لماذا يتمتع السلك نفسه بمقاومة تستحق الحساب؟
يتمتع كل سلك حقيقي ببعض المقاومة، حتى النحاس، وهذه المقاومة تستهلك كمية صغيرة من الجهد على طول المسار قبل أن تصل إلى الحمل. إنه قانون أوم المطبق على السلك نفسه بدلاً من الجهاز الموجود في نهايته - كلما كان السلك أطول وأرق، كلما زاد الجهد الذي يمتصه بهدوء في الطريق.
R = (ρ × Length) ÷ Circular mils
Voltage drop = Current × R × Circuit factor
يفسر عامل الدائرة حقيقة أن التيار يجب أن يكمل حلقة: بالنسبة للتيار المستمر والدوائر أحادية الطور يكون 2، لأن التيار ينتقل إلى الحمل ويعود عبر موصل ثانٍ، مما يضاعف الطول الفعال للسلك الذي يمر عبره. تستخدم الدوائر ثلاثية الطور حوالي 1.732 (√3) بدلاً من ذلك، مما يعكس كيفية تقاسم الحمل بين ثلاثة موصلات.
مثال عملي
خذ دائرة أحادية الطور بقدرة 15 أمبير و120 فولت تعمل لمسافة 100 قدم على سلك نحاسي مقاس 12 AWG:
R = (12.9 × 100) ÷ 6,530 ≈ 0.1976 Ω
VD = 15 × 0.1976 × 2 ≈ 5.93 V
VD% = 5.93 ÷ 120 × 100 ≈ 4.9%
وهذا بالفعل أعلى من المبدأ التوجيهي 3% الذي يتم الاستشهاد به عادةً للدوائر الفرعية، وهو بالضبط نوع النتيجة التي تدفع التثبيت الحقيقي نحو مقياس أثقل مثل 10 AWG، أو نحو تقصير المدى إذا كان هذا خيارًا.
ما تقوله توجيهات NEC في الواقع
تقترح الملاحظات الإعلامية الخاصة بقانون الكهرباء الوطني الحفاظ على انخفاض الجهد إلى حوالي 3% على دائرة فرعية وليس أكثر من حوالي 5% إجمالاً من مدخل الخدمة إلى أقصى حمل، كهدف للتشغيل الفعال بشكل معقول. هذه توصيات وليست انتهاكًا صارمًا للقواعد في معظم الولايات القضائية، لكن تجاوزها ليس ضارًا - فالمحرك الذي يعمل بجهد منخفض بشكل مزمن يسحب تيارًا أكبر للتعويض عنه ويعمل بشكل أكثر سخونة، ويمكن أن تتصرف محركات LED والإلكترونيات بشكل غير متوقع خارج نطاق الإدخال المقدر لها. يمكن أن تفرض القوانين المحلية والمعدات المحددة حدودًا أكثر صرامة، لذا تحقق دائمًا من المتطلبات الفعلية للتثبيت المعني.
إعادة انخفاض الجهد إلى ما دون الهدف
لا يوجد سوى أربعة روافع، وكلها تتبع مباشرة من الصيغة: استخدم مقياس سلك أكبر (مقاومة أقل لكل قدم)، أو تقصير المدى إذا كان التخطيط يسمح بذلك، أو تقليل التيار الذي تحمله الدائرة، أو رفع جهد النظام بحيث تتحرك نفس الطاقة عند تيار أقل. عادةً ما يكون حجم السلك هو الحل العملي للتخطيط الموجود، نظرًا لأنه غالبًا ما يكون تكبير حجم الموصل أسهل من نقل اللوحة أو الحمولة.
الحسابات الكهربائية ذات الصلة
هذه الآلة الحاسبة هي في الواقع قانون أوم المطبق خصيصًا على مقاومة الأسلاك - لمعرفة العلاقة الأكثر عمومية V = I × R، راجعحاسبة قانون أوم، ولحسابات الطاقة والتكلفة على نطاق أوسع للأجهزة، فإنحاسبة الكهرباء.