انواع سایز کابل برق سه فاز

انتخاب سایز کابل برق سه فاز یکی از مهم‌ترین مراحل طراحی و اجرای سیستم برق در ساختمان‌ها، کارگاه‌ها، کارخانه‌ها و تجهیزات صنعتی است. اگر سطح مقطع کابل کمتر از مقدار مورد نیاز انتخاب شود، کابل می‌ تواند بیش از حد گرم شود، افت ولتاژ افزایش پیدا کند و عملکرد تجهیزات برقی، به‌خصوص الکتروموتورها، تحت تأثیر قرار گیرد. از طرف دیگر، انتخاب کابلی با سطح مقطع بسیار بزرگ‌تر از نیاز نیز هزینه خرید و اجرای پروژه را افزایش می‌ دهد.

انواع سایز کابل برق سه فاز از سطح مقطع‌های کوچک مانند 1.5، 2.5 و 4 میلی‌متر مربع شروع می‌شوند و در تأسیسات صنعتی می‌توانند به 120، 150، 185، 240 میلی‌متر مربع و حتی بیشتر برسند.

اما یک نکته مهم وجود دارد: برای انتخاب کابل سه فاز نمی‌توان فقط به توان دستگاه یا آمپر مصرفی نگاه کرد. طول مسیر، جنس هادی، نحوه نصب کابل، دمای محیط، تعداد کابل‌های مجاور، نوع عایق، ضریب توان، راندمان دستگاه و افت ولتاژ مجاز نیز باید بررسی شوند.

در ادامه با انواع سایز کابل برق از نوع سه فاز، نحوه محاسبه جریان و روش انتخاب سطح مقطع مناسب آشنا می‌شویم.

کابل برق سه فاز چیست؟

کابل برق سه فاز برای انتقال انرژی الکتریکی در سیستم‌های سه فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع کابل برق معمولاً در ساختمان‌های بزرگ، کارگاه‌ها، کارخانه‌ها، آسانسورها، پمپ‌ها، کمپرسورها، الکتروموتورها و دستگاه‌هایی با مصرف برق نسبتاً زیاد کاربرد دارد.

در یک سیستم سه فاز، سه هادی برای فازهای L1، L2 و L3 وجود دارد. بسته به طراحی مدار ممکن است علاوه بر این سه هادی، نول و هادی حفاظتی یا ارت نیز وجود داشته باشد. به همین دلیل کابل‌های سه فاز می‌توانند سه، چهار یا پنج رشته داشته باشند.

برای مثال:

کابل 4×10 یعنی کابل دارای 4 رشته است و سطح مقطع اسمی هر رشته 10 میلی‌متر مربع است.کابل 5×16 نیز دارای 5 رشته با سطح مقطع 16 میلی‌متر مربع برای هر رشته است.

البته صرفاً از روی عبارت 4×10 نمی‌توان مشخص کرد رشته چهارم حتماً نول یا ارت است. این موضوع به طراحی شبکه، نوع مصرف‌کننده و مشخصات کابل بستگی دارد.

آشنایی با انواع سایز کابل برق سه فاز

سایز کابل در واقع بیانگر سطح مقطع اسمی هادی آن است و با واحد میلی‌متر مربع مشخص می‌شود.از سایزهای متداول کابل برق که در مدارهای سه فاز استفاده می‌شوند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
 

این جدول فقط کاربرد رایج سایزها را نشان می‌دهد و به معنی مناسب بودن قطعی هر سطح مقطع برای یک مصرف‌کننده مشخص نیست.

سایز کابل سه فاز بر اساس آمپر

یکی از اولین اطلاعاتی که برای انتخاب کابل نیاز داریم، جریان مصرفی مدار است. به‌طور کلی هرچه جریان افزایش پیدا کند، سطح مقطع کابل نیز باید بیشتر شود. جدول زیر می‌ تواند برای برآورد اولیه کابل مسی سه فاز مورد استفاده قرار گیرد:
 

نکته مهم: این جدول یک راهنمای اولیه است، نه جدول طراحی نهایی. ظرفیت واقعی کابل به نوع کابل، جنس عایق، تعداد رشته‌های بارگذاری‌شده، روش نصب، دمای محیط، قرار گرفتن کابل‌ها در کنار یکدیگر و مشخصات تولیدکننده بستگی دارد.

برای مثال ممکن است کابل 10 میلی‌متر مربع در یک روش نصب توان عبور جریان مناسبی داشته باشد، اما همان کابل داخل لوله و در محیط گرم نیازمند اعمال ضرایب تصحیح باشد.

محاسبه جریان سه فاز برای انتخاب کابل

اگر توان دستگاه را می‌دانید، می‌توانید جریان تقریبی یک مصرف‌کننده سه فاز را از رابطه زیر محاسبه کنید:

I = P ÷ (√3 × V × cosφ × η)

در این رابطه:

I جریان بر حسب آمپر است.
P توان دستگاه بر حسب وات است.
V ولتاژ خط سه فاز است.
cosφ ضریب توان دستگاه است.
η راندمان موتور یا دستگاه است.
مثال محاسبه جریان یک موتور 15 کیلووات

فرض کنیم یک موتور سه فاز داریم با مشخصات زیر:

توان: 15 کیلووات
ولتاژ: 400 ولت
ضریب توان: 0.85
راندمان: 90 درصد

جریان تقریبی از رابطه زیر به دست می‌آید:

I = 15000 ÷ (1.732 × 400 × 0.85 × 0.9)

جریان موتور تقریباً 28 آمپر خواهد بود.

در مرحله بعد نمی‌ توان فوراً گفت کابل 4 یا 6 میلی‌متر مربع مناسب است. ابتدا باید ظرفیت جریان مجاز کابل با توجه به روش نصب بررسی شود و سپس افت ولتاژ مسیر، جریان راه‌اندازی موتور و هماهنگی کابل با تجهیزات حفاظتی کنترل شود.
 

برای موتور سه فاز چه سایز کابلی مناسب است؟

یکی از کاربردهای مهم کابل سه فاز، تغذیه الکتروموتورها است. سایز کابل موتور فقط بر اساس توان نامی موتور مشخص نمی‌شود؛ زیرا جریان واقعی موتور به راندمان، ضریب توان، ولتاژ و مشخصات پلاک آن بستگی دارد.

با این حال برای داشتن یک دید اولیه می‌توان توان‌های مختلف را به شکل زیر دسته‌بندی کرد:
 

اعداد جدول تقریبی هستند و برای مسیرهای طولانی، دمای بالا یا روش‌های نصب نامناسب ممکن است نیاز باشد سطح مقطع بالاتری انتخاب شود.

همچنین در الکتروموتورها جریان راه‌اندازی اهمیت زیادی دارد. موتور هنگام شروع به کار می‌تواند برای مدت کوتاهی جریانی چند برابر جریان نامی خود از شبکه دریافت کند. بنابراین طراحی مدار موتور باید علاوه بر جریان دائم، شرایط راه‌اندازی و نوع تجهیزات حفاظتی را نیز در نظر بگیرد.

تأثیر طول مسیر بر سایز کابل سه فاز

طول کابل یکی از مواردی است که هنگام انتخاب کابل نباید نادیده گرفته شود. هرچه طول مسیر بیشتر باشد، مقاومت الکتریکی هادی نیز افزایش پیدا می‌کند و در نتیجه افت ولتاژ بیشتری در کابل ایجاد می‌شود.

برای مثال ممکن است یک کابل 6 میلی‌متر مربع برای تغذیه یک موتور در فاصله کوتاه از تابلو مناسب باشد، اما اگر همان موتور در فاصله بسیار بیشتری قرار بگیرد، همین سطح مقطع باعث افت ولتاژ نامناسب شود.

در چنین شرایطی حتی اگر کابل از نظر ظرفیت جریان مشکلی نداشته باشد، ممکن است برای کاهش افت ولتاژ مجبور شویم سطح مقطع را به 10 میلی‌متر مربع یا بیشتر افزایش دهیم.

بنابراین در پاسخ به سؤال «برای برق سه فاز چه سایز کابلی مناسب است؟» باید علاوه بر آمپر مصرفی، فاصله تابلو برق تا مصرف‌کننده نیز مشخص باشد.

سایز کابل سه فاز مسی و آلومینیومی

جنس هادی تأثیر مستقیمی بر انتخاب سطح مقطع دارد. مس رسانایی الکتریکی بیشتری نسبت به آلومینیوم دارد؛ بنابراین در سطح مقطع یکسان، مقاومت کابل مسی معمولاً کمتر است.

به همین علت نمی‌توان مثلاً یک کابل مسی 25 میلی‌متر مربع را بدون محاسبه با کابل آلومینیومی 25 میلی‌متر مربع جایگزین کرد.

برای انتقال جریان مشابه، در بسیاری از پروژه‌ها لازم است سطح مقطع کابل آلومینیومی بیشتر از کابل مسی انتخاب شود. با این حال یک ضریب تبدیل ثابت برای تمام پروژه‌ها وجود ندارد.

مزیت کابل آلومینیومی وزن کمتر و معمولاً قیمت پایین‌تر آن است. به همین دلیل در بعضی خطوط اصلی و مسیرهای طولانی استفاده از آن از نظر اقتصادی مناسب‌تر است. برای مقایسه کابل مسی و آلومینیومی باید موارد زیر بررسی شوند:

• ظرفیت عبور جریان
• افت ولتاژ
• طول مسیر
• نوع اتصالات و سرکابل
• شرایط نصب
• دمای محیط
• هزینه اجرای پروژه
   

کابل سه فاز چند رشته باشد؟

تعداد رشته مورد نیاز کابل به نوع مصرف‌کننده و ساختار شبکه بستگی دارد.اگر مصرف‌کننده فقط به سه فاز نیاز داشته باشد، طراحی مدار با شرایطی متفاوت از سیستمی خواهد بود که نیازمند نول نیز هست. در بسیاری از مدارهای صنعتی می‌توان ساختارهای زیر را مشاهده کرد:

سه فاز + هادی حفاظتی: چهار هادی مورد نیاز است.

سه فاز + نول + هادی حفاظتی: پنج هادی مورد نیاز است.

بنابراین هنگام خرید نباید فقط بگویید «کابل سه فاز سایز 10 می‌خواهم». مشخصات دقیق‌تر باید مشخص شود؛ برای مثال:

• کابل 4×10
• کابل 5×10
• کابل 4×16
• کابل 5×16

تعداد رشته مناسب باید مطابق طراحی مدار و الزامات حفاظتی انتخاب شود.
 

کابل سه فاز سایز 6، 10، 16 و 25

سطح مقطع‌های 6 تا 25 میلی‌متر مربع جزو سایزهای بسیار پرکاربرد هستند. کابل 6 میلی‌متر مربع در بسیاری از موتورهای کوچک و متوسط و تجهیزات با جریان نسبتاً پایین قابل استفاده است.

کابل 10 میلی‌متر مربع در تغذیه بعضی موتورهای صنعتی، تابلوهای فرعی و خطوط سه فاز کاربرد دارد. کابل 16 میلی‌متر مربع برای جریان‌های بالاتر و برخی ورودی‌های اصلی یا تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کابل 25 میلی‌متر مربع نیز بیشتر در خطوط تغذیه اصلی و مصرف‌کننده‌های صنعتی با جریان بالاتر دیده می‌شود. به جای انتخاب این سایزها صرفاً بر اساس نوع دستگاه، بهتر است جریان واقعی مصرف‌کننده و طول مسیر محاسبه شود.
 

کابل سه فاز سایز 35 تا 95

کابل‌های 35، 50، 70 و 95 میلی‌متر مربع بیشتر در تابلوهای اصلی، تجهیزات صنعتی پرمصرف و خطوط توزیع برق مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این سطح از مصرف، عواملی مانند تجمع کابل‌ها روی سینی، دمای محیط، تعداد هادی‌های بارگذاری‌شده، افت ولتاژ و ظرفیت تجهیزات حفاظتی اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند.

به همین دلیل انتخاب کابل در تأسیسات صنعتی فقط با استفاده از یک جدول عمومی توصیه نمی‌شود.
 

کابل سه فاز 120، 150، 185 و 240

در کارخانه‌ها، مراکز صنعتی بزرگ و خطوط اصلی فشار ضعیف ممکن است از کابل‌هایی با سطح مقطع 120، 150، 185 یا 240 میلی‌متر مربع استفاده شود.

در جریان‌های بسیار بالا همیشه افزایش سطح مقطع یک کابل تنها راه‌حل نیست. در بعضی پروژه‌ها چند کابل به‌صورت موازی برای هر فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

طراحی کابل‌های موازی باید به شکلی انجام شود که تقسیم جریان میان هادی‌ها به‌درستی صورت گیرد و طول، نوع کابل، آرایش، محل نصب و شرایط اتصال آن‌ها متناسب باشد.
 

عوامل مهم در انتخاب سایز کابل برق سه فاز

برای تعیین سطح مقطع مناسب بهتر است انتخاب کابل به صورت مرحله‌ای انجام شود.

1. جریان مصرف‌کننده را مشخص کنید

جریان را می‌توان از پلاک دستگاه دریافت کرد یا بر اساس توان، ولتاژ، ضریب توان و راندمان محاسبه کرد.

2. ظرفیت جریان مجاز کابل را بررسی کنید

سطح مقطع باید بتواند جریان مورد نیاز را در شرایط واقعی نصب تحمل کند.

3. افت ولتاژ مسیر را محاسبه کنید

در مسیرهای طولانی ممکن است به دلیل افت ولتاژ مجبور شوید سایز کابل را افزایش دهید.

4. شرایط نصب را در نظر بگیرید

نصب کابل در هوای آزاد، لوله، کانال، سینی کابل یا زیر خاک شرایط حرارتی متفاوتی ایجاد می‌کند.

5. دمای محیط و کابل‌های مجاور را بررسی کنید

قرار گرفتن چند کابل در کنار یکدیگر یا افزایش دمای محیط می‌تواند ظرفیت عبور جریان کابل را کاهش دهد.

6. نوع عایق کابل را مشخص کنید

نوع عایق و حداکثر دمای مجاز هادی در ظرفیت جریان کابل مؤثر است.

7. جریان اتصال کوتاه را کنترل کنید

سطح مقطع باید بتواند تنش حرارتی ناشی از اتصال کوتاه را در مدت عملکرد تجهیزات حفاظتی تحمل کند.

8. هماهنگی کابل و تجهیزات حفاظتی را بررسی کنید

فیوز یا کلید حفاظتی باید به گونه‌ای انتخاب شود که از کابل در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه محافظت کند.
 

اشتباهات رایج در انتخاب کابل برق سه فاز

یکی از رایج‌ترین اشتباهات، انتخاب کابل فقط بر اساس آمپر است. برای مثال ممکن است فرد بداند مصرف‌کننده 40 آمپر جریان دارد و بر اساس یک جدول عمومی کابل انتخاب کند، در حالی که طول مسیر 150 متر است. در این حالت ممکن است سطح مقطع انتخاب‌شده از نظر تحمل جریان مناسب باشد اما افت ولتاژ آن قابل قبول نباشد.

از دیگر اشتباهات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بی‌توجهی به طول کابل
• یکسان در نظر گرفتن کابل مسی و آلومینیومی
• نادیده گرفتن دمای محیط
• توجه نکردن به تجمع کابل‌ها در سینی
• انتخاب کابل موتور فقط بر اساس توان
• نادیده گرفتن جریان راه‌اندازی موتور
• انتخاب سطح مقطع بدون بررسی کلید حفاظتی
• استفاده از جداول عمومی بدون توجه به روش نصب
   

چگونه بهترین سایز کابل برق سه فاز را انتخاب کنیم؟

بهترین سایز کابل سه فاز، کوچک‌ترین کابلی نیست که فقط بتواند دستگاه را روشن کند. کابل سه فاز مناسب باید شرایط زیر را داشته باشد:

• جریان مصرف‌کننده را تحمل کند.
• بیش از حد گرم نشود.
• افت ولتاژ را در محدوده مجاز نگه دارد.
• با تجهیزات حفاظتی مدار هماهنگ باشد.
• شرایط اتصال کوتاه را تحمل کند.
• از نظر اقتصادی نیز انتخاب منطقی باشد.

بنابراین ابتدا جریان مصرف‌کننده را محاسبه کنید، سپس بر اساس نوع کابل و روش نصب سطح مقطع اولیه را انتخاب کنید. بعد از آن افت ولتاژ مسیر و شرایط حرارتی کابل را بررسی کنید و در مرحله آخر هماهنگی آن با کلید یا فیوز حفاظتی را کنترل کنید.

جمع‌بندی

انواع سایز کابل برق سه فاز شامل سطح مقطع‌های 1.5، 2.5، 4، 6، 10، 16، 25، 35، 50، 70، 95، 120، 150، 185 و 240 میلی‌متر مربع و سایزهای بزرگ‌تر است.

برای انتخاب سطح مقطع مناسب، ابتدا باید جریان مصرف‌کننده مشخص شود؛ اما آمپر به تنهایی کافی نیست. طول مسیر، افت ولتاژ، مسی یا آلومینیومی بودن هادی، روش نصب، دمای محیط، نوع عایق، جریان راه‌اندازی موتور و تجهیزات حفاظتی نیز در انتخاب نهایی تأثیر دارند.

به همین دلیل جداول سایز کابل می‌توانند برای برآورد اولیه مفید باشند، اما در خطوط اصلی ساختمان و تأسیسات صنعتی، سطح مقطع نهایی بهتر است بر اساس محاسبات الکتریکی و شرایط واقعی پروژه تعیین شود.