انتخاب صحیح کابل برق بر اساس ظرفیت جریان مجاز، ولتاژ، و نوع کاربرد (ساختمانی یا صنعتی) حیاتی است. انتخاب نادرست میتواند منجر به افت ولتاژ زیاد، اتلاف انرژی و در نهایت، خطر آتشسوزی شود. این مقاله به بررسی انواع کابلها بر اساس مشخصات فنی و جدول استاندارد سایزینگ بر اساس توان مصرفی میپردازد.
۱. آنالیز فنی انواع کابلهای برق
کابلهای برق معمولاً بر اساس جنس هادی، جنس عایق و سطح مقطع دستهبندی میشوند.
الف) جنس هادی (Conductor)
نوع هادی | ویژگیها | کاربرد اصلی |
مس (Copper) | رسانایی بالا، انعطافپذیری بهتر، مقاومت در برابر خوردگی بالاتر، قیمت بالاتر. | سیمکشیهای داخلی ساختمان، تابلوهای برق، تجهیزات حساس، تأسیسات صنعتی. |
آلومینیوم (Aluminum) | رسانایی کمتر (تقریباً 60% مس)، سبکتر، قیمت بسیار پایینتر. | خطوط انتقال و توزیع فشار قوی، کابلهای با سطح مقطع بزرگ (معمولاً بالای 16 میلیمتر مربع). |
نکته فنی: کابل مسی برای انتقال جریان یکسان، سطح مقطع کمتری نسبت به کابل آلومینیومی نیاز دارد.
ب) جنس عایق و روکش (Insulation & Sheath)
عایق کابل، مهمترین بخش برای حفظ ایمنی و جلوگیری از اتصال کوتاه است.
- PVC (پلی وینیل کلراید): متداولترین عایق در کابلهای ساختمانی. مقاوم در برابر رطوبت و سایش، اما در برابر حرارت و آتشسوزی مقاومت پایینی دارد و دود سمی تولید میکند. (مانند کابلهای NYM یا NYA).
- XLPE (پلی اتیلن شبکهای): عایق مورد استفاده در کابلهای فشار متوسط و قوی. مقاومت حرارتی و دیالکتریک بسیار بالاتر نسبت به PVC دارد.
- LSZH یا LSOH (هالوژن صفر با دود کم): برای محیطهای حساس و عمومی مانند بیمارستانها، تونلها و مراکز داده استفاده میشود. در هنگام آتشسوزی، دود کمتری تولید کرده و فاقد هالوژن سمی است.
۲. سایزینگ کابل (انتخاب سطح مقطع)
انتخاب صحیح سطح مقطع کابل (mm^2) بر اساس میزان جریان نامی (Amperes) است که خود مستقیماً با توان مصرفی (Watts) و ولتاژ رابطه دارد.
P = V times I times Cosphi
برای سیمکشی خانگی و تکفاز (220 ولت)، محاسبه به شرح زیر است:
I = fracP220 times 0.8
در فرمول بالا، Cosphi (ضریب توان) به صورت تقریبی 0.8 در نظر گرفته شده است.
محدوده توان (P) | محدوده جریان (I) | سیمکشی ساختمانی (فاز/نول - مسی) | کاربرد تجهیزات صنعتی/توان بالا (سهفاز) |
تا 1 کیلووات (1000 W) | 0 تا 5.7 A | 1.5 میلیمتر مربع | - |
1 تا 2 کیلووات | 5.7 تا 11.4 A | 2.5 میلیمتر مربع | - |
2 تا 3.5 کیلووات | 11.4 تا 20 A | 4 میلیمتر مربع | - |
3.5 تا 5.5 کیلووات | 20 تا 31 A | 6 میلیمتر مربع | - |
5.5 تا 8 کیلووات | 31 تا 45 A | 10 میلیمتر مربع | 1.5 میلیمتر مربع (3 فاز) |
8 تا 11 کیلووات | 45 تا 62 A | 16 میلیمتر مربع | 2.5 میلیمتر مربع (3 فاز) |
11 تا 15 کیلووات | 62 تا 85 A | 25 میلیمتر مربع | 4 میلیمتر مربع (3 فاز) |
15 تا 22 کیلووات | 85 تا 125 A | 35 میلیمتر مربع | 6 میلیمتر مربع (3 فاز) |
22 تا 30 کیلووات | 125 تا 170 A | 50 میلیمتر مربع | 10 میلیمتر مربع (3 فاز) |
توجه: مقادیر جدول بر اساس کابلهای مسی PVC در دمای محیط 30^circC، نصب در لوله و به صورت تخمین اولیه برای فاصلهی کوتاه است. برای فاصلههای طولانی و محیطهای با دمای بالا، نیاز به اصلاح ضریب است.
۳. کاربردهای بهینه و پیشنهادهای فنی
الف) سیمکشی ساختمانی (تک فاز 220 ولت)
در سیمکشی ساختمان، هر نوع سیم برای کاربرد خاصی استاندارد شده است:
کاربرد | سایز استاندارد (مسی) | پیشنهاد بهینه |
روشنایی (لامپها و چراغها) | 1.5 میلیمتر مربع | استاندارد و کافی (جریان مصرفی پایین) |
پریزهای عمومی (لوازم خانگی کوچک) | 2.5 میلیمتر مربع | حداقل استاندارد. برای آشپزخانه و پریزهای مجزا باید به 4 mm^2 ارتقا یابد. |
سیم اصلی کولر و کنتور به واحد | 4 تا 6 میلیمتر مربع | 6 mm^2 برای انشعاب اصلی واحد استاندارد است. |
پریز لباسشویی، ظرفشویی، مایکروفر | 4 میلیمتر مربع | اختصاص یک مدار مجزا با سیم 4 mm^2 برای هر دستگاه پرمصرف. |
ب) تأسیسات صنعتی و تجهیزات پرمصرف (سهفاز 380 ولت)
در صنایع، از کابلهای سهفاز (معمولاً 4 یا 5 رشته) استفاده میشود که به دلیل توزیع جریان در سه فاز، به سطح مقطع کمتری نسبت به تکفاز نیاز دارند.
- موتورهای الکتریکی: برای موتورهایی با توان زیر 11 کیلووات، کابل 4 *4 یا 4 *6 میلیمتر مربع بسیار رایج است. برای توانهای بالاتر (تا 30 کیلووات)، کابل 4* 16 یا 4* 25 میلیمتر مربع مسی یا معادل آلومینیومی پیشنهاد میشود.
- تابلو برق اصلی: کابل ورودی به تابلو باید بر اساس ماکزیمم تقاضای همزمان محاسبه شود. در مجتمعهای صنعتی، اغلب از کابلهای 4* 50 تا 4* 120 میلیمتر مربع استفاده میشود.
- ترانسفورماتور و ژنراتور: کابلکشی باید بر اساس جریان نامی ترانسفورماتور یا ژنراتور در خروجی محاسبه شود و از کابلهای انعطافپذیر و با عایق مناسب استفاده شود.
۴. ملاحظات حیاتی و اصلاح ضریب
جدول بالا صرفاً یک تخمین اولیه است و عوامل زیر باید در سایزینگ نهایی لحاظ شوند:
الف) افت ولتاژ (Voltage Drop)
- در فواصل طولانی، مقاومت کابل باعث افت ولتاژ میشود. افت ولتاژ مجاز در سیمکشی ساختمانی نباید از 3% ولتاژ منبع بیشتر شود.
- پیشنهاد بهینه: برای کابلکشیهای طولانی (بیش از 30 متر)، سایز کابل را یک تا دو پله بالاتر از حد نیاز جریان انتخاب کنید.
ب) ضریب حرارت محیط (Temperature Factor)
- ظرفیت جریان مجاز کابلها بر اساس دمای محیط 30^circC تعیین شده است. در محیطهای گرمتر (مانند جنوب ایران یا کورههای صنعتی)، ظرفیت جریانی کابل کاهش مییابد و باید سایز بزرگتری انتخاب شود.
ج) ضریب همجواری و گروهبندی
- اگر چند کابل در یک لوله یا سینی کابل کنار هم قرار گیرند، حرارت یکدیگر را بالا برده و ظرفیت جریانی آنها کاهش مییابد. در این حالت نیز باید از کابلهای سایز بالاتر استفاده کرد.
۵. انتخاب بهینه (اقتصادی و فنی)
- اقتصادیترین و ایمنترین انتخاب برای سیمکشیهای داخلی با فواصل کوتاه، استفاده از سیمهای مسی PVC با سایز استاندارد (1.5 و 2.5 mm^2) است.
- برای کابلهای اصلی و با سطح مقطع بسیار بالا (مانند ورودی کارخانجات)، استفاده از کابلهای آلومینیومی با سطح مقطع بزرگتر نسبت به مسی، به دلیل صرفه اقتصادی بالا، پیشنهاد میشود.
- در محیطهایی که خطر آتشسوزی یا حرارت بالاست، باید از کابلهای با عایق XLPE یا LSZH استفاده شود تا ایمنی محیط تضمین گردد.
