چگونه سطح مقطع کابل را محاسبه کنیم؟

سطح مقطع کابل با استفاده از فرمول A = (k × ρ × I × L) / افت ولتاژ محاسبه میشود، که در آن k ضریب سیستم (۲ برای تک فاز/DC، √۳ برای سه فاز)، ρ مقاومت ویژه هادی، I جریان بر حسب آمپر، L طول کابل یک طرفه بر حسب متر و افت ولتاژ افت ولتاژ مجاز بر حسب ولت است.

چرا افت ولتاژ در تعیین سایز کابل مهم است؟

افت ولتاژ بیش از حد باعث میشود تجهیزات ولتاژی کمتر از ولتاژ نامی دریافت کنند که منجر به عملکرد ضعیف، گرمای بیش از حد موتورها، کم نور شدن چراغها و آسیب احتمالی به تجهیزات میشود. اکثر استانداردها توصیه میکنند افت ولتاژ را به 3-5% از ولتاژ تغذیه محدود کنید.

تفاوت کابل مسی و آلومینیومی چیست؟

مس مقاومت ویژه کمتری (0.0175 Ω·mm²/m) نسبت به آلومینیوم (0.0283 Ω·mm²/m) دارد، به این معنی که کابلهای مسی میتوانند جریان یکسانی را با سطح مقطع کوچکتری حمل کنند. با این حال، آلومینیوم سبکتر و ارزانتر است. آلومینیوم برای ظرفیت جریان یکسان، به حدود 1.6 برابر سطح مقطع مس نیاز دارد.

اندازههای استاندارد کابل چیست؟

سطح مقطع استاندارد کابل طبق استاندارد IEC 60228 عبارتند از: 0.75، 1.0، 1.5، 2.5، 4، 6، 10، 16، 25، 35، 50، 70، 95، 120، 150، 185، 240 و 300 میلیمتر مربع. سطح مقطع محاسبه شده همیشه باید به اندازه استاندارد بعدی گرد شود.

چگونه AWG را به mm² تبدیل کنیم؟

تبدیلهای رایج: ۱۴ AWG ≈ ۲.۰۸ میلیمتر مربع، ۱۲ AWG ≈ ۳.۳۱ میلیمتر مربع، ۱۰ AWG ≈ ۵.۲۶ میلیمتر مربع، ۸ AWG ≈ ۸.۳۷ میلیمتر مربع، ۶ AWG ≈ ۱۳.۳ میلیمتر مربع، ۴ AWG ≈ ۲۱.۲ میلیمتر مربع، ۲ AWG ≈ ۳۳.۶ میلیمتر مربع، ۱/۰ AWG ≈ ۵۳.۵ میلیمتر مربع، ۴/۰ AWG ≈ ۱۰۷ میلیمتر مربع.

ابزار مهندسی رایگان

محاسبه‌گر سطح مقطع کابل

اندازه صحیح سیم (میلی‌متر مربع) را بر اساس جریان، طول کابل، ولتاژ و افت ولتاژ مجاز تعیین کنید. به طور خودکار به نزدیکترین اندازه استاندارد IEC گرد کنید.

IEC 60228 مس و آلومینیوم میلی‌متر مربع و AWG

جریان (A)

طول کابل (متر، یک طرفه)

ولتاژ (V)

نوع سیستم

حداکثر افت ولتاژ (%)

مواد هادی

پیش‌تنظیم‌های سریع

نتایج

اندازه استاندارد کابل مورد نیاز

—

مقطع محاسبه شده (دقیق)

—

افت ولتاژ واقعی (اندازه استاندارد)

—

درصد افت ولتاژ

—

معادل AWG

—

فرمول سطح مقطع کابل

حداقل سطح مقطع هادی مورد نیاز برای حفظ افت ولتاژ در محدوده مجاز عبارت است از:

ک — ضریب سیستم: ۲ برای AC و DC تک فاز، √۳ برای AC سه فاز
ρ — مقاومت ویژه رسانا (Ω·mm²/m): Cu = 0.0175، Al = 0.0283
I — جریان (A)
L — طول کابل یک طرفه (متر)
V_افت — افت ولتاژ مجاز (ولت)

افت ولتاژ مجاز

افت ولتاژ واقعی

یک کابل استاندارد با اندازه A_std انتخاب شده است:

اندازه‌های استاندارد کابل (IEC 60228)

میلی‌متر²	AWG (تقریبی)	میلی‌متر²	AWG (تقریبی)
0.75	18 AWG	25	۴ AWG
1.0	۱۷ AWG	35	۲ AWG
1.5	15 AWG	50	1/0 AWG
2.5	۱۳ AWG	70	۲/۰ AWG
4	۱۱ AWG	95	3/0 AWG
6	9 AWG	120	4/0 AWG
10	۷ AWG	150	300 MCM
16	5 AWG	185	350 MCM

مثال عملی

مثال - مدار تک فاز ۲۳۰ ولت

با توجه به: I = 10 A، L = 30 m، V = 230 V، حداکثر افت = 3%، مس

V_{افت(مجاز)} = ۲۳۰ × ۳/۱۰۰ = ۶.۹ ولت

A = 2 × 0.0175 × 10 × 30 / 6.9 = ۱.۵۲ میلی‌متر مربع

اندازه استاندارد: ۲.۵ میلی‌متر مربع (گرد شده)

V واقعی_افت = 2 × 0.0175 × 10 × 30 / 2.5 = 4.2 V = 1.83%

⚠️ توجه: این محاسبه‌گر، اندازه کابل را فقط بر اساس افت ولتاژ تعیین می‌کند. همیشه بررسی کنید که اندازه کابل انتخاب شده، الزامات ظرفیت حمل جریان (آمپر) را نیز طبق کدهای الکتریکی محلی (مثلاً IEC 60364، NEC) برآورده کند.

سطح مقطع کابل با این فرمول محاسبه می‌شود: A = (k × ρ × I × L) / V_drop, که در آن k ضریب سامانه است (2 برای تک‌فاز/DC, √3 برای سه‌فاز), ρ مقاومت ویژه هادی است, I جریان الکتریکی است, و L طول یک‌طرفه کابل است.

مقدار محاسبه‌شده باید رو به بالا به اندازه استاندارد بعدی مطابق IEC 60228 گرد شود تا افت ولتاژ واقعی در محدوده مجاز باقی بماند.

افت بیش از حد ولتاژ باعث می‌شود ولتاژی کمتر از ولتاژ نامی به تجهیزات برسد که پیامدهای زیر را دارد:

گرم شدن بیش از حد موتور و کاهش گشتاور
کاهش روشنایی یا سوسو زدن چراغ‌ها
اختلال در عملکرد تجهیزات الکترونیکی حساس
افزایش تلفات انرژی در کابل

بیشتر مقررات برق (IEC 60364, NEC) توصیه می‌کنند افت ولتاژ از نقطهٔ تغذیه تا بار کمتر از 3–5% نگه داشته شود.

مس (ρ = 0.0175 Ω·mm²/m) مقاومت ویژهٔ کمتری نسبت به آلومینیوم (ρ = 0.0283 Ω·mm²/m) دارد؛ یعنی کابل‌های مسی برای عبور جریان یکسان به سطح مقطع کوچک‌تری نیاز دارند. با این حال:

مس: رسانایی بهتر، ابعاد کوچک‌تر، اتصال آسان‌تر سر کابل، عمر طولانی‌تر
آلومینیوم: وزن کمتر (~30% وزن مس)، بسیار ارزان‌تر، گزینهٔ ترجیحی برای توزیع توان در مقیاس بزرگ

برای ظرفیت عبور جریان یکسان، آلومینیوم به حدود 1.6× سطح مقطع مس نیاز دارد.

سطح مقطع‌های استاندارد کابل طبق IEC 60228 عبارت‌اند از:

کوچک: 0.75, 1.0, 1.5, 2.5, 4, 6 mm²
متوسط: 10, 16, 25, 35, 50 mm²
بزرگ: 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300 mm²

همیشه سطح مقطع محاسبه‌شده را رو به بالا به اندازهٔ استاندارد بعدی گرد کنید — هرگز رو به پایین گرد نکنید.

تبدیل‌های رایج AWG به mm²:

14 AWG ≈ 2.08 mm² (نزدیک‌ترین اندازهٔ استاندارد: 2.5 mm²)
12 AWG ≈ 3.31 mm² (نزدیک‌ترین اندازهٔ استاندارد: 4 mm²)
10 AWG ≈ 5.26 mm² (نزدیک‌ترین اندازهٔ استاندارد: 6 mm²)
8 AWG ≈ 8.37 mm² (نزدیک‌ترین اندازهٔ استاندارد: 10 mm²)
6 AWG ≈ 13.3 mm² (نزدیک‌ترین اندازهٔ استاندارد: 16 mm²)
4 AWG ≈ 21.2 mm² (نزدیک‌ترین اندازهٔ استاندارد: 25 mm²)
2 AWG ≈ 33.6 mm² (نزدیک‌ترین اندازهٔ استاندارد: 35 mm²)
1/0 AWG ≈ 53.5 mm² (نزدیک‌ترین اندازهٔ استاندارد: 50 mm²)
4/0 AWG ≈ 107 mm² (نزدیک‌ترین اندازهٔ استاندارد: 120 mm²)

فرمول به این صورت است: mm² = 0.012668 × 92^{((36−AWG)/19.5)}

روش‌های شرح داده‌شده در این صفحه توسط تیم Vibromera و با استفاده از Balanset-1A توسعه یافته و در محل آزمایش شده‌اند؛ این دستگاه یک بالانسر دو کاناله و آنالایزر ارتعاش قابل‌حمل برای بالانس کردن روتور در محل است.