حاسبة مقطع السلك وهبوط الجهد

حدّان: هبوط الجهد ومقدرة الحمل

يجب أن يستوفي الكابل شرطين مستقلّين: أن يتحمّل التيار دون سخونة زائدة (مقدرة الحمل)، وألّا يُهبط الجهد لدرجة تعطّل الجهاز في الطرف الآخر (هبوط الجهد). قد ينجح الكابل في أحدهما ويفشل في الآخر، لذلك يُعرض الاثنان معًا.

• مقدرة الحمل: التيار الذي يحمله الموصل بأمان
• هبوط الجهد: الجهد المفقود على طول الخط
• مقطع أصغر من اللازم = سخونة وانصهار العزل وخطر حريق
• المسافات الطويلة تتطلّب مقطعًا أكبر حتى عند تيار منخفض

معادلة هبوط الجهد

في دائرة مستمرة بسلكين يكون الهبوط Vd = 2 × L × I × ρ ÷ A، حيث L طول الاتجاه الواحد بالمتر و I التيار بالأمبير و ρ المقاومية (النحاس ≈ 0.0172 Ω·mm²/m عند 20 °C) و A المقطع بالمليمتر المربع. المعامل 2 يمثّل سلك الإمداد والرجوع. وإذا كان الرجوع عبر الهيكل فيُحسب طول الإمداد فقط (المعامل 1).

• النحاس ρ ≈ 0.0172 Ω·mm²/m عند 20 °C
• الألمنيوم ρ ≈ 0.0283 Ω·mm²/m، أعلى بنحو 60 %
• تزداد المقاومة مع الحرارة (≈ +0.4 %/°C)
• نسبة الهبوط = Vd ÷ جهد النظام × 100

ما مقدار الهبوط المقبول

3 % هو الهدف المعتاد للإلكترونيات الحساسة والإضاءة والصوت. الأحمال البسيطة كالمروحة أو المضخة تتحمّل غالبًا 5 %، وغير الحرجة حتى 10 %. في نظام 12 V يمثّل 3 % نحو 0.36 V فقط، ولهذا تتطلّب خطوط 12 V الطويلة كابلًا كبيرًا سريعًا.

• 3 % — الإلكترونيات والإضاءة والصوت
• 5 % — المضخات والمراوح والأحمال العامة
• 10 % — الأحمال غير الحرجة
• أنظمة 12 V أكثر حساسية بكثير من 230 V