كيف لا تتسبب في حريق كهربائي: حساب مقاسات الأسلاك لمشروعك التالي

بالنسبة لمعظم الهواة ، يُعد اختيار الأسلاك المُناسبة جانبًا غير مدروس في تصميم أي مشروع كهربائي. ولكن يُمكن أن يؤدي استخدام سلك رفيع جدًا إلى آثار كارثية ، بدءًا من انخفاض الجهد الذي يؤدي إلى ضعف الأداء إلى الحرائق الكهربائية غير المُتوقعة.

على الرغم من أهميته ، فإنَّ السلك السميك أغلى ثمناً. لذلك ، غالبًا لا يستطيع الهواة تحمّل تكلفة هذه المواد.

الهدف هو معرفة أنحف سلك يُمكن استخدامه ، مع الحفاظ على انخفاض الجهد في المشروع بهامش معقول وتجنب أي خطر لحدوث حريق كهربائي.

من خلال قضاء بعض الوقت في إجراء العمليات الحسابية ، يُمكن توفير قدر هائل من العمل في المستقبل. دعونا نتعمق في الخطوات اللازمة! تحقق من أفضل الأماكن للعثور على الشريك المؤسس لبدء مشروعك الناشئ عبر الإنترنت.

فهم الكهرباء من خلال خط الأنابيب

قد يكون من الصعب تصور الكهرباء ، لذلك دعونا نلقي نظرة على التشبيه الكلاسيكي لفهم مبدأ عمل الكهرباء. بدلًا من وجود الإلكترونات في السلك ، يُمكن تصور الماء في أنبوب:

• سيكون التيار الكهربائي هو الماء في الأنبوب.
• بينما سيكون الجهد الكهربائي هو الضغط الذي يدفع الماء عبر الأنبوب.
• المقاومة ستكون قطر الأنبوب نفسه.

من نواح كثيرة ، تُعتبر هذه الاستعارة مثالية للتفكير في مقاسات أسلاك الكهرباء. يتناسب قطر السلك بشكل مباشر مع المقاومة الداخلية ، مثل قطر الأنبوب. كلما قلت المساحة المُتاحة لتدفق الكهرباء (أو الماء) ، زادت المقاومة لتدفقها.

بالعودة إلى الأنبوب المليء بالماء ، ماذا سيحدث إذا تم محاولة دفع 100 لتر من الماء إلى أنبوب لا يتسع إلا لتر واحد؟ كما يُمكنك أن تتخيل ، سيتم التواصل سريعًا مع السباك المُتخصص ، لأن هذا الأنبوب قد ينفجر!

تحدث ظاهرة مُماثلة عند مُحاولة إرسال الكثير من التيار الكهربائي إلى داخل سلك رفيع جدًا ؛ فقط بدلاً من تدفق المياه ، يسخن السلك ويذوب. مع وجود جهد كافي كبير يدفع هذا التيار ، يُمكن أن يؤدي هذا السلك المنصهر بسرعة كبيرة إلى نشوب حريق كهربائي.

لا تقلق إذا كنت قد اشتريت الأسلاك بالفعل وهي لا تُناسب احتياجاتك ؛ يُمكنك استخدامها للعديد من المشاريع الممتعة. تحقق من أفضل المشاريع لإنشاء تلفزيون ذكي باستخدام Raspberry Pi.

هبوط الجهد ، ولماذا يُمكن أن يُؤدي الكثير إلى تدمير الدائرة

في أي دائرة كهربائية تعمل بالتيار المُستمر ، سوف نشهد انخفاضًا في الجهد ؛ هذه قاعدة أساسية لهذه الدوائر الكهربائية. ومع ذلك ، تبرز المشكلة عند فقد الكثير من الجهد ، خاصةً بسبب مقاومة السلك نفسه.

إذا فكرنا في أنابيب المياه مرة أخرى ، تخيل أنَّه تم توصيل أنبوب كبير جدًا بأنبوب أصغر بكثير. فجأةً ، سيتباطأ سيل المياه ، وسينخفض الضغط خلف الماء. هذا الماء البطيء لا يحتوي على ضغط لتشغيل عجلة مائية ، وبالتالي فقد قللنا من الأداء.

لذا ، فبدلاً من استخدام أنبوب مياه أصغر بكثير ، يبدو أننا بحاجة إلى استخدام أنابيب أكبر. سيسمح هذا للمياه بالتدفق دون عوائق نسبيًا ، مما يبقي الضغط عالياً بما يكفي لتدوير العجلة.

بالانتقال إلى الأسلاك والإلكترونات ، الفكرة هي نفسها إلى حد كبير! من الناحية الكهربائية ، يُمكننا بسهولة شرح هذا بأحد القوانين الأساسية للفيزياء ، قانون أوم:

يُملي قانون أوم العلاقات بين التيار والجهد والمقاومة. في دائرة التيار المستمر ، يكون التيار الكهربائي ثابتًا طوال الوقت ، لكن الجهد والمقاومة يرتبطان عكسيًا ببعضهما البعض.

لتوضيح ذلك بشكل أكثر بساطة ، مع زيادة المقاومة ، ينخفض ​​الجهد.

لتحقيق ذلك في تطبيقنا الواقعي: كلما تقلصت الأسلاك ، تزداد مقاومتها. لذلك ، مع تقلص الأسلاك ، ينخفض ​​الجهد عبرها ، تمامًا مثل الطريقة التي تُقلل بها الأنابيب الرفيعة تدفق الماء!

ومن ثم ، فإنَّ استخدام الأسلاك السميكة في دائرتك يسمح للجهد أن يُطبَّق عند الحاجة — ولا يضيع على مقاومة الأسلاك.

حساب مقاس السلك الأمثل

إلى حد بعيد ، فإنَّ أفضل طريقة لمعرفة مقاسات الأسلاك المُناسبة هي استخدام حاسبة مُخصصة عبر الإنترنت ؛ تسمح هذه التطبيقات للمُستخدم بإدخال الجهد ، وقوة التيار (I) ، وطول تشغيل الأسلاك ، وانخفاض الجهد المسموح به. بعد حساب الأرقام ، تقوم الحاسبة بإخراج مقياس السلك الأمثل لهذا المدى من البيانات.

بالنسبة لمعظم التطبيقات ، يُسمح بانخفاض الجهد بنحو ثلاثة بالمائة — أي شيء أكثر من ذلك ، وقد تبدأ المعدات الإلكترونية الأكثر حساسية في العمل بشكل غير صحيح.

نرغب أيضًا دائمًا في استخدام أقصى قدر مُمكن من الجهد الحالي لجهازنا — والذي سيتم كتابته بشكل عام على الجهاز. في حين أنه من المحتمل ألا يكون لديه سحب حالي مُستدام لتلك القيمة ، إلا أنك تحتاج إلى التأكد من أنك محمي من الارتفاعات الحالية.

فيما يلي مثال واحد على حاسبة لقياس الأسلاك عبر الإنترنت ، موجودة في wiresizecalculator.net:

كما ترى ، تسمح هذه الحاسبة أيضًا بمزيد من المُدخلات المُتغيِّرة ، مثل التصنيف الحراري للعزل ، ونوع الموصل الذي تصنعه الأسلاك ، ونوع التثبيت الذي يتم وضع السلك فيه.

في هذا المثال ، حصلنا على الحد الأدنى من مقياس الأسلاك الآمن وهو 3 من مقياس الأسلاك الأمريكية (AWG).

لدواعي السلامة ، من الأفضل دائمًا قياس الأسلاك الخاصة بك بمقدار واحد أو اثنين ، لذلك سننتهي بسلك 2/0 AWG. لاحظ أنَّ معيار قياس السلك متخلف تمامًا ؛ كلما كان السلك أكثر سُمكًا ، كلما كان مقياس السلك أصغر! لذلك ، 2/0 AWG هو ، في الواقع ، سلك أكثر سمكًا من 3 AWG.

أي سلك يجب أن تختار؟

خارج مقياس الأسلاك ، المُتغيِّرات الأخرى التي يجب مراعاتها هي عدد الأسلاك، أي. كم عدد خيوط الأسلاك التي يشتمل عليها الكابل — ومادة الأسلاك.

كقاعدة عامة ، تُوفر المزيد من خيوط الأسلاك مرونة أكبر. إذا كنت تقوم بتشغيل سلك في مساحات ضيقة ، فسيكون عدد الخيوط الأكبر أمرًا يستحق الاستثمار فيه.

فيما يتعلق بالمواد الفعلية للسلك ، يعتبر النحاس هو المعيار لمعظم المشاريع ، على الرغم من إمكانية استخدام الألومنيوم أيضًا.

الشيء الأساسي الذي يجب تذكره هو الاتساق. إذا كنت تستخدم موصلات نحاسية وأسلاك نحاسية في أي مكان آخر في الدائرة ، فاستخدم الأسلاك النحاسية. يمكن أن يؤدي خلط المواد ومطابقتها إلى تآكل وكسر الموصلات ، حيث ستتمدد المواد وتنكمش بمعدلات مُختلفة. تحقق من حساب تكاليف الكهرباء باستخدام هذه الأدوات المُفيدة.

توفير المال والبقاء في أمان

هناك عدد قليل من المُتغيرات التي يجب مراعاتها عند اختيار السلك المُناسب لمشروعك. ومع ذلك ، فإنَّ القاعدة الأولى للكهرباء هي إحضار محترف إذا كنت تشعر بعدم الارتياح.

بخلاف ذلك ، احسب مقياس السلك بناءً على الحد الأقصى للتيار الذي تنوي تشغيله خلاله ، واشتر سلكًا بحجم واحد أكبر منه ، وابدأ في الإنشاء! حافظ دائمًا على تناسق المواد بين الأسلاك والموصلات وقم بإجراء العمليات الحسابية!

بقليل من التفكير المُسبق ، يُمكنك التخلص من أي خطر لنشوب حريق وستُنقذ نفسك من دفع بضعة دولارات إضافية وغير مُتوقعة. يُمكنك الإطلاع الآن على أهم الأسباب التي تُؤدي إلى التأخير في إنجاز المشاريع وكيفية تجنبها.