اقتباس الآن
  • تم التحديث: ٢٧ يناير ٢٠٢٦

حساب مقاسات الكابلات وفقًا للمعيار IEC 60204-1: الصيغ، هبوط الجهد، وجداول سعة قنوات الكابلات

تحديد حجم الكابلات IEC 60204-1: الصيغ وانخفاض الجهد وجداول سعة القنوات

مقدمة: من النظرية إلى التطبيق - حساب أحجام الكابلات التي تعمل

يتطلب اختيار الكابلات للوحات التحكم الصناعية أكثر من مجرد فهم مبادئ تخفيض القدرة - بل يتطلب حسابات رياضية دقيقة تأخذ في الاعتبار القدرة الحالية، وهبوط الجهد، وقيود المساحة المادية. في حين أن عوامل تخفيض القدرة بسبب درجة الحرارة والتجميع تحدد الحدود الحرارية (المغطاة بشكل شامل في الدليل الرئيسي لتخفيض القدرة الكهربائية)، يركز هذا الدليل على الصيغ العملية وحسابات سعة القنوات التي تحول هذه المبادئ إلى اختيارات كابلات واقعية.

بالنسبة لبناة اللوحات والكهربائيين الصناعيين الذين يعملون وفقًا لـ IEC 60204-1 المعايير، تحدد ثلاث حسابات حاسمة نجاح تحديد حجم الكابل:

  1. حسابات القدرة الحالية مع عوامل التصحيح المجمعة
  2. صيغ هبوط الجهد لدوائر التيار المتردد والتيار المستمر
  3. سعة ملء القنوات بناءً على هندسة الكابل

في فيوكس إلكتريك, ، نقوم بتصنيع درجة صناعية قواطع الدائرة الكهربائية, المقاولون, ومكونات التحكم لبيئات اللوحات الصعبة. يوفر هذا الدليل منهجيات الحساب والصيغ وجداول سعة القنوات اللازمة لتحديد حجم الكابلات بشكل صحيح وفقًا للمعيار IEC 60204-1.

مهندس يقيس قطر الكابل لحسابات سعة القنوات في تركيب لوحة التحكم الصناعية
الشكل 1. مهندس يقيس قطر الكابل لحسابات سعة القنوات في تركيب لوحة التحكم الصناعية.

فهم إطار عمل تحديد حجم الكابلات وفقًا للمعيار IEC 60204-1

IEC 60204-1:2016 (سلامة الآلات - المعدات الكهربائية للآلات - الجزء 1: المتطلبات العامة) يضع إطار عمل الحساب للمعدات الكهربائية المثبتة على الآلات. على عكس قوانين أسلاك المباني، يعالج هذا المعيار مساحات اللوحات المحصورة حيث تكون الحسابات الدقيقة ضرورية.

نهج الحساب ذو الركائز الثلاث

نوع الحساب الغرض نتيجة الفشل
القدرة الحالية (سعة حمل التيار) يضمن عدم ارتفاع درجة حرارة الكابل تدهور العزل، خطر الحريق
انخفاض الجهد يحافظ على الجهد الكافي عند الحمل عطل في المعدات، رحلات مزعجة
ملء القنوات يمنع التلف الميكانيكي صعوبة التركيب، تلف الكابل

المتطلبات الرئيسية للمعيار IEC 60204-1:

  • درجة الحرارة المرجعية: 40 درجة مئوية (وليس 30 درجة مئوية مثل قوانين البناء)
  • الحد الأدنى لأحجام الكابلات: 1.5 مم² للطاقة، 1.0 مم² للتحكم
  • حدود هبوط الجهد: 5٪ لدوائر التحكم، 10٪ لدوائر الطاقة
  • عامل الحمل المستمر: 1.25× للأحمال التي تعمل > 3 ساعات

للحصول على جداول مفصلة لعوامل تخفيض القدرة والمبادئ الحرارية، راجع دليل تخفيض القدرة الكهربائية الخاص بنا.

القسم 1: صيغ حساب القدرة الحالية للكابل

الصيغة الرئيسية: حساب القدرة الحالية المعدلة

المعادلة الأساسية لتحديد سعة حمل التيار الآمنة:

I_z = I_n × k₁ × k₂ × k₃ × k₄

أين:

  • I_z = القدرة الحالية المعدلة (سعة حمل التيار الآمنة بعد جميع التصحيحات)
  • I_n = القدرة الحالية الاسمية من الجداول القياسية في الظروف المرجعية (40 درجة مئوية، دائرة واحدة)
  • k₁ = عامل تصحيح درجة الحرارة
  • k₂ = عامل تصحيح التجميع/التجميع
  • k₃ = عامل تصحيح طريقة التثبيت
  • k₄ = عوامل تصحيح إضافية (العزل الحراري، الدفن في التربة، إلخ.)

الحساب العكسي: حجم الكابل المطلوب

لتحديد الحد الأدنى لحجم الكابل المطلوب لحمل معين:

I_n_required = I_b ÷ (k₁ × k₂ × k₃ × k₄)

أين:

  • I_b = تيار التصميم (تيار الحمل × 1.25 للأحمال المستمرة)
  • I_n_required = الحد الأدنى للقدرة الحالية الاسمية المطلوبة من الجداول

ثم حدد حجم الكابل حيث: I_n (من الجداول) ≥ I_n_required

عملية حساب خطوة بخطوة

الخطوة 1: حساب تيار التصميم

I_b = I_load × F_continuous × F_safety
  • I_load = تيار الحمل الفعلي (A)
  • F_continuous = 1.25 للأحمال التي تعمل > 3 ساعات، 1.0 بخلاف ذلك
  • F_safety = 1.0 إلى 1.1 (هامش أمان اختياري)

الخطوة 2: حدد تصنيف جهاز الحماية

I_n_device ≥ I_b

اختر معيارًا قواطع تصنيف يفي بتيار التصميم أو يتجاوزه.

الخطوة 3: تحديد عوامل التصحيح

قم بالقياس أو التقدير:

  • درجة الحرارة الداخلية للوحة → k₁ (انظر دليل تخفيض القدرة)
  • عدد الموصلات الحاملة للتيار → k₂ (انظر دليل تخفيض القدرة)
  • طريقة التركيب → k₃ (عادةً 1.0 لتركيبات اللوحة)

الخطوة 4: حساب الأمبيرية الاسمية المطلوبة

I_n_required = I_n_device ÷ (k₁ × k₂ × k₃)

الخطوة 5: حدد الكابل من الجداول

اختر حجم الموصل حيث I_n ≥ I_n_required

الخطوة 6: تحقق من انخفاض الجهد (انظر القسم 2)

مثال عملي 1: دائرة محرك ثلاثي الأطوار

معطى:

  • المحرك: 11kW، 400V ثلاثي الأطوار، 22A تيار الحمل الكامل
  • درجة حرارة اللوحة: 50 درجة مئوية
  • التركيب: 8 دوائر في مجرى مشترك
  • نوع الكابل: نحاس XLPE (عزل 90 درجة مئوية)
الخطوة 1: تيار التصميم
I_b = 22A × 1.25 = 27.5A

الخطوة 2: جهاز الحماية
حدد قاطع دائرة 32A (I_n_device = 32A)

الخطوة 3: عوامل التصحيح
k₁ = 0.87 (50 درجة مئوية، XLPE من جداول تخفيض القدرة)
k₂ = 0.70 (8 دوائر في مجرى)
k₃ = 1.00

الخطوة 4: الأمبيرية الاسمية المطلوبة
I_n_required = 32A ÷ (0.87 × 0.70 × 1.00)
I_n_required = 32A ÷ 0.609 = 52.5A

الخطوة 5: اختيار الكابل
من جداول IEC 60228: 6mm² نحاس XLPE = 54A عند 40 درجة مئوية
✓ حدد كابل 6mm² (54A > 52.5A مطلوب)

مثال عملي 2: دائرة تحكم DC

معطى:

  • الحمل: نظام PLC بجهد 24VDC، 15A مستمر
  • درجة حرارة اللوحة: 55 درجة مئوية
  • التركيب: 15 دائرة في قناة الكابلات
  • نوع الكابل: نحاس PVC (عزل 70 درجة مئوية)
الخطوة 1: تيار التصميم
I_b = 15A × 1.25 = 18.75A

الخطوة 2: جهاز الحماية
حدد قاطع دائرة DC بجهد 20A

الخطوة 3: عوامل التصحيح
k₁ = 0.71 (55 درجة مئوية، PVC)
k₂ = 0.60 (15 دائرة)

الخطوة 4: الأمبيرية الاسمية المطلوبة
I_n_required = 20A ÷ (0.71 × 0.60)
I_n_required = 20A ÷ 0.426 = 46.9A

الخطوة 5: اختيار الكابل
من الجداول: 4mm² نحاس PVC = 36A (غير كاف)
جرب 6mm²: 46A (غير كاف)
جرب 10mm²: 63A عند 40 درجة مئوية
✓ حدد كابل 10mm²

ملاحظة: غالبًا ما تتطلب دوائر التحكم DC كابلات أكبر من AC بسبب حدود انخفاض الجهد الصارمة (انظر القسم 2).

مرجع سريع: تأثير عامل التصحيح المجمع

Scenario درجة الحرارة الكابلات k₁ k₂ مدمج تأثير القدرة الحالية
مثالي 40°C 1-3 1.00 1.00 1.00 100٪ (بدون تخفيض)
عادي 50°C 6 0.87 0.70 0.61 61٪ (تخفيض 39٪)
كثيف 55°C 12 0.79 0.60 0.47 47٪ (تخفيض 53٪)
أقصى 60°C 20 0.71 0.57 0.40 40٪ (تخفيض 60٪)

نظرة ثاقبة مهمة: في لوحات التحكم الكثيفة، قد تتطلب الكابلات 2-3 أضعاف القدرة الحالية لتقييم جهاز الحماية لتحقيق التشغيل الآمن بعد تخفيض القدرة.

مخطط انسيابي لحساب تحديد حجم الكابلات يوضح تطبيق الصيغة خطوة بخطوة وفقًا للمعيار IEC 60204-1
الشكل 2. مخطط انسيابي لحساب حجم الكابل يوضح تطبيق الصيغة خطوة بخطوة وفقًا للمعيار IEC 60204-1.

القسم 2: صيغ حساب انخفاض الجهد

في حين أن القدرة الحالية تضمن عدم ارتفاع درجة حرارة الكابلات، فإن حسابات انخفاض الجهد تضمن حصول المعدات على جهد كافٍ - وهو أمر بالغ الأهمية بشكل خاص لـ دوائر التحكم، والموصلات، والمرحلات التي تتعطل مع عدم كفاية الجهد.

حدود انخفاض الجهد وفقًا للمعيار IEC 60204-1

نوع الدائرة أقصى انخفاض في الجهد تطبيق نموذجي
دوائر التحكم 5% وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، والمرحلات، والموصلات، وأجهزة الاستشعار
دوائر الطاقة 10% المحركات، والسخانات، والمحولات
دوائر الإضاءة 5% إضاءة اللوحة، ومصابيح المؤشر

صيغة انخفاض الجهد في دائرة التيار المستمر

لدوائر التيار المستمر والتيار المتردد أحادي الطور (حساب مقاومة مبسط):

VD = (2 × L × I × ρ) ÷ A

أين:

  • VD = انخفاض الجهد (V)
  • L = طول الكابل في اتجاه واحد (م)
  • I = تيار الحمل (A)
  • ρ = المقاومة النوعية (Ω·mm²/m)
    • النحاس عند 20 درجة مئوية: 0.0175
    • النحاس عند 70 درجة مئوية: 0.0209
    • الألومنيوم عند 20 درجة مئوية: 0.0278
  • A = مساحة المقطع العرضي للموصل (mm²)
  • عامل 2 يمثل التيار المتدفق عبر كل من موصلات الإمداد والعودة

النسبة المئوية لانخفاض الجهد:

VD٪ = (VD ÷ V_nominal) × 100٪

المقاومة النوعية المعدلة حسب درجة الحرارة

تزداد مقاومة الكابل مع درجة الحرارة، مما يؤثر على انخفاض الجهد:

ρ_T = ρ₂₀ × [1 + α(T – 20)]

أين:

  • ρ_T = المقاومة النوعية عند درجة الحرارة T
  • ρ₂₀ = المقاومة النوعية عند مرجع 20 درجة مئوية
  • α = معامل درجة الحرارة
    • النحاس: 0.00393 لكل درجة مئوية
    • الألومنيوم: 0.00403 لكل درجة مئوية
  • T = درجة حرارة التشغيل (°C)

قيم المقاومة النوعية الشائعة المعدلة حسب درجة الحرارة:

المواد 20°C 40°C 60°C 70 درجة مئوية 90°C
النحاس 0.0175 0.0189 0.0202 0.0209 0.0224
ألومنيوم 0.0278 0.0300 0.0323 0.0335 0.0359

صيغة انخفاض الجهد في التيار المتردد ثلاثي الأطوار

للدوائر ثلاثية الأطوار المتوازنة:

VD = (√3 × L × I × ρ × cos φ) ÷ A

معلمة إضافية:

  • cos φ = معامل القدرة (عادةً 0.8-0.9 لأحمال المحركات، 1.0 للمقاومة)

للدوائر ذات المفاعلة الكبيرة (الكابلات الكبيرة، والتشغيلات الطويلة):

VD = (√3 × L × I) × √[(ρ × cos φ)² + (X_L × sin φ)²] ÷ A
  • X_L = المفاعلة الاستقرائية (Ω/km، من بيانات الشركة المصنعة للكابل)
  • sin φ = √(1 – cos²φ)

مثال عملي 3: هبوط الجهد في دائرة التحكم DC

معطى:

  • النظام: مصدر طاقة 24VDC لرف PLC
  • تيار الحمل: 12 أمبير مستمر
  • طول الكابل: 18 متر (في اتجاه واحد)
  • الكابل: 2.5 مم² نحاس
  • درجة حرارة التشغيل: 60 درجة مئوية
  • أقصى هبوط جهد مسموح به: 5٪ (1.2 فولت)
الخطوة 1: المقاومة النوعية المعدلة حسب درجة الحرارة
ρ₆₀ = 0.0175 × [1 + 0.00393(60 – 20)]
ρ₆₀ = 0.0175 × [1 + 0.1572]
ρ₆₀ = 0.0202 Ω·mm²/m

الخطوة 2: حساب هبوط الجهد
VD = (2 × 18m × 12A × 0.0202) ÷ 2.5mm²
VD = 8.73 ÷ 2.5
VD = 3.49V

الخطوة 3: حساب النسبة المئوية للهبوط
VD٪ = (3.49V ÷ 24V) × 100٪ = 14.5٪

النتيجة: ✗ فشل (14.5٪ > حد 5٪)

الحل: زيادة حجم الكابل

تجربة 6 مم²:
VD = 8.73 ÷ 6mm² = 1.46V
VD٪ = (1.46V ÷ 24V) × 100٪ = 6.08٪
لا يزال يتجاوز حد 5٪

تجربة 10 مم²:
VD = 8.73 ÷ 10mm² = 0.87V
VD٪ = (0.87V ÷ 24V) × 100٪ = 3.64٪
✓ نجاح (3.64٪ < حد 5٪) الاختيار النهائي: كابل 10 مم²

درس هام: غالبًا ما تتطلب دوائر التحكم DC ذات مسارات الكابلات الطويلة موصلات أكبر بكثير مما تشير إليه حسابات السعة.

مثال عملي 4: دائرة محرك ثلاثي الأطوار

معطى:

  • المحرك: 15 كيلو واط، 400 فولت ثلاثي الأطوار، 30 أمبير، cos φ = 0.85
  • طول الكابل: 25 متر
  • الكابل: 6 مم² نحاس XLPE
  • درجة حرارة التشغيل: 70 درجة مئوية
الخطوة 1: المقاومة النوعية عند 70 درجة مئوية
ρ₇₀ = 0.0209 Ω·mm²/m

الخطوة 2: حساب هبوط الجهد (تبسيطي مقاوم)
VD = (√3 × 25m × 30A × 0.0209 × 0.85) ÷ 6mm²
VD = (1.732 × 25 × 30 × 0.0209 × 0.85) ÷ 6
VD = 23.09 ÷ 6 = 3.85V

الخطوة 3: حساب النسبة المئوية للهبوط (خط إلى خط)
VD٪ = (3.85V ÷ 400V) × 100٪ = 0.96٪
✓ نجاح (0.96٪ < حد 10٪) جداول مرجعية سريعة لهبوط الجهد

أقصى طول للكابل (بالأمتار) لهبوط جهد 5٪ في دوائر التيار المستمر:

24VDC (هبوط 1.2 فولت)

الحالي 48VDC (هبوط 2.4 فولت) (أ)
13.7m 1.5 مم² 2.5 مم² 4 مم² 6 مم² 1.5 مم² 2.5 مم² 4 مم² 6 مم²
5A 22.9m 36.6m 54.9m 27.4m 45.7m 73.1m 109.7m 6.9m
10A 11.4m 18.3m 4.6m 45.7m 22.9m 36.6m 54.9m 27.4m
15A 7.6m 12.2m 12.2m 4.6m 9.1 م 15.2 م 24.4 م 54.9m
20A 3.4 م 5.7 م 9.1 م 22.9m 11.4m 18.3m 4.6m 45.7m

(بناءً على النحاس عند 70 درجة مئوية، ρ = 0.0209 Ω·mm²/m)

أقصى طول للكابل (بالأمتار) لانخفاض الجهد 10% في دوائر ثلاثية الطور 400 فولت:

الحالي 2.5 مم² 4 مم² 6 مم² 10 مم² 16 مم²
16A 119 م 190 م 285 م 475 م 760 م
25A 76 م 122 م 182 م 304 م 486 م
32A 59 م 95 م 142 م 237 م 380 م
40A 48 م 76 م 114 م 190 م 304 م
63A 30 م 48 م 72 م 120 م 193 م

(بناءً على النحاس عند 70 درجة مئوية، cos φ = 0.85، حساب مقاومي فقط)

انخفاض الجهد للموصلات المتوازية

بالنسبة للمنشآت التي تستخدم موصلات متعددة بالتوازي لكل طور:

VD_parallel = VD_single ÷ n

أين: n = عدد الموصلات لكل طور

مثال على ذلك: كابلان 10 مم² بالتوازي لهما نفس انخفاض الجهد لكابل واحد 20 مم².

مخطط مقارنة انخفاض الجهد يوضح تأثير تحديد حجم الكابلات على أداء دائرة التحكم DC
الشكل 3. مخطط مقارنة انخفاض الجهد يوضح تأثير حجم الكابل على أداء دائرة التحكم DC.

القسم 3: القطر الخارجي للكابل والأبعاد الفيزيائية

قبل حساب سعة القنوات، يجب أن تعرف الأبعاد الفيزيائية الفعلية للكابلات - وليس فقط مساحة المقطع العرضي للموصل. يختلف القطر الخارجي للكابل (OD) اختلافًا كبيرًا بناءً على نوع العزل، وتقييم الجهد، والبناء.

صيغة القطر الخارجي للكابل (تقريبي)

بالنسبة للكابلات أحادية النواة:

OD ≈ 2 × (t_insulation + t_sheath) + d_conductor

أين:

  • OD = القطر الخارجي الكلي (مم)
  • d_conductor = قطر الموصل = 2 × √(A/π)
  • A = مساحة المقطع العرضي للموصل (mm²)
  • t_insulation = سمك العزل (مم، يختلف حسب الجهد والنوع)
  • t_sheath = سمك الغلاف (مم، إذا كان موجودًا)

الأقطار الخارجية القياسية للكابلات (IEC 60228)

كابلات نحاسية أحادية النواة، عزل PVC، 300/500 فولت:

حجم الموصل قطر الموصل سمك العزل القطر الخارجي التقريبي مساحة المقطع العرضي
0.75 مم² 1.0 مم 0.8 مم 3.6 مم 10.2 مم²
1.0 مم² 1.1 مم 0.8 مم 3.8 مم 11.3 مم²
1.5 مم² 1.4 مم 0.8 مم 4.1 مم 13.2 مم²
2.5 مم² 1.8 مم 0.8 مم 4.5 مم 15.9 مم²
4 مم² 2.3 مم 0.8 مم 5.0 مم 19.6 مم²
6 مم² 2.8 مم 0.8 مم 5.5 مم 23.8 مم²
10 مم² 3.6 مم 1.0 مم 6.7 مم 35.3 مم²
16 مم² 4.5 مم 1.0 مم 7.6 مم 45.4 مم²
25 مم² 5.6 مم 1.2 مم 9.2 مم 66.5 مم²
35 مم² 6.7 مم 1.2 مم 10.3 مم 83.3 مم²

كابلات نحاسية أحادية النواة، معزولة بـ XLPE، 0.6/1 كيلو فولت:

حجم الموصل القطر الخارجي التقريبي مساحة المقطع العرضي
1.5 مم² 4.3 مم 14.5 مم²
2.5 مم² 4.8 مم 18.1 مم²
4 مم² 5.4 مم 22.9 مم²
6 مم² 6.0 مم 28.3 مم²
10 مم² 7.3 مم 41.9 مم²
16 مم² 8.4 مم 55.4 مم²
25 مم² 10.2 مم 81.7 مم²
35 مم² 11.5 مم 103.9 مم²

كابلات متعددة النواة (3 نواة + PE، PVC، 300/500 فولت):

حجم الموصل القطر الخارجي التقريبي مساحة المقطع العرضي
1.5 مم² 9.5 مم 70.9 مم²
2.5 مم² 11.0 مم 95.0 مم²
4 مم² 12.5 مم 122.7 مم²
6 مم² 14.0 مم 153.9 مم²
10 مم² 16.5 مم 213.8 مم²
16 مم² 19.0 مم 283.5 مم²

ملاحظات هامة:

  • تختلف الأقطار الفعلية حسب الشركة المصنعة (±5-10%)
  • الكابلات المرنة لها قطر خارجي أكبر من الموصلات الصلبة
  • الكابلات المدرعة تضيف 2-4 مم إلى القطر الخارجي
  • تحقق دائمًا من الأبعاد من أوراق بيانات الشركة المصنعة للتطبيقات الهامة

حساب مساحة المقطع العرضي للكابل

لحسابات ملء القنوات، تحتاج إلى مساحة المقطع العرضي للكابل (وليس مساحة الموصل):

A_cable = π × (OD/2)²

مثال على ذلك: موصل 6 مم² بقطر خارجي 5.5 مم

A_cable = π × (5.5 مم/2)²
A_cable = π × 2.75² = 23.8 مم²

متطلبات نصف قطر الانحناء

تحدد المواصفة IEC 60204-1 الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء لمنع تلف الموصل:

نوع الكابل الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء
أحادي النواة، غير مدرع 4 × القطر الخارجي
متعدد النواة، غير مدرع 6 × القطر الخارجي
كابلات مدرعة 8 × القطر الخارجي
كابلات مرنة/متحركة 5 × القطر الخارجي

مثال على ذلك: كابل أحادي النواة 10 مم² (القطر الخارجي = 6.7 مم) يتطلب نصف قطر انحناء لا يقل عن 26.8 مم في زوايا القنوات.

مخطط المقطع العرضي للكابل يوضح العلاقة بين حجم الموصل والقطر الخارجي لحسابات القنوات
الشكل 4. مخطط المقطع العرضي للكابل يوضح العلاقة بين حجم الموصل والقطر الخارجي لحسابات القنوات.

القسم 4: حسابات سعة ملء القنوات ومجاري الكابلات

تتطلب قيود المساحة الفعلية في لوحات التحكم حسابات دقيقة لسعة القنوات. على عكس قواعد ملء المواسير التي تركز على سهولة التركيب، يجب أن يوازن ملء القنوات في اللوحات بين كفاءة المساحة والإدارة الحرارية.

حدود الملء وفقًا للمعيارين IEC 60204-1 و IEC 60614-2-2

الحد الأقصى لنسب الملء للقنوات المغلقة:

عدد الكابلات الحد الأقصى للملء الأساس المنطقي
كابل واحد 60% يسمح بسهولة التركيب
كابلان 53% يمنع الالتصاق أثناء السحب
3+ كابلات 40% الحد القياسي للكابلات المتعددة
وصلات قصيرة <600 مم 60% استثناء الطول القصير

الصيغة:

نسبة الملء = (مجموع مساحات مقاطع الكابلات ÷ مساحة مقطع القناة) × 100%

أين:

  • مجموع مساحات مقاطع الكابلات = مجموع جميع مساحات مقاطع الكابلات (مم²)
  • مساحة مقطع القناة = مساحة المقطع العرضي الداخلي للقناة (مم²)

أحجام وسعات القنوات القياسية

قنوات PVC ذات الجدار الصلب (الأبعاد الداخلية):

حجم القناة (العرض × الارتفاع) المساحة الداخلية سعة الملء بنسبة 40% سعة الملء بنسبة 53%
25 مم × 25 مم 625 مم² 250 مم² 331 مم²
38 مم × 25 مم 950 مم² 380 مم² 504 مم²
50 مم × 25 مم 1,250 مم² 500 مم² 663 مم²
50 مم × 38 مم 1,900 مم² 760 مم² 1,007 مم²
50 مم × 50 مم 2,500 مم² 1,000 مم² 1,325 مم²
75 مم × 50 مم 3,750 مم² 1,500 مم² 1,988 مم²
75 مم × 75 مم 5,625 مم² 2,250 مم² 2,981 مم²
100 مم × 50 مم 5,000 مم² 2,000 مم² 2,650 مم²
100 مم × 75 مم 7,500 مم² 3,000 مم² 3,975 مم²
100 مم × 100 مم 10,000 مم² 4,000 مم² 5,300 مم²

مسار الكابلات المشقوق/المثقب (العرض الفعال):

عرض المسار العمق النموذجي الحد الأقصى الموصى به للكابلات الملاحظات
50 مم 25-50 مم طبقة واحدة دوائر التحكم فقط
100 مم 50-75 مم 10-15 كابل أحجام مختلطة
150 مم 50-75 مم 20-30 كابل فصل الطاقة + التحكم
200 مم 75-100 مم 40-50 كابل التوزيع الرئيسي
300 مم 100 مم 60-80 كابل تركيبات عالية الكثافة

ملاحظة: عادة ما يتم تحديد ملء مسار الكابلات بواسطة ترتيب طبقة واحدة بدلاً من نسبة الملء، للحفاظ على التبديد الحراري.

أمثلة حساب ملء القنوات

مثال 1: أحجام الكابلات المختلطة في قناة 50 مم × 50 مم

الكابلات المراد تركيبها:

  • 6 × كابلات 2.5 مم² (القطر الخارجي 4.5 مم لكل منها)
  • 4 × كابلات 6 مم² (القطر الخارجي 5.5 مم لكل منها)
  • 2 × كابلات 10 مم² (القطر الخارجي 6.7 مم لكل منها)
الخطوة 1: حساب مساحات الكابلات الفردية
A_2.5 = π × (4.5/2)² = 15.9 مم² لكل كابل
A_6 = π × (5.5/2)² = 23.8 مم² لكل كابل
A_10 = π × (6.7/2)² = 35.3 مم² لكل كابل

الخطوة 2: جمع المساحة الكلية للكابلات
Σ A_cables = (6 × 15.9) + (4 × 23.8) + (2 × 35.3)
Σ A_cables = 95.4 + 95.2 + 70.6 = 261.2 مم²

الخطوة 3: مساحة القناة الداخلية
A_trunking = 50 مم × 50 مم = 2,500 مم²

الخطوة 4: حساب النسبة المئوية للملء
Fill% = (261.2 ÷ 2,500) × 100% = 10.4%

النتيجة: ✓ اجتياز (10.4% < حد 40%) < 40% limit) Large safety margin allows future expansion

مثال 2: لوحة تحكم عالية الكثافة

السيناريو 20 × كابلات 2.5 مم² في قناة 50 مم × 25 مم

الخطوة 1: مساحة الكابل
A_cable = π × (4.5/2)² = 15.9 مم² لكل كابل
Σ A_cables = 20 × 15.9 = 318 مم²

الخطوة 2: مساحة القناة
A_trunking = 50 مم × 25 مم = 1,250 مم²

الخطوة 3: النسبة المئوية للملء
Fill% = (318 ÷ 1,250) × 100% = 25.4%

النتيجة: ✓ اجتياز (25.4% < حد 40%) < 40% limit)

مثال 3: كابل كبير الحجم في قناة صغيرة

السيناريو 3 × كابلات 16 مم² (القطر الخارجي 7.6 مم) في قنوات توصيل 50 مم × 38 مم

الخطوة 1: مساحة الكابل
مساحة_الكابل = π × (7.6/2)² = 45.4 مم² لكل كابل
مجموع مساحة_الكابلات = 3 × 45.4 = 136.2 مم²

الخطوة 2: مساحة القناة
مساحة_القناة = 50 مم × 38 مم = 1,900 مم²

الخطوة 3: النسبة المئوية للملء
نسبة الملء = (136.2 ÷ 1,900) × 100 = 7.2%

النتيجة: ✓ اجتياز (7.2% < حد 40%) جداول الحد الأقصى لعدد الكابلات

الحد الأقصى لعدد الكابلات في قنوات التوصيل القياسية (حد ملء 40%):

قنوات توصيل 50 مم × 50 مم (2,500 مم² داخليًا، سعة 1,000 مم²):

القطر الخارجي

حجم الكابل مساحة الكابل الحد الأقصى للكمية 4.1 مم
1.5 مم² 75 كابل 13.2 مم² 4.5 مم
2.5 مم² 62 كابل 15.9 مم² 5.0 مم
4 مم² 51 كابل 19.6 مم² 42 كابل
6 مم² 5.5 مم 23.8 مم² 6.7 مم
10 مم² 28 كابل 35.3 مم² 7.6 مم
16 مم² 22 كابل 45.4 مم² قنوات توصيل 100 مم × 100 مم (10,000 مم² داخليًا، سعة 4,000 مم²):

303 كابل

حجم الكابل 4.1 مم
1.5 مم² 251 كابل
2.5 مم² 204 كابل
4 مم² 168 كابل
6 مم² 113 كابل
10 مم² 88 كابل
16 مم² 60 كابل
25 مم² ملاحظة عملية:

هذه هي الحدود القصوى النظرية. يجب أن تستهدف التركيبات الحقيقية 60-70% من الحد الأقصى للسماح بما يلي: مرونة توجيه الكابلات

  • إضافات مستقبلية
  • متطلبات الفصل في قنوات التوصيل
  • الوصول للصيانة
  • تقليل عمالة التركيب

يتطلب المعيار IEC 60204-1 الفصل بين أنواع الدوائر لمنع التداخل وضمان السلامة:

فصل الدوائر

الطاقة (>50 فولت) مقابل التحكم (<50 فولت) الحد الأدنى من المتطلبات التنفيذ
حاجز مادي أو قنوات توصيل منفصلة استخدم قنوات توصيل مقسمة أو قنوات منفصلة دوائر التيار المتردد مقابل التيار المستمر
الفصل الموصى به يفضل قنوات توصيل منفصلة كابلات محمية مقابل غير محمية
لا يوجد شرط محدد جمع الكابلات المحمية معًا تردد عالٍ (VFD) مقابل تناظري
فصل بحد أدنى 200 مم قنوات توصيل منفصلة إلزامية مثال على قنوات توصيل مقسمة:

┌─────────────────────────────┐

│ دوائر الطاقة (>50 فولت) │ ← 60% من عرض القناة
├─────────────────────────────┤ ← فاصل صلب
│ دوائر التحكم (
حساب طبقة مسار الكابلات<50V) │ ← 40% of trunking width └─────────────────────────────┘

بالنسبة لمسار الكابلات المثقب، احسب الحد الأقصى للكابلات لكل طبقة:

الحد_الأقصى = (عرض_المسار – 2 × الخلوص) ÷ (القطر_الخارجي_للكابل + التباعد)

عرض_المسار

أين:

  • = العرض الفعال للمسار (مم) الخلوص
  • clearance = الخلوص الحافي (عادة 10 مم لكل جانب)
  • OD_cable = القطر الخارجي للكابل (مم)
  • تباعد = الحد الأدنى للتباعد بين الكابلات (عادة 5 مم)

مثال على ذلك: صينية بعرض 100 مم مع كابلات 6 مم² (القطر الخارجي 5.5 مم)

N_max = (100 مم - 2 × 10 مم) ÷ (5.5 مم + 5 مم)
N_max = 80 مم ÷ 10.5 مم = 7.6
← الحد الأقصى 7 كابلات لكل طبقة
مخطط المقطع العرضي للقناة يوضح ترتيب الكابلات وحساب النسبة المئوية للملء لأحجام الكابلات المختلطة
الشكل 5. مخطط المقطع العرضي للقنوات الذي يوضح ترتيب الكابلات وحساب النسبة المئوية للملء لأحجام الكابلات المختلطة.

القسم 5: منهجية التحجيم المتكاملة - الجمع بين جميع الحسابات

يتطلب تحديد حجم الكابل في العالم الحقيقي مراعاة متزامنة للقدرة الحالية، وهبوط الجهد، وقدرة القنوات. يقدم هذا القسم أمثلة متكاملة توضح سير عمل الحساب الكامل.

سير عمل الحساب الشامل

1. حساب تيار التصميم (I_b)
↓
2. تطبيق عوامل تخفيض القدرة ← القدرة الحالية المطلوبة (I_n_required)
↓
3. تحديد حجم الكابل الأولي (من القدرة الحالية)
↓
4. حساب هبوط الجهد مع الحجم المحدد
↓
5. إذا كان VD > الحد: قم بزيادة حجم الكابل، والعودة إلى الخطوة 4
↓
6. حساب ملء القنوات بأحجام الكابلات النهائية
↓
7. إذا كان الملء > الحد: قم بزيادة حجم القنوات أو إعادة توزيع الكابلات
↓
8. توثيق الاختيار النهائي

مثال عملي 5: تصميم لوحة كامل

السيناريو لوحة تحكم صناعية مع دوائر متعددة

الدوائر:

  • الدائرة A: محرك 15 كيلو واط، 30 أمبير، مسافة الكابل 20 مترًا
  • الدائرة B: محرك 7.5 كيلو واط، 16 أمبير، مسافة الكابل 15 مترًا
  • الدائرة C: مزود طاقة 24 فولت تيار مستمر، 20 أمبير، مسافة الكابل 25 مترًا
  • الدائرة D: 10 × مرحلات تحكم، 5 أمبير إجمالي، مسافة الكابل 10 أمتار

ظروف اللوحة:

  • درجة الحرارة الداخلية: 55°م
  • جميع الدوائر في قنوات مشتركة 75 مم × 50 مم
  • الجهد: 400 فولت ثلاثي الأطوار (A، B)، 24 فولت تيار مستمر (C، D)
  • نوع الكابل: نحاس XLPE للطاقة، PVC للتحكم

حساب الدائرة A (محرك 15 كيلو واط):

الخطوة 1: تيار التصميم
I_b = 30 أمبير × 1.25 = 37.5 أمبير

الخطوة 2: جهاز الحماية
حدد قاطع MCCB بقدرة 40 أمبير

الخطوة 3: تخفيض القدرة (في البداية 4 دوائر إجمالاً)
k₁ = 0.79 (55 درجة مئوية، XLPE)
k₂ = 0.70 (4-6 دوائر مقدرة)
I_n_required = 40 أمبير ÷ (0.79 × 0.70) = 72.3 أمبير

الخطوة 4: تحديد حجم الكابل الأولي
10 مم² XLPE مصنف 75 أمبير ← حدد 10 مم²

الخطوة 5: فحص هبوط الجهد
VD = (√3 × 20 متر × 30 أمبير × 0.0209 × 0.85) ÷ 10 مم²
VD = 15.4 ÷ 10 = 1.54 فولت = 0.39% ✓ موافق

النهائي: الدائرة A = 10 مم² XLPE (القطر الخارجي 7.3 مم)

حساب الدائرة B (محرك 7.5 كيلو واط):

I_b = 16 أمبير × 1.25 = 20 أمبير
حدد قاطع MCCB بقدرة 25 أمبير
I_n_required = 25 أمبير ÷ (0.79 × 0.70) = 45.2 أمبير
حدد 6 مم² XLPE (مصنف 54 أمبير)

انخفاض الجهد:
VD = (√3 × 15 متر × 16 أمبير × 0.0209 × 0.85) ÷ 6 مم²
VD = 6.2 ÷ 6 = 1.03 فولت = 0.26% ✓ موافق

النهائي: الدائرة B = 6 مم² XLPE (القطر الخارجي 6.0 مم)

حساب الدائرة C (طاقة 24 فولت تيار مستمر):

I_b = 20 أمبير × 1.25 = 25 أمبير
حدد قاطع تيار مستمر بقدرة 32 أمبير
k₁ = 0.71 (55 درجة مئوية، PVC)
k₂ = 0.70
I_n_required = 32 أمبير ÷ (0.71 × 0.70) = 64.4 أمبير

جرب 10 مم² PVC (مصنف 63 أمبير) - غير كاف
حدد 16 مم² PVC (مصنف 85 أمبير) ✓

هبوط الجهد (حرج للتيار المستمر):
VD = (2 × 25 متر × 20 أمبير × 0.0209) ÷ 16 مم²
VD = 20.9 ÷ 16 = 1.31 فولت = 5.45% ✗ يتجاوز 5%

زيادة الحجم إلى 25 مم²:
VD = 20.9 ÷ 25 = 0.84V = 3.48% ✓ موافق

نهائي: الدائرة C = 25mm² PVC (القطر الخارجي 9.2mm)

حساب الدائرة D (مرحلات التحكم):

I_b = 5A × 1.25 = 6.25A
اختر قاطع تيار MCB بقيمة 10A
I_n_required = 10A ÷ (0.71 × 0.70) = 20.1A
اختر 1.5mm² PVC (معدل 19.5A) - هامشي
اختر 2.5mm² PVC (معدل 27A) ✓

انخفاض الجهد:
VD = (2 × 10m × 5A × 0.0209) ÷ 2.5mm²
VD = 2.09 ÷ 2.5 = 0.84V = 3.48% ✓ موافق

نهائي: الدائرة D = 2.5mm² PVC (القطر الخارجي 4.5mm)

التحقق من ملء القنوات:

القناة: 75mm × 50mm = 3,750 mm² المساحة الداخلية
حد الملء 40% = سعة 1,500 mm²

مساحات الكابلات:
الدائرة A: 1× 10mm² XLPE (القطر الخارجي 7.3mm) = 41.9 mm²
الدائرة B: 1× 6mm² XLPE (القطر الخارجي 6.0mm) = 28.3 mm²
الدائرة C: 1× 25mm² PVC (القطر الخارجي 9.2mm) = 66.5 mm²
الدائرة D: 1× 2.5mm² PVC (القطر الخارجي 4.5mm) = 15.9 mm²

ملاحظة: تتطلب الدوائر ثلاثية الطور 3 موصلات + PE
الدائرة A: 4 كابلات × 41.9 = 167.6 mm²
الدائرة B: 4 كابلات × 28.3 = 113.2 mm²
الدائرة C: 2 كابلات × 66.5 = 133.0 mm² (تيار مستمر: +/- فقط)
الدائرة D: 2 كابلات × 15.9 = 31.8 mm²

المجموع: 167.6 + 113.2 + 133.0 + 31.8 = 445.6 mm²

الملء % = (445.6 ÷ 3,750) × 100% = 11.9%
✓ اجتياز (11.9% < حد 40%)

مصفوفة القرار: متى يسود كل عامل

العامل المهيمن السيناريوهات النموذجية نهج الحل
"السعة" تيار عالٍ، مسافات قصيرة، لوحات ساخنة التركيز على تخفيض القدرة، والنظر في عزل XLPE
انخفاض الجهد جهد منخفض DC، مسافات طويلة للكابلات، معدات دقيقة زيادة الحجم بشكل كبير بما يتجاوز متطلبات السعة
ملء القنوات كثافة عالية للدائرة، لوحات صغيرة، قنوات موجودة مسبقًا استخدم كابلات أصغر حيثما أمكن، أضف قنوات
كل الثلاثة لوحات صناعية معقدة حساب تكراري، قد يتطلب إعادة تصميم اللوحة

أخطاء الحساب الشائعة والحلول

خطأ العواقب وقاية
استخدام درجة حرارة أساسية 30 درجة مئوية الكابلات ذات الحجم الصغير ترتفع درجة حرارتها استخدم دائمًا 40 درجة مئوية لمعيار IEC 60204-1
تجاهل انخفاض الجهد في دوائر التيار المستمر عطل في المعدات حساب VD بشكل منفصل لجميع دوائر التيار المستمر
عد PE كحامل للتيار تخفيض القدرة المحافظ بشكل مفرط للتجميع استبعاد PE والمتعادلات المتوازنة
استخدام مساحة الموصل لملء القنوات ملء مفرط للغاية استخدم القطر الخارجي للكابل، وليس حجم الموصل
نسيان عامل الحمل المستمر رحلات إزعاج للقاطع تطبيق 1.25× على جميع الأحمال > 3 ساعات
خلط أنواع الكابلات في الحسابات نتائج غير متناسقة تحقق من نوع العزل لكل دائرة
مخطط سير عمل متكامل لتحديد حجم الكابلات يوضح حسابات القدرة الحالية وانخفاض الجهد وسعة القنوات في وقت واحد
الشكل 6. مخطط سير عمل متكامل لتحديد حجم الكابل يوضح حسابات السعة والتيار وانخفاض الجهد وسعة القنوات في وقت واحد.

القسم 6: جداول مرجعية سريعة وأدوات اختيار

مرجع سريع لسعة الكابل (نحاس، مرجع 40 درجة مئوية)

الحجم PVC 70 درجة مئوية XLPE 90 درجة مئوية تطبيق نموذجي
1.5 مم² 19.5A 24A دوائر التحكم، مصابيح البيان
2.5 مم² 27 أمبير 33 أمبير ملفات المرحلات، الكونتاكتورات الصغيرة
4 مم² 36 أمبير 45 أمبير الكونتاكتورات المتوسطة، المحركات الصغيرة
6 مم² 46 أمبير 54 أمبير التحكم في محركات التردد المتغير (VFD)، محركات ثلاثية الطور حتى 5.5 كيلو واط
10 مم² 63A 75A محركات 7.5-11 كيلو واط، التوزيع الرئيسي
16 مم² 85A 101A محركات 15-18.5 كيلو واط، مغذيات التيار العالي
25 مم² 112 أمبير 133 أمبير محركات 22-30 كيلو واط، مصدر الطاقة الرئيسي للوحة
35 مم² 138 أمبير 164 أمبير محركات كبيرة، توزيع الطاقة العالية

ملاحظة: هذه هي القيم الأساسية عند 40 درجة مئوية مع دائرة واحدة. قم بتطبيق عوامل تخفيض القدرة للتركيبات الفعلية.

حاسبة سريعة لهبوط الجهد

المعادلة مُعاد ترتيبها لإيجاد أقصى طول للكابل:

للتيار المستمر والتيار المتردد أحادي الطور:

L_max = (VD_max × A) ÷ (2 × I × ρ)

للتيار المتردد ثلاثي الطور:

L_max = (VD_max × A) ÷ (√3 × I × ρ × cos φ)

مثال على ذلك: أقصى طول لكابل 2.5 مم²، حمل 10 أمبير، هبوط جهد 5% في نظام 24 فولت تيار مستمر

VD_max = 24V × 0.05 = 1.2V
L_max = (1.2V × 2.5mm²) ÷ (2 × 10A × 0.0209)
L_max = 3.0 ÷ 0.418 = 7.2 متر

دليل اختيار القنوات

الخطوة 1: حساب المساحة الكلية للمقطع العرضي للكابل

Σ A_cables = Σ [π × (OD_i/2)²]

الخطوة 2: تحديد مساحة القناة المطلوبة

A_trunking_required = Σ A_cables ÷ 0.40

الخطوة 3: تحديد الحجم القياسي التالي

مثال على ذلك: المساحة الكلية للكابل = 850 مم²

A_trunking_required = 850 ÷ 0.40 = 2,125 مم²

الأحجام القياسية:
– 50 مم × 38 مم = 1,900 مم² (صغير جدًا)
– 50 مم × 50 مم = 2,500 مم² ✓ اختيار

مرجع تحويل حجم الكابل

مم² مكافئ AWG Ø نموذجي (مم) الاسم التجاري المتري
0.75 18 AWG 3.6 0.75 مم²
1.0 17 AWG 3.8 1 مم²
1.5 15 AWG 4.1 1.5 مم²
2.5 13 AWG 4.5 2.5 مم²
4 11 AWG 5.0 4 مم²
6 9 AWG 5.5 6 مم²
10 7 AWG 6.7 10 مم²
16 5 AWG 7.6 16 مم²
25 3 AWG 9.2 25 مم²
35 2 AWG 10.3 35 مم²

للحصول على معلومات مفصلة حول تحويل AWG، راجع دليل أنواع أحجام الكابلات الخاص بنا.

الحد الأدنى لأحجام الكابلات وفقًا للمعيار IEC 60204-1

نوع الدائرة الحد الأدنى للنحاس الحد الأدنى للألومنيوم الملاحظات
دوائر الطاقة 1.5 مم² 2.5 مم² خدمة مستمرة
دوائر التحكم 1.0 مم² لا ينصح به المرحلات، الكونتاكتورات
جهد منخفض جدًا (<50 فولت) 0.75 مم² غير مسموح به دوائر الإشارة فقط
تأريض المعدات (PE) لكل جهاز حماية لكل جهاز حماية يوصى بحد أدنى 2.5 مم²

الوجبات الرئيسية

عوامل النجاح الحاسمة لتحديد حجم الكابل:

  1. استخدم تسلسل الحساب الكامل: سعة التيار ← هبوط الجهد ← ملء القناة - لا تتخطى الخطوات أبدًا
  2. تتطلب دوائر التيار المستمر اهتمامًا خاصًا: غالبًا ما يهيمن انخفاض الجهد على تحديد الحجم، مما يتطلب كابلات أكبر بحجمين أو ثلاثة أحجام مما يشير إليه التيار المقنن
  3. القطر الخارجي للكابل ≠ حجم الموصل: استخدم دائمًا القطر الخارجي الفعلي للكابل لحسابات القنوات، وليس المقطع العرضي للموصل
  4. مقاومة الضبط الحراري مهمة: استخدم ρ عند درجة حرارة التشغيل (عادةً 70 درجة مئوية)، وليس قيم مرجعية 20 درجة مئوية
  5. الحد الأقصى لملء القنوات 40٪: استهدف 25-30٪ للتركيبات العملية مع سعة توسع مستقبلية
  6. افصل أنواع الدوائر: استخدم قنوات مقسمة أو مجاري منفصلة لدوائر الطاقة مقابل دوائر التحكم
  7. وثق جميع الحسابات: احتفظ بسجلات توضح تيار التصميم، وعوامل تخفيض التيار، وانخفاض الجهد، وملء القنوات للتعديلات المستقبلية
  8. التحقق أثناء التشغيل: قم بقياس انخفاض الجهد الفعلي وارتفاع درجة الحرارة لتأكيد افتراضات التصميم
  9. يتطلب التيار ثلاثي الأطوار 4 كابلات: لا تنس موصل PE عند حساب ملء القنوات
  10. عندما تكون في شك، قم بزيادة الحجم: الكابل رخيص مقارنة بإعادة تصميم اللوحة أو تلف المعدات

قائمة التحقق من الحساب:

  • [ ] تم حساب تيار التصميم بمعامل 1.25 × مستمر
  • [ ] تم تطبيق عوامل تخفيض التيار (درجة الحرارة + التجميع)
  • [ ] تم تحديد تصنيف جهاز الحماية
  • [ ] تم اختيار حجم الكابل من جداول التيار المقنن
  • [ ] تم حساب انخفاض الجهد عند درجة حرارة التشغيل
  • [ ] تم التحقق من القطر الخارجي للكابل من ورقة البيانات
  • [ ] تم حساب النسبة المئوية لملء القنوات
  • [ ] تم استيفاء متطلبات الفصل
  • [ ] تم فحص متطلبات نصف قطر الانحناء
  • [ ] تم النظر في سعة التوسع المستقبلية

VIOX Electric's مكونات التحكم الصناعية مصممة لبيئات اللوحات الصعبة، مع كتل طرفية, قواطع الدائرة الكهربائيةو المقاولون مصنفة للتشغيل المستمر في درجات حرارة مرتفعة. يقدم فريق الدعم الفني لدينا إرشادات خاصة بالتطبيق لحسابات تحديد حجم الكابلات المعقدة.

الأسئلة المتداولة

س1: لماذا تتطلب دوائر التحكم DC الخاصة بي كابلات أكبر بكثير من دوائر طاقة التيار المتردد ذات التيار المماثل؟

دوائر التيار المستمر حساسة للغاية لانخفاض الجهد لأنه لا يوجد جهد RMS - كل فولت مفقود هو انخفاض مباشر في الجهد المتاح. انخفاض بنسبة 5٪ في نظام 24VDC (1.2 فولت) يؤثر بشكل كبير على تشغيل المرحلات والموصلات، في حين أن انخفاضًا بنسبة 5٪ في 400VAC (20 فولت) بالكاد يكون ملحوظًا لمعظم المعدات. بالإضافة إلى ذلك، تفتقر دوائر التيار المستمر إلى تأثير “التبديل” لأشكال موجة التيار المتردد، مما يجعل انخفاض الجهد أكثر أهمية. غالبًا ما يؤدي هذا إلى أن تكون كابلات التحكم DC أكبر بحجمين أو ثلاثة أحجام مما يشير إليه التيار المقنن وحده.

س2: هل يمكنني استخدام حد ملء القنوات بنسبة 40٪ كهدف تصميم؟

لا - 40٪ هو الحد الأقصى الملء المسموح به، وليس هدفًا للتصميم. يجب أن تستهدف التركيبات الاحترافية ملء بنسبة 25-30٪ مرونة توجيه الكابلات

  • إضافات الدوائر المستقبلية دون استبدال القنوات
  • سهولة سحب الكابلات أثناء التركيب (تقليل تكاليف العمالة)
  • تبديد حراري أفضل (درجات حرارة تشغيل أقل)
  • الوصول إلى الصيانة (القدرة على إضافة/إزالة الكابلات)

يؤدي التصميم لتحقيق أقصى قدر من الملء إلى إنشاء تركيبات غير مرنة تتطلب تعديلات مكلفة حتى لإجراء تغييرات طفيفة.

س3: هل أحتاج إلى حساب موصل PE (الأرضي الواقي) عند حساب ملء القنوات؟

نعم لحسابات ملء القنوات - تشغل موصلات PE مساحة فعلية بغض النظر عما إذا كانت تحمل تيارًا أم لا. ومع ذلك،, لا يوجد لعوامل تخفيض التيار للتجميع - لا تولد موصلات PE حرارة في ظل التشغيل العادي ويتم استبعادها من حسابات تخفيض التيار الحراري. هذا مصدر شائع للارتباك: PE مهم للمساحة الفعلية ولكن ليس للحسابات الحرارية.

س4: لماذا يستخدم IEC 60204-1 درجة حرارة مرجعية 40 درجة مئوية بدلاً من 30 درجة مئوية مثل قوانين البناء؟

تخلق لوحات التحكم مساحات محصورة مع مكونات تولد الحرارة (محركات VFD، وإمدادات الطاقة، والمحولات) التي تعمل بشكل روتيني 10-15 درجة مئوية فوق درجة حرارة الغرفة. تعكس الإشارة المرجعية 40 درجة مئوية ظروف اللوحة الواقعية، مما يجعل اختيارات الكابلات أكثر تحفظًا ومناسبة للبيئات الصناعية. إذا استخدمت عن طريق الخطأ جداول تستند إلى 30 درجة مئوية (مثل IEC 60364)، فسوف تقلل من حجم الكابلات وتخاطر بالفشل الحراري.

س5: كيف يمكنني التعامل مع الكابلات الموجودة جزئيًا في القنوات وجزئيًا في الهواء الطلق؟

تطبيق الشرط الأكثر تقييدًا لكامل مسار الكابل. إذا كان 80٪ من الكابل في الهواء الطلق ولكن 20٪ يمر عبر قنوات معبأة بكثافة، فيجب تحديد حجم الدائرة بأكملها لعوامل تخفيض التيار في قسم القنوات. تخلق قطعة القنوات “عنق زجاجة” حراريًا يحد من قدرة الكابل بأكمله. تستخدم الهندسة المحافظة دائمًا أسوأ الظروف لمسارات الكابلات الكاملة.

س6: هل يمكنني خلط أنواع مختلفة من الكابلات (PVC و XLPE) في نفس القنوات؟

نعم، ولكن قم بتطبيق عوامل تخفيض التيار المناسبة لـ كل نوع كابل على حدة. تتطلب كابلات PVC (تصنيف 70 درجة مئوية) تخفيضًا أكثر قوة لدرجة الحرارة من XLPE (تصنيف 90 درجة مئوية) في نفس البيئة. بالنسبة لحسابات ملء القنوات، ما عليك سوى جمع الأقطار الخارجية بغض النظر عن نوع العزل. ومع ذلك، لـ تطبيقات التحكم في المحركات التي تتطلب موثوقية عالية، فإن استخدام أنواع كابلات متسقة في جميع الأنحاء يبسط الحسابات ويقلل الأخطاء.

س7: ما الفرق بين مساحة المقطع العرضي للكابل ومساحة المقطع العرضي للموصل؟

مساحة المقطع العرضي للموصل (على سبيل المثال، 6 مم²) تشير إلى موصل النحاس/الألومنيوم نفسه وتحدد القدرة على حمل التيار. مساحة المقطع العرضي للكابل تشير إلى الكابل بأكمله بما في ذلك العزل والغلاف، ويتم حسابه من القطر الخارجي: A = π × (OD/2)². على سبيل المثال:

  • موصل 6 مم² = مساحة موصل 6 مم²
  • نفس الكابل بقطر خارجي 5.5 مم = مساحة كابل 23.8 مم²

استخدم دائمًا مساحة الكابل لحسابات ملء القنوات،, مساحة الموصل لحسابات القدرة الحالية.

س8: كيف يمكنني حساب ملء القنوات عندما تكون للكابلات أشكال مختلفة (مستديرة مقابل مسطحة)؟

بالنسبة للكابلات المستديرة، استخدم صيغة المساحة الدائرية: A = π × (OD/2)². بالنسبة للكابلات المسطحة/الشريطية، استخدم المساحة المستطيلة: A = العرض × السمك. بالنسبة للأشكال غير المنتظمة، استخدم “القطر الدائري المكافئ” المحدد من قبل الشركة المصنعة أو قم بقياس المستطيل المحيط بالكابل (العرض × الارتفاع) واستخدمه كتقدير متحفظ. عند خلط الأشكال، اجمع كل المساحات الفردية وقارنها بسعة القناة.

س9: هل تتطلب الكابلات المرنة حسابات مختلفة عن كابلات التركيب الثابت؟

"السعة": عادةً ما يكون للكابلات المرنة قدرة تحمل تيار أقل بنسبة 10-15٪ من الموصلات الصلبة من نفس الحجم بسبب زيادة المقاومة الناتجة عن التجديل. قم بتطبيق عامل تخفيض إضافي قدره 0.85-0.90.

ملء القنوات: تتميز الكابلات المرنة بأقطار خارجية أكبر (طبقات عزل أكثر للمرونة)، لذا تحقق من القطر الخارجي الفعلي من أوراق البيانات.

نصف قطر الانحناء: تتطلب الكابلات المرنة نصف قطر انحناء لا يقل عن 5 أضعاف القطر الخارجي مقابل 4 أضعاف القطر الخارجي للكابلات الصلبة.

بالنسبة لـ أنظمة المهرجانات والآلات المتنقلة, ، حدد دائمًا تصنيفات الكابلات المرنة بشكل صريح.

س10: كيف يمكنني تحديد حجم الكابلات للدوائر ذات تيارات بدء عالية مثل المحركات؟

تحديد حجم الكابلات بناءً على تيار التشغيل الكامل (وليس تيار البدء)، مع تطبيق عوامل التخفيض المناسبة. جهاز الحماية (بادئ الحركة (Motor Starter) أو قاطع الدائرة) يتعامل مع العابرين لبدء التشغيل على المدى القصير. ومع ذلك،, تحقق من انخفاض الجهد أثناء البدء للتأكد من أنه لا يسبب:

  • فصل الموصل (انخفاض الجهد يؤدي إلى فصل ملف الإمساك)
  • رحلات مزعجة للمعدات الحساسة للجهد
  • وقت بدء مفرط

إذا تجاوز انخفاض جهد البدء 15-20٪، ففكر في زيادة حجم الكابلات بما يتجاوز متطلبات القدرة الحالية أو استخدام التحكم في البدء الناعم/VFD.

الخلاصة: الدقة من خلال الحساب المنهجي

يتطلب تحديد حجم الكابلات بدقة للوحات التحكم الصناعية تطبيقًا صارمًا لثلاثة حسابات مترابطة: القدرة الحالية مع عوامل التخفيض, انخفاض الجهد عند درجة حرارة التشغيلو ملء القنوات بناءً على الأبعاد الفعلية للكابل. في حين أن مبادئ التخفيض تحدد الحدود الحرارية (مفصلة في دليلنا الشامل لخفض القدرة)، فإن الصيغ والمنهجيات الواردة في هذا الدليل تحول هذه المبادئ إلى اختيارات دقيقة للكابلات تلبي متطلبات IEC 60204-1.

أفضل ممارسات التركيب الاحترافي:

  • احسب بشكل منهجي: اتبع سير العمل الكامل - لا تتخط أبدًا فحوصات انخفاض الجهد أو ملء القنوات
  • استخدم الأبعاد الفعلية: تحقق من الأقطار الخارجية للكابل من أوراق بيانات الشركة المصنعة، وليس الافتراضات
  • صمم للتوسع: استهدف ملء القنوات بنسبة 25-30٪، وليس الحد الأقصى البالغ 40٪
  • وثق بدقة: احتفظ بسجلات الحسابات للتعديلات المستقبلية
  • التحقق أثناء التشغيل: قم بقياس انخفاض الجهد وارتفاع درجة الحرارة لتأكيد افتراضات التصميم
  • افصل أنواع الدوائر: استخدم قنوات مقسمة أو مجاري منفصلة لدوائر الطاقة مقابل دوائر التحكم

عندما تكون دقة الحساب مهمة:

غالبًا ما يرجع الفرق بين تحديد حجم الكابلات الكافي وغير الكافي إلى التطبيق المنهجي للصيغ - خاصة بالنسبة لدوائر التحكم DC حيث يسود انخفاض الجهد، واللوحات عالية الكثافة حيث تحد سعة القنوات من مرونة التصميم. توضح الأمثلة الواردة في هذا الدليل أن التركيبات الواقعية تتطلب غالبًا كابلات أكبر من التقديرات الأولية بمقدار 2-3 أحجام، مما يجعل الحساب المنهجي ضروريًا للسلامة والموثوقية والأداء طويل الأجل.

خط VIOX Electric الشامل من أجهزة الحماية من التيار الزائد الصناعية و مكونات التحكم مصممة لبيئات اللوحات الصعبة. يقدم فريق الدعم الفني لدينا إرشادات خاصة بالتطبيقات لحسابات تحديد حجم الكابلات المعقدة وتصميمات اللوحات في جميع أنحاء العالم.

للحصول على استشارة فنية بشأن مشروع لوحة التحكم التالي، اتصل بفريق الهندسة في VIOX Electric أو استكشف حلولنا الكهربائية الصناعية الكاملة.

الموارد التقنية ذات الصلة:

المؤلف الصورة

أنا جو مخصصة المهنية مع 12 عاما من الخبرة في الصناعة الكهربائية. في فيوكس كان سعره باهظا للغاية الكهربائية ، التركيز على تقديم الكهربائية عالية الجودة حلول مصممة خصيصا لتلبية احتياجات عملائنا. خبرتي تمتد الأتمتة الصناعية والسكنية الأسلاك والتجارية الأنظمة الكهربائية.الاتصال بي [email protected] إذا ش لديك أي أسئلة.

جدول المحتويات
    Agregar un encabezado para empezar a generar la tabla de contenido
    اطلب عرض الأسعار الآن