(( جواب المنشور التعليمي عن الكبل )) الهدف من المنشور

((** جواب المنشور التعليمي عن الكبل **))
.
الهدف من المنشور تعليم حسابات هبوط الجهد للكبلات على أرض الواقع.
و تعليم طريقة اختيار الحل الاقتصادي بالحسابات و الأرقام و ليس وضع حلول عشوائية دون معرفة نتائجها .
هذا الجواب قد لا يعرفه حتى المهندسين العاملين في الاختصاص و هو موجه لهم.
لمن لم يقرأ المنشور كان المطلوب هو
شخص لديه مضخة ماء 5 حصان ثلاثية الفازات في مزرعة و تبعد ٤ كيلو متر عن محولة الكهرباء.
مدد لها كبل 6×4 مم فظهر له هبوط جهد كبير و المضخة تعاني من الاهتزاز عند بدء التشغيل و لا تكاد تعمل ..
هذا الرجل دفع ثمن الكبل مبلغاً كبيراً و يريد الاستفادة منه ، و لكنه يريد أيضاً الحل الأكثر اقتصادية لتشغيل المضخة ..أي يريد دفع أقل ما يمكن للحل ..
ما هو الحل برأيكم ؟
.
يجب أن نلاحظ أن المطلوب هو الحل الأكثر اقتصادية، أي دفع أقل ما يمكن للحصول على نتيجة مرضية ، هذا يعني أن يتم أولاً وضع حلول مفيدة ثم دراسة تكلفتها و اختيار الحل الأقل كلفة.
.
في البداية يجب أن نعرف شيئين :
١- كم مقدار هبوط الجهد على الكبل أثناء التشغيل؟
٢- سبب الاهتزازات عند بدء التشغيل ؟
.
لكي نعرف مقدار هبوط الجهد على الكبل الثلاثي الطور نأخذ العلاقة
U=√3 x I x Z
حيث U هو الجهد ثلاثي الطور.
و I هو التيار الثلاثي الطور
و Z هي ممانعة الكبل و مكونة من قسمين (مقاومة + مفاعلة تحريضية) و سنهمل المفاعلة التحريضية للتبسيط.
.
حساب مقاومة الكبل :
قانون مقاومة الكبل هو
المقاومة= المقاومة النوعية x (طول الكبل÷ مساحة مقطع الكبل)
نأخذ مساحة مقطع الكبل بالمم٢ لذلك نأخذ المقاومة النوعية بال (أوم .مم٢ م)
المقاومة النوعية للكبلات في درجة حرارة ٢٠°مئوية هي 1/56 (أوم.مم٢ م)
و لكن كبل ممدود في أشعة الشمس و عليه حمولة لذلك نحسبها عند أعلى درجة حرارة تشغيلية للكبل و هي ٧٠°مئوية و تكون 1/45.
نعوض في قانون المقاومة فتكون مقاومة الكبل ال 6 مم٢ هي ١٤.٨ أوم.
.
لمعرفة تيار الكبل نعود لجداول المحركات أو نأخذ قيمة تقريبية هي أن تيار المحرك يساوي القيمة بالحصان x ١.٥، أي يكون التيار هنا 7.5 أمبير.
و هكذا يكون هبوط الجهد مساوي
dU= √3 x 7.5 x 14.8 =192 v
أي أن الجهد 380 فولت سيصل 188 فولت.
يمكن بطريقة أخرى حساب هبوط الجهد على الكبل باستخدام الفاز الواحد.
dU= I.R = 7.5 x 14.8 = 111V
هذا الهبوط يكون على الجهد 220 فولت
بينما لحسابه على الجهد 380 نضربه ب 3√ فيصبح 192 فولت.
.
الحلول المقترحة ؟
إما نركب كبل بمقطع مناسب
أو نركب رافع جهد عند المحرك
أو نركب رافع جهد قبل المحرك.
إن تركيب رافع جهد عند المحرك سيزيد سحب التيار بمقدار الضعف و بالتالي هبوط جهد إضافي و سيفشل هذا الحل بشكل مؤكد.
لذلك سنحسب كلفة كبل بمقطع مناسب و كلفة رافع جهد.
.
لحساب مقطع الكبل المناسب يجب أن نعرف قيمة الجهد المسموح به للهبوط على الكبل
– حسب القوانين الهندسية فإنه مسموح بهبوط جهد 5% على الكابلات للمحركات .
قيمة الجهد المسموحة هي 380×0.05= 19v
نعوض في قانون الجهد لحساب مقاومة الكبل المسموحة
R = U/(I.√3) = 1.46 ohm
نحسب مقطع الكبل من علاقة مقاومة الكبل و عند درجة حرارة ٧٠° مئوية
بالحساب فإن مقطع الكبل المناسب هو ٦١ مم٢
لا يوجد كبل ٦١ مم٢ إنما يوجد ٧٠ مم٢
من الغلط استعمال كبل ال ٦ مم٢ لأنه إذا أردنا جمع كبلين للتغذية فيجب أن يكونا من نفس المقطع و إلا فهناك خطر على الكبل الصغير.
إذا حسبنا مقطع الكبل في درجة حرارة ٢٠° مئوية كما يفعل الغافلون فيكون ٤٨.٩ مم٢ و هنا يكفي كبل ٥٠ مم و لكن على أرض الواقع سيختلف معه الكلام فحرارة الجو لوحدها في الصيف ترتفع ل ٣٧ درجة لأغلب الوقت .
.
بما أن الحمل محرك فيكفيه كبل ٣ x ٧٠مم٢ .
سعر المتر 110 آلاف فيكون سعر الكبل كله ٤٤٠ مليون ليرة .
سعر متر كبل ٤ x ٦ مم هو ١٥ ألف فيكون سعر الكبل كله هو ٦٠ مليون ليرة .
إذا باعه و استفاد من سعره تكون الكلفة النهائية ٣٨٠ مليون ليرة.
.
الحل الثاني هو باستعمال محولات رفع جهد بداية الخط ..
إذا أراد تركيب ٣ محولات فنحسب هبوط الجهد للفاز الواحد لأن المحول يركب على الفاز.
الجهد الذي سيرفعه المحول هو ١١١ فولت
التيار ٧.٥ أمبير
استطاعة المحول هي ٧.٥ x ١١١ = ٨٣٢ فولت أمبير
نضعه ١٠٠٠ فولت أمبير للاحتياط .
أي نحتاج ٣ محولات كل محول استطاعة ١٠٠٠ فولت أمبير أي 1KVA.
في حال وجدنا محول واحد ثلاثي الفاز نأخذ هبوط الجهد الثلاثي الطور فتكون
S=√3 x U x I = √3 x 192 x 7.5 = 2494 VA
و هو يساوي مجموع استطاعة الثلاث محولات المحسوبة و نستخدم 3KVA .
هذا المحول باعتبار جهد الدخل ثابت و لا نحتاج للتنظيم.
عند لف المحول نراعي أن مقاطع الأسلاك تناسب استطاعة المحرك + الاستطاعة المفقودة على الكبل .
ففي الخرج التيار هو ٧.٥ أمبير أما في الدخل فسيكون ١٢ أمبير .
تكلفة المحول الواحد ٣٠٠ ألف ليرة فيكون تكلفة ٣ محولات هو ٩٠٠ ألف ليرة.
.
الفرق شاسع بين الحلين ..
بين ٩٠٠ ألف ليرة أو ٣٨٠ مليون ليرة.
.
باقي مشكلة الاهتزاز لأن مقطع الكبل الصغير لن يحلها .
مشكلة الاهتزاز سببها الكونتاكتور الذي يشغل المضخة فهو عند هبوط الجهد الكبير أثناء الإقلاع يفصل ثم يوصل و هكذا ..
كما أن الكبل النحيف مع المنظمات لا تراعي تيار الإقلاع الكبير و الذي يصل ل ٧ أضعاف تيار المحرك أي ٥٢ أمبير.
نركب للمحرك إما إقلاع ستار دلتا (نجمي مثلثي) أو سوفت ستارت و هو الأفضل .
سعر السوفت ستارت ٥.٥ حصان هو ٧٩٠ ألف ليرة.
في حال بقي الاهتزاز نبدل الكونتاكتور ٢٢٠ فولت لكونتاكتور ٢٤ فولت و نضع له وحدة تغذية ٢٤ فولت كبيرة فتتمكن مكثفاتها من تجاوز المشكلة .
إذاً الحل الثاني يكلف ١٦٩٠٠٠٠ ليرة ..مليون و ستمئة و تسعون ألف ليرة.
.
إلى هنا يكفي و قد نناقش الحلول الأخرى لاحقاً