در گزینش بهینه سیم و کابل، مجموعه‌ای از عوامل برجسته و مؤثر وجود دارند که ضرورت دارد به آنها به‌طور دقیق توجه شود. این عوامل شامل ملاحظاتی چون نوع نیازهای خاص نرم‌افزاری، محیط استفاده مورد نظر، مشخصات فنی از جمله ویژگی‌های مختلف سیم و کابل، و نهایتاً هزینه‌های نصب و نگهداری می‌باشد. هر برنامه‌ای می‌تواند نیازهایی دارد که شرایط یا ویژگی‌های منحصر به فردی را طلب کند، از جمله انتقال اطلاعات با سرعت بالا، مقاومت در برابر شرایط زیستی خاص، یا حتی تأمین انرژی به صورت پایدار و مطمئن.
در پایان، تصمیم‌گیران مسئول باید با توجه به تنوع معیارها و عوامل مختلف، تصمیمات هوشمندانه‌ای برای انتخاب نوع مناسب سیم و کابل بر اساس نیازمندی‌ها و توانایی‌های مختلف اتخاذ کنند، تا بتوانند بهینه‌سازی عملکرد سیستم خود را به دست آورند و از آن به نحو احسن استفاده کنند. ویژگی‌های اساسی کابل‌ها
در انتخاب مناسب کابل برای نیازهای خود، حائز اهمیت است که به خصوصیات اصلی آن توجه شود. این مشخصه‌ها شامل ولتاژ اسمی و جریان مجاز، نوع هادی همراه با مشخصات سطح مقطع و شکل، نوع هسته، نوع حفاظ، جنس عایق، نوع زره، و نوع محافظت در برابر خوردگی می‌شود. با ارائه اطلاعات دقیق و جامع در این زمینه‌ها، انتخاب بهترین نوع کابل برای پروژه‌ها و نیازهای خاص ممکن می‌گردد.
برای انتخاب بهینه و با کارایی بالا، نیاز است تا به چندین عامل اساسی در هنگام انتخاب کابل توجه شود. این عوامل شامل بار مورد نیاز و ظرفیت مجاز کابل، ولتاژ اسمی، افت ولتاژ مجاز، حفاظت مدار، بار اتصال کوتاه، شرایط مکانیکی، و شرایط محیطی از جمله دما، فشار، کشش و رطوبت محیط، و تأثیرات خوردگی نصب کابل می‌باشند. همچنین، مشخصات فنی معین نیز در این فرایند نقش اساسی دارند.
برای تعیین سطح مقطع کابل، نیاز است به جریان مورد نیاز مصرف‌کننده، تحمل کابل در برابر جریان، و افت ولتاژ مجاز دقت ویژه شود. این اطلاعات بسیار حیاتی برای بهبود عملکرد و کارایی سیستم‌های الکتریکی محسوب می‌شوند.
در انتقال برق از طریق سیم‌ها و کابل‌ها، افزایش دما می‌تواند منجر به خرابی عایق‌ها شود. به منظور حفاظت از عایق‌ها، حرارت تولید شده باید در حداکثر درجه حرارت مجاز آنها باقی بماند. انتقال حرارت به محیط خارجی از طریق هدایت و تشعشع انجام می‌شود که به عواملی چون درجه حرارت محیط، درجه حرارت نهایی، ضریب انتقال حرارت، و ویژگی‌های کابل وابسته دارد. بنابراین، تعیین دقیق جریان مجاز نیازمند رفع مسائل انتقال حرارت است.
به‌منظور بهبود عملکرد و کارایی بهتر سیستم‌های الکتریکی، اهمیت توجه به شدت جریان مجاز کابل بسیار بزرگ است. این مقدار به طور مستقیم وابسته به اندازه و سطح مقطع سیم‌های کابل است و محدودیت حرارتی ناشی از عبور جریان درون کابل را تعیین می‌کند. با توجه به تحمل ویژگی‌های عایق و محدودیت‌های حرارتی، جداول خاصی برای نوع‌های مختلف کابل‌ها طراحی شده‌اند که شدت جریان مجاز را برای آنها مشخص می‌کنند.
شدت جریان مجاز برای هر درجه حرارت خاصی محاسبه و در جداول مشخص می‌شود. توجه به دمای محیط، محل نصب کابل (آیا در هوا یا زمین قرار دارد) و شیوه نصب نیز بر تعیین این مقدار تأثیرگذار است. هوای سردتر قابلیت جذب حرارت بیشتری دارد و انتقال حرارت از طریق عایق بهتر انجام می‌شود.
سیم‌های بدون عایق معمولاً در شبکه‌های هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرند و باید دارای استحکام مکانیکی کافی برای تحمل وزن خود و مقاومت در برابر فشار باد، یخ و برف باشند. به همین دلیل، اغلب از سیم‌های با سطح مقطع کمتر از ۶ میلیمتر مربع در شبکه‌های هوایی استفاده نمی‌شود. افزایش دما نیز ممکن است باعث کاهش مقاومت کششی سیم شود، بنابراین کنترل دقیق دما برای عملکرد بهینه سیم ضروری است.
سیم‌های دارای عایق PVC به سه دسته تقسیم می‌شوند: سیم‌های داخل لوله، سیم‌های چند لایه در هوا، و سیم‌های یک لایه در هوا، که این تقسیم‌بندی با هدف افزایش کارایی و سازگاری با شرایط مختلف نصب انجام می‌شود.
کابل‌های مسی با عایق و روکش PVC در دو شرایط مختلف نصب می‌شوند. این کابل‌ها ممکن است نصب شده در زمین با عمق ۷۰ سانتیمتر و درجه حرارت ۲۰ درجه سانتیگراد باشند یا نصب شده در هوا با درجه حرارت ۳۰ درجه سانتیگراد باشند. جریان مجاز این کابل‌ها بر اساس سطح مقطع آنها محاسبه می‌شود، و حداکثر درجه حرارت مجاز هادی با روکش PVC برابر ۷۰ درجه سانتیگراد است.
سیم‌ها و کابل‌های آلومینیومی، با مقاومت ویژه کمتری نسبت به مس، مقطع کمتری دارند. مقاومت ویژه آلومینیوم، ۱/۶۵ برابر مقاومت ویژه مس است که باعث کاهش جریان مجاز در آلومینیوم نسبت به مس می‌شود. این تفاوت با تحلیل روابط توان حرارتی تولیدی در یک متر طول از هر دو نوع هادی مشخص می‌شود و نسبت جریان مجاز هادی آلومینیوم به هادی مس محاسبه می‌شود.
در مفاهیم برقی، مسأله جریان مجاز و افت ولتاژ به‌عنوان موارد حیاتی در شبکه‌های برق اهمیت زیادی دارند. جریان مجاز به میزانی اشاره دارد که سیم‌ها و کابل‌ها می‌توانند بدون مشکل و با خطر کمی به اندازه خاصی از آن عبور کنند. اما هنگام انتقال این جریان، افت ولتاژ به‌عنوان یک مؤلفه اساسی مورد توجه قرار می‌گیرد.
ولتاژ نامی به مقداری اشاره دارد که یک تجهیز الکتریکی برای کارکرد بهینه‌اش طراحی شده است. با این حال، ولتاژ واقعی که تجهیزات در طول استفاده‌ی عملیاتی خود تجربه می‌کنند، ممکن است نسبت به ولتاژ نامی تغییرات مهمی داشته باشد.
در طراحی سیستم‌های الکتریکی، محاسبه افت ولتاژ از منبع تا مکان بار بسیار حیاتی است. افت ولتاژ بیش از حد می‌تواند بر تجهیزات اثرات زیان‌باری داشته باشد. برخی از این اثرات عبارتند از:
- در موتورها: افت ولتاژ باعث کاهش گشتاور راه‌اندازی و گشتاور ماکزیمم می‌شود. این ارتباط به دلیل وابستگی گشتاور موتور به مجذور ولتاژ ترمینال آن است.
- در لامپ‌های رشته‌ای: افت ولتاژ باعث کاهش نور لامپ و افزایش طیف قرمز آن می‌شود.
- در لامپ‌های تخلیه: این لامپ‌ها به افت ولتاژ کم حساس نیستند، اما افت ولتاژ بیشتر ممکن است منجر به خاموشی آنها شود.
- در دستگاه‌های الکترونیکی: افت ولتاژ می‌تواند تأثیرات زیادی داشته باشد، به همین دلیل از مدارهای تثبیت‌کننده و استابیلایزر استفاده می‌شود.
- در تجهیزات الکترومکانیکی: استانداردها تأکید دارند که در صورت کاهش ولتاژ به یک حد خاص، تجهیزات نمی‌توانند به صورت صحیح عمل کنند.
با توجه به استانداردها، افت ولتاژ از منبع تا مصرف باید کمتر از ۴٪ باشد، با این تفاوت که افت ولتاژ موقت در لحظه راه‌اندازی موتورها یا کشیده شدن جریان‌های هجومی و یا افت ناشی از ولتاژهای گذرا در نظر گرفته نمی‌شود.
تعیین سطح مقطع هادی‌ها در شبکه‌های برق بستگی به چندین فاکتور مهم دارد که در نهایت تأثیر مستقیم بر عملکرد و کارایی سیستم دارند. این عوامل برگرفته از موارد زیر هستند:
نوع استفاده (تک فاز یا سه فاز): نحوه استفاده از هادی تأثیرگذار است و به تعیین ساختار هادی کمک می‌کند.
جریان مجاز: مقدار جریان که هادی باید منتقل کند از اهمیت بالایی برخوردار است.
شرایط نصب: این شامل نوع نصب (روکار یا توکار) و محیط (آزاد یا داخل زمین) می‌شود که بر تصمیم درباره ساختار هادی تأثیرگذار است.
دمای مجاز: حداکثر دمایی که هادی باید زیر آن عمل کند.
افت ولتاژ: مقدار حداکثر افت ولتاژ که مجاز است.
تأثیر هارمونیک‌ها: اثرات حضور هارمونیک‌ها بر هادی.
تنش‌های الکترومکانیکی: تنش‌های ناشی از اتصال‌های کوتاه در هادی.
تنش‌های مکانیکی دیگر: تنش‌های مکانیکی که ممکن است بر روی هادی‌ها اثر بگذارد.
حداکثر مقاومت ظاهری: بیشینه مقدار مقاومتی که هادی باید داشته باشد به‌منظور عملکرد صحیح وسایل حفاظتی در مواجهه با اتصال‌های کوتاه.
این عوامل در واقع جهت حفاظت از سیستم‌های الکتریکی طراحی شده‌اند. اما از نظر اقتصادی ممکن است در برخی مواقع از مقاطع بزرگتر از آنچه لازم است برای حفاظت استفاده شود.
برای اطمینان از ایمنی و عملکرد بهینه تجهیزات الکتریکی، داشتن دقیق و کامل اطلاعات فنی هادی‌ها از جمله مقاومت، جریان مجاز، و توانایی تحمل آنها در شرایط مختلف بسیار حیاتی است.
به‌منظور طراحی بهینه سیستم‌های الکتریکی، محاسبۀ سطح مقطع هادی‌ها یکی از مراحل حیاتی است. این محاسبات بر مبنای سه عامل اصلی صورت می‌گیرد: جریان مجاز هادی، افت ولتاژ، و تلفات در مسیر هادی.
سطح مقطع باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که علاوه بر انتقال جریان در شرایط سخت‌ترین محیط (با در نظر گرفتن حداکثر درجه حرارت)، افت ولتاژ و تلفات آن در زمان تأمین انرژی به مصرف‌کننده، در محدوده استاندارد قرار بگیرد.
برای محاسبه سطح مقطع کابل، از توانایی جریان انتقالی با در نظر گرفتن مقاومت مسیر استفاده می‌شود. این محاسبات از فرمول‌هایی که عبارت‌اند از:
A: مساحت مقطع به واحد میلیمتر مربع
L: فاصله مصرف‌کننده از تابلو به واحد متر
I: جریان مصرف‌کننده به واحد آمپر
∆U %: افت ولتاژ مجاز در طول هادی
U: ولتاژ خط
P: توان واقعی موردنیاز مصرف‌کننده
X: ضریب هدایت هادی (برای مس ۵۶ و برای آلومینیوم ۳۵)
در شرایطی که دمای محیط بالاتر از ۳۰ درجه سانتیگراد است یا فاصله بین هادی‌ها کمتر از دو برابر قطر بزرگترین هادی است، ضریب حرارتی و همجواری باید در نظر گرفته شود. بهتر است ابتدا جریان مصرفی محاسبه شود و سپس با استفاده از ضرایب حرارتی و همجواری، سطح مقطع هادی‌ها تعیین شود تا سطح مقطع بیش از حد لازم انتخاب نشود.
در فرآیند طراحی تأسیسات الکتریکی، تعیین سطح مقطع هادی‌ها برای مصرف‌کننده‌ها از اهمیت بسیاری برخوردار است. این تعیین شامل مواردی از قبیل قطر گلند ورودی به تابلو (در صورت نیاز)، شماره ترمینال کابل شو و سرسیم موردنیاز می‌شود. به عنوان نمونه، در کابلی با سطح مقطع ۱۶×۴ میلیمتر مربع، گلند مربوط به قطر کابل ۲۳٫۵ میلیمتر و ترمینال نمره ۱۶ لازم است.
برای محاسبه سطح مقطع هادی‌های درون تابلو، ابتدا باید حداکثر شدت جریان موردنیاز را از جدول جریان مجاز سیم‌ها بدست آورد. سپس با استفاده از فیوز، کلید، هادی‌ها و سایر وسایل مورد نیاز بر روی مسیر تک‌خطی جریان، مقادیر دقیق هر کدام از این عناصر را نوشته و در نهایت، با جمع کردن توان یا جریان هر مصرف‌کننده، قدرت مصرفی تابلو را به‌دست می‌آوریم.
اطلاعات جریان کشیده از شینه و مراجعه به جدول جریان مجاز شینه‌ها، ابعاد شینه موردنیاز را مشخص می‌کند و این اطلاعات می‌تواند قدرت کلید اصلی و فیوز کل را نیز در نقشه مشخص کند. در صورتی که ضریب هم‌زمانی مصرف‌کننده‌ها مدنظر باشد، مهندسان طراح با تشخیص و استفاده از مراجع موجود، این ضرایب را در محاسبات توان کل مصرفی اعمال می‌کنند.
به منظور محاسبه سطح مقطع هادی بر اساس جریان مجاز، اولین گام این است که جریان بارها را برای هر دو سیستم تک فاز و سه فاز مشخص کنید، زیرا که مصرف‌کنندگان می‌توانند از هر دو سیستم جهت تأمین نیازهای خود استفاده نمایند.
در ساختمان‌های مسکونی امروزی با تعداد بالای واحدها و استفاده از بارهای سه فازی مثل آسانسورها و موتورخانه‌ها، نیاز به توان الکتریکی بالا امری رایج است که انتخاب کابل‌های سه فاز را ضروری می‌سازد.
استاندارد AWG به معنای "American Wire Gauge" است و برای سیم‌های مفتولی گرد به‌کار می‌رود. در این استاندارد، هر چه عدد AWG بزرگتر باشد، قطر سیم کمتر خواهد بود. این افزایش قطر سیم، موجب کاهش مقاومت و افزایش خصوصیات رسانایی سیم می‌شود.
دما و همجواری از جمله اثراتی هستند که بر جریان مجاز کابل‌ها تأثیر می‌گذارند. اثرات حرارتی و جریان مجاز در کابل‌ها را برای انتقال بهتر اطلاعات در سیستم‌های الکتریکی در نظر بگیرید. متد‌های متعددی برای محاسبه نیازمندی‌های حرارتی و جریان مجاز در کابل‌ها وجود دارد که شامل روش‌های محاسبه با توجه به گراد حرارتی، گشتاور مکانیکی و سایر فرمول‌های مرتبط می‌شوند.
استفاده از کابل‌ها در شرایط گوناگون می‌تواند به تغییرات دما و نزدیکی به کابل‌های دیگر منجر شود که تأثیرات گسترده‌ای بر جریان مجاز دارد. برخی از روش‌های محاسبه جریان مجاز با در نظر گرفتن این اثرات، به گروه‌های A1، A2، B1، B2، C، D، E، G، F اشاره دارند.
با توجه به استانداردهای کابل‌ها، تأثیرات دما بر جریان مجاز کابل‌ها در شرایط محیطی موردنظر قرار گرفته است. به‌طور معمول، دمای محیط به عنوان ۳۰ درجه سانتیگراد در نظر گرفته می‌شود.
برای انتخاب صحیح کابل در شرایط دمایی متغیر، لازم است افزایش حرارت کابل ناشی از دمای بالاتر، تعداد بیشتر واحدها و نزدیکی به کابل‌های دیگر، و تغییرات دمای محیط را مد نظر قرار داد و محاسبات لازم را انجام دهیم. این اقدامات منجر به دقت بیشتر در انتخاب سیم‌ها و کابل‌های مناسب برای هر شرایط خواهد شد.
ترتیب ترکیب کابل‌های مختلف بر اساس تحلیل همجواری و افت دما، به معنای تأثیر دما و فاصله‌های بین کابل‌ها بر جریان مجاز آنها، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. رعایت اصول ترتیب کابل‌ها در سیستم به حفظ توانایی جریان مجاز و کاهش افت دما کمک می‌کند.
در ترتیب ترکیب کابل‌های چند رشته، رعایت فواصل بین آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. اگر فاصله بین کابل‌ها حداقل به اندازه قطر خارجی بزرگترین کابل باشد، امکان افت دما و اثرات همجواری کاهش می‌یابد. این اقدام به حفظ توانایی جریان مجاز و جلوگیری از افت کارایی کابل‌ها کمک می‌کند.
در شرایط خاصی که از کابل‌های فوق‌قوی استفاده می‌شود، توجه به ترتیب کابل‌های مختلف به نحوی است که از دماهای بالاتر و اثرات همجواری جلوگیری شود. این مسائل از اهمیت زیادی برخوردار هستند و نقش حیاتی در افزایش عمر و بهره‌وری کابل‌ها ایفا می‌کنند.
در سیستم‌های فشار ضعیف با دو لتاژ مختلف ۲۳۰ و ۴۰۰ ولت که بارهای مصرفی را تامین می‌کنند، افت ولتاژ در مسیر بارها ممکن است عملکرد وسایل را تحت تأثیر قرار دهد. مقاومت و ضریب خود القایی در خطوط فشار ضعیف نیز موجب کاهش ولتاژ می‌شود. برای جلوگیری از این مشکلات و حفظ کارایی وسایل، انتخاب سطح مقطع مناسب برای هادی‌ها ضروری است. با این رویکرد، تعیین حداکثر افت ولتاژ مجاز با در نظر گرفتن نوع شبکه، از اهمیت بالایی برخوردار است تا از عملکرد بهینه وسایل اطمینان حاصل شود.
در ساختمان‌های تجاری و اداری که بارهای تک فاز به شبکه سه فاز متصل می‌شوند، تعادل بار اغلب وجود ندارد. این موضوع باعث می‌شود که سیم نول جریان را نیز حمل کند. در این حالت، افت ولتاژ محاسبه می‌شود که از جمع افت ولتاژ های هادی نول و هادی فاز با بیشترین جریان ناشی می‌شود.
در محیط‌هایی که جریان الکتریکی به شکل متناوب (AC) جریان دارد، مقاومت الکتریکی در سیم‌ها بیشتر از مقاومت مشاهده شده در جریان مستقیم (DC) است. این افزایش مقاومت به دلیل ویژگی‌های القایی و اثر پوستی، که تقسیم ناهمگون جریان در سطح مقطع سیم را نشان می‌دهد، اتفاق می‌افتد. فرکانس، ساختار و اندازه سیم از جمله عواملی هستند که بر مقدار این افزایش تأثیرگذارند.
در فرکانس ۵۰ هرتز، ضریب افزایش مقاومت برای سیم تک رشته‌ای حدود ۱٫۰۲ است. این عدد برای سیم‌های افشان که دارای تعداد رشته‌های بیشتری هستند، به ۱٫۰۵ افزایش می‌یابد. همچنین، افزایش دما نیز باعث افزایش مقاومت ویژه مس می‌شود.
در سیم‌های افشان، رشته‌ها به شکل مارپیچ به هم تابیده می‌شوند که باعث افزایش طول رشته‌ها به جز رشته وسط با سیم عایق دار می‌شود. این خاصیت در محاسبه مقاومت واقعی سیم تأثیرگذار است که نیازمند استفاده از ضرایب مختلفی برای سیم‌های تک رشته‌ای و سیم‌های افشان با رشته‌های زیاد است.
در کابل‌های چند سیمی نیز، با توجه به مارپیچ بودن سیم‌ها، طول واقعی هر سیم از طول کل کابل بیشتر است. بنابراین، استفاده از ضرایب مختلفی در محاسبه مقاومت برای کابل‌های تک سیمی و کابل‌های چند سیمی ضروری است.
ولتاژ نامی، که نشان‌دهنده ولتاژی است که سیم برای تحمل آن طراحی شده است، با نماد U0/U و به ولت بیان می‌شود. ولتاژ نامی به وضعیت و ضخامت عایق بستگی دارد و U0 مقدار ولتاژ موثر بین هر رشته سیم و زمین و U مقدار ولتاژ موثر بین دو فاز سیستم از سیم‌ها را نشان می‌دهد.
جریان نامی یک مقدار ثابت است که بدون افزایش دما به میزان مشخصی از هادی عبور می‌کند. این جریان مجاز به ویژگی‌های هادی، نوع و نصبش وابسته است. در صورتی که سطح مقطع هادی زیر ۱۰ میلیمتر مربع باشد، هادی نول و هادی حفاظتی باید جداگانه باشند. اما اگر سطح مقطع بیشتر از ۱۰ میلیمتر مربع باشد، می‌توان از یک هادی مشترک به عنوان هادی نول و هادی حفاظتی استفاده کرد.
در صورتی که سیم‌های با سطح مقطع زیر ۲۵ میلیمتر مربع استفاده شوند، سطوح مقطع فاز، نول و هادی حفاظتی باید یکسان باشند. اما در سیم‌های با مقاطع بیشتر از ۲۵ میلیمتر مربع، سیم اتصال زمین می‌تواند نسبت به دیگر سیم‌ها نصف اندازه باشد.
کابل‌های فشار ضعیف از انواع کابل‌های برقی هستند که اهمیت ویژه‌ای دارند. در کابل‌های چند رشته فشار ضعیف، که به عنوان یک گزینه از کابل‌های چهار سیمه مورد استفاده قرار می‌گیرند، معمولاً سطوح مقطع سه سیم بزرگتر از دیگر کابل‌ها است و سطح مقطع رشته چهارم به کمترین مقدار ممکن کاهش می‌یابد.
سیم‌های کوچک ممکن است در برخی از اندازه‌های کابل با نمره‌های متفاوتی از سایر سیم‌ها متفاوت باشند. این سیم‌ها معمولاً دارای نمره‌های کمتری نسبت به سایر سیم‌ها هستند.
در کابل‌های فشار ضعیف و فشار قوی، زمانی که مقاطع بزرگ مورد نیاز هستند، استفاده از کابل‌های تک‌سیمه یکی از گزینه‌های متداول است. به عنوان مثال، در ساختمان‌ها، یک کابل سه سیمه با مقطع ۳۰۰ میلیمتر مربع ممکن است در مورد قطر خارجی و پیچش در سر زوایا مشکلاتی ایجاد کند.
فاکتورهای متعددی بر طول عمر کابل‌ها تأثیر دارند که شرایط استفاده یکی از این عوامل مهم است. نصب کابل در زمین باید با رعایت دستورالعمل‌های ایمنی صورت گیرد. همچنین، شعاع گردش کابل نباید کمتر از ۱۵ برابر قطر خارجی کابل باشد و درجه حرارت هنگام نصب کابل باید از ۵ درجه سانتیگراد بالای صفر کمتر باشد.
استفاده از چندین خط تغذیه برای مصرف‌کنندگان در شبکه‌های جریان مستقیم و متناوب بسیار حائز اهمیت است. این تقسیم بندی مصرف‌کنندگان بر روی خطوط اصلی با توجه به اهمیت و فعالیت‌هایشان در شرایط طبیعی ضروری است. وقتی شبکه توزیع با خطوط زیادی فرعی انشعابی دارایت باشد، افت ولتاژ در نقاط انشعاب انتهایی زیاد خواهد بود.
یک راه برای کاهش افت ولتاژ در شبکه توزیع، تغذیه از دو طرف است. در این حالت، پتانسیل کمینه افت ولتاژ فقط در یک نقطه خاص اتفاق می‌افتد و این کاهش افت ولتاژ می‌تواند مسائل کاهش انرژی را حل کند. این نقطه معروف به “نقطه ژرف” است.
به عنوان یکی از نکات برجسته در حسابرسی و محاسبات مرتبط با شبکه‌های بسته، تشخیص و تعیین نقطه ژرف از اهمیت چشمگیری برخوردار است. برخی از روش‌های استفاده شده برای تشخیص نقاط ژرف عبارتند از:
۱. در نقطه ژرف، افت ولتاژ بیشینه رخ می‌دهد.
۲. در نقطه ژرف، ولتاژ شبکه به کمینه مقدار ممکن می‌رسد.
۳. در نقطه ژرف، جهت جریان شبکه تغییر می‌کند.
۱. شبکه‌های بسته با دو منبع تغذیه که به دو سو تغذیه می‌شوند.
۲. شبکه‌های بسته با یک منبع تغذیه، به عنوان شبکه‌های حلقوی شناخته می‌شوند.
افزایش کارایی در شبکه‌های توزیع با استفاده از مقاطع متغیر، زمینه‌ای مناسب را برای بهبود کارایی و افزایش بهره‌وری در انتقال انرژی فراهم می‌کند. با این حال، استفاده از این شبکه‌ها با چالش‌های خاصی همراه است:
۱. در شبکه‌های توزیع با مقاطع متغیر، افزایش قدرت مصرف‌کنندگان با محدودیت مواجه است.
۲. تعداد انشعابات در این شبکه‌ها قابل افزایش نیست.
۳. اتصال دو قسمت از شبکه در نقاطی که مقطع تغییر می‌کند، همواره با چالش‌ها و مشکلات فنی همراه است.
با این وجود، این شبکه‌ها از نظر اقتصادی مزایای قابل توجهی دارند و هزینه‌های هادی‌های استفاده شده در آنها به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. به طور خلاصه، این شبکه‌ها علاوه بر بهبود انتقال انرژی، به دلیل کاهش هزینه‌های مرتبط با هادی‌ها، بهبود مقرون به صرفه‌ی فرآیند انتقال انرژی را فراهم می‌کنند.
به عنوان یکی از عوامل مهم در هادی‌ها، تاثیر پوستی در جریان الکتریکی و هدایت الکتریکی این مواد بسیار اهمیت دارد. هادی‌ها به عنوان موادی که مسئولیت جابجایی جریان الکتریکی را بر عهده دارند، شناخته می‌شوند. این مواد معمولاً از مس، آلومینیوم و یا آلیاژهای خاص تولید می‌شوند. طراحی و ساختار سطح مقطع هادی‌ها بسته به نوع و نیاز کاربردهای مختلف متغیر است، به طور معمول در تاسیسات الکتریکی ساختمان‌ها، از مس با خلوص بالای ۹۹٫۵٪ به عنوان هادی استفاده می‌شود.
مس به دلیل ویژگی‌هایی همچون مقاومت الکتریکی کم، هدایت الکتریکی بسیار خوب، تحمل شرایط جوی، استحکام مکانیکی مناسب و قابلیت اشکل‌پذیری، به عنوان یکی از انتخاب‌های اصلی در ساخت هادی‌ها محسوب می‌شود. همچنین، آلومینیوم با مزایایی از قبیل استحکام مکانیکی مناسب، اشکل‌پذیری، هدایت الکتریکی کمتر نسبت به مس و همچنین هزینه کمتر، در برخی موارد به کار می‌رود. با این حال، آلومینیوم نیز معایبی دارد از جمله عدم مقاومت در برابر شرایط جوی که ممکن است باعث اکسید شدن آن شود و همچنین نقطه تسلیم پایینی دارد.
با تاثیر پوستی در هادی‌ها، نحوه توزیع جریان متناوب در نواحی نزدیک به سطح هادی توصیف می‌شود. این پدیده ناشی از فرکانس جریان متناوب است که در فواصلی از سطح به عمق پوستی رخ می‌دهد و باعث افزایش مقاومت موثر هادی می‌شود که به تبع آن، هدایت الکتریکی آن تحت تأثیر قرار می‌گیرد.
جمع بندی
در جمع‌بندی، این مقاله به مسائل مختلفی در زمینه سیستم‌های توزیع برق اشاره کرده است. ابتدا به محاسبه سطح مقطع هادی با توجه به افت ولتاژ مجاز در بارهای مصرفی در سیستم‌های فشار ضعیف پرداخته شده است. سپس به بررسی افت ولتاژ و سطح مقطع مدارهای سه فاز پرداخته شده و در این زمینه نکات مهمی آورده شده است.
در ادامه، به موضوع مقاومت الکتریکی سیم و کابل در جریان متناوب پرداخته شده و تأثیرات اثر پوستی بر هدایت الکتریکی هادی‌ها توضیح داده شده است. در نهایت، به مسائل مرتبط با شبکه‌های توزیع بسته و مقاطع متغیر پرداخته شده و این مقاله به صورت کامل و دقیق، به خواننده اطلاعات مفیدی در زمینه توزیع برق ارائه کرده است.
