مربع

این ابزار در حال حاضر سایز سیم را با استاندارد آمریکایی AWG نمایش می‌دهد. برای تطبیق با سیم‌های رایج در بازار ایران از جدول زیر استفاده کنید:

AWGسطح مقطع دقیق (میلی‌متر مربع)نزدیک‌ترین سایز رایج در ایران۱۴۲٫۰۸۲٫۵۱۲۳٫۳۱۴۱۰۵٫۲۶۶۸۸٫۳۷۱۰۶۱۳٫۳۱۶۴۲۱٫۲۲۵۲۳۳٫۶۳۵

همیشه سایز بزرگ‌تر یا مساوی را انتخاب کنید، نه کوچک‌تر.

چه مقدار افت ولتاژ قابل قبول است؟

یک معیار رایج در طراحی این است که افت ولتاژ هر مدار نهایی حدود ۳ درصد و مجموع افت از ورودی ساختمان تا مصرف‌کننده حدود ۵ درصد بیشتر نشود. در ایران، ضوابط مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان ملاک طراحی و اجرای تأسیسات برقی است؛ برای کارهای اجرایی، حدود مجاز را بر اساس آن و نظر مهندس ناظر تعیین کنید.

نکته‌ی مهم: افت ولتاژ تنها معیار انتخاب سیم نیست

این ابزار فقط افت ولتاژ را بررسی می‌کند. در انتخاب سیم باید جریان مجاز سیم (ظرفیت حمل جریان)، نوع عایق، روش نصب (داخل لوله، روکار یا زیر زمین)، دمای محیط و هماهنگی با فیوز یا کلید محافظ هم بررسی شود. سیمی که از نظر افت ولتاژ مناسب است، ممکن است برای جریان موردنظر کوچک باشد و داغ کند. برای هر نصب واقعی، سایز نهایی را با برق‌کار یا مهندس برق دارای صلاحیت تأیید کنید.

کاربردهای ابزار

• برق‌کشی مسیرهای طولانی: انبار، پارکینگ، ویلا، باغ یا ساختمانی جدا از ساختمان اصلی.
• سیستم‌های خورشیدی و باتری: در ولتاژهای پایین ۱۲ و ۲۴ ولت، افت ولتاژ اهمیت بسیار بیشتری دارد.
• موتورها و پمپ‌ها: بررسی سیم موتورهای سه‌فاز و پمپ آب در فاصله‌ی دور.
• بررسی مدار موجود: پیش از اضافه کردن مصرف‌کننده‌ی جدید به یک خط طولانی.
• آموزش: تمرین محاسبات برای دانشجویان و هنرجویان برق.

ماشین‌حساب‌های الکترونیک دیگر تولتولیا مثل محاسبه‌گر قانون اهم، محاسبه‌گر عمر باتری و محاسبه‌گر مقاومت LED را هم امتحان کنید.

سؤالات متداول

فاصله‌ی یک‌طرفه یعنی چه؟

یعنی طول مسیر از تابلو یا منبع تا مصرف‌کننده، فقط در یک جهت. ابزار مسیر برگشت را خودش در محاسبه لحاظ می‌کند؛ بنابراین طول را دو برابر وارد نکنید.

چرا فرمول سه‌فاز با تک‌فاز فرق دارد؟

در مدار تک‌فاز و DC، جریان مسیر رفت و برگشت کامل را طی می‌کند و طول مؤثر سیم دو برابر می‌شود. در مدار سه‌فاز، به‌خاطر اختلاف فاز بین سیم‌ها، به‌جای ضریب ۲ از ضریب ۱٫۷۳۲ استفاده می‌شود.

سیم مسی بهتر است یا آلومینیومی؟

مقاومت آلومینیوم حدود ۱٫۶ برابر مس است؛ بنابراین برای همان افت ولتاژ، سیم آلومینیومی باید ضخیم‌تر باشد. آلومینیوم سبک‌تر و ارزان‌تر است و بیشتر در کابل‌های قطور و خطوط توزیع استفاده می‌شود، اما در سیم‌کشی داخلی ساختمان معمولاً از مس استفاده می‌شود.

آیا نتیجه‌ی این ابزار برای اجرا کافی است؟

خیر. این ابزار برآوردی برای برنامه‌ریزی است و دما، روش نصب، ظرفیت جریان سیم و ضوابط مقررات ملی ساختمان را به‌طور کامل در نظر نمی‌گیرد. برای هر کار اجرایی، سایز نهایی را با برق‌کار یا مهندس برق دارای صلاحیت تأیید کنید.

چرا سایز سیم‌های آلومینیومی از ۱۲ AWG شروع می‌شود؟

سیم‌های آلومینیومی خیلی نازک به‌دلیل استحکام کم و مشکلات اتصال، در سیم‌کشی استاندارد استفاده نمی‌شوند؛ به همین دلیل جدول آلومینیوم از سایزهای بزرگ‌تر شروع می‌شود.