در صورتی‌که برای انجام پروژه‌های برقی و یا دستگاه و تجهیزات برقی خود نیاز به خرید سیم و کابل دارید، باید پیش از خرید بدانید به سیم یا کابل با چه ویژگی‌ها و سطح مقطعی نیاز دارید. این کار به سادگی به کمک محاسبات ریاضی که در ادامه به آن پرداخته می شود صورت می‌پذیرد. انتخاب سیم و کابل مناسب با هدفتان، علاوه بر کاستن هزینه‌ها، می‌تواند امنیت و راندمان کاری را نیز بالا ببرد.
هیچ چیز بدتر از این نمی‌شود که سیم و کابلی برای سیم کشی پروژۀ صعنتی یا خانگی‌تان استفاده کنید که از مرغوبیت خوبی برخودار نیست. این نه تنها به معنی صرف هزینۀ هنگفت برای تعمیر است بلکه شهرت و اعتبار کاری‌تان را هم زیر سوال می‌برد. با این حال انتخاب سیم و کابل مناسب چندان هم راحت نیست. به همین منظور ما در این طلب چند ویژگی را معرفی خواهیم کرد که باید در انتخاب سیم و کابل به آن‌ها دقت کنید.
توانمندی‌های شرکت سازنده سیم و کابل:
در ابتدا باید به دنبال سه ویژگی مهم در شرکت سازندۀ سیم و کابل باشید که عبارتند از:
یک شرکت سازنده سیم و کابل معتبر انواع مختلفی از محصولات را عرضه می‌کند و در صورت وجود محصولات سفارشی خاص مشتری‌ها را می‌پذیرد.
دومین ویژگی که باید در شرکت سازنده‌ی سیم و کابل به دنبال آن باشید ظرفیت تولید محصولات آن شرکت است. شرکت سازنده باید بتواند سفارش محصولات در مقیاس بزرگ و کوچک را تولید کنید.
آخرین ویژگی که شرکت سازنده باید داشته باشد پیشتیبانی و خدمات مهندسی پس از فروش محصولات است. پشتیبانی و خدمات پس از فروش نشانه‌ی اعتبار شرکت است و ارائه‌ی این خدامات یک شرط ضروری برای انتخاب شرکت سازنده‌ی سیم و کابل می‌باشد.
هنگام انتخاب برند سیم و کابل به آن دقت کنید قیمت محصولات است.
قیمت:
بعد از توانمندی‌های شرکت، دومین ویژگی که باید هنگام انتخاب برند سیم و کابل به آن دقت کنید قیمت محصولات است. هر گرانی بی علت نیست، اما باید با صرف زمان و در نظر گرفتن بودجه بهترین گزینه را انتخاب کنید.
کیفیت:
اگر کیفیت سیم و کابل پایین باشد قیمت آن چندان مهم نیست. بنابراین از خرید محصولات کم کیفیت چراکه ممکن است خسارات جبران ناپذیری به دنبال داشته باشد. به اطلاعاتی که روی سیم و کابل درج می‌شود دقت کنید. این اطلاعات شامل استانداردهای صنعتی و اجرایی است که شرکت سازنده از آن‌ها پیروی می‌کند.
به‌عنوان نکتۀ آخر به دنبال برندی باشید که طیف زیادی از ابزار و تجهیزات سیم و کابل را تولید می‌کند. بدین ترتیب می‌توانید تمام محصولات مورد نیاز خود را به صورت یک‌جا و از یک شرکت تهیه کنید.
روش‌های محاسباتی:
اصولاَ برای انتخاب بهترین نوع سیم و کابل لازم است تا از روش‌های محاسباتی کمک بگیریم، به گونه‌ای که بتوان به این روش مناسب‌ترین سیم و کابل را با توجه به رعایت مسایل استاندارد امنیتی و اقتصادی انتخاب کنیم. به طور کلی نمی‌توان از هر سیم و یا کابلی در هر موردی استفاده کنیم، زیرا تمامی هادی‌ها با توجه به سطح مقطع خود قادر به عبور مقدار جریان مشخصی می‌باشند که اگر جریان عبوری از میزان قابل تحمل آن‌ها بیشتر شود می‌تواند مسبب مشکلات و خطرات جبران ناپذیری گردد.
بنابراین برای انتخاب سیم و کابل مناسب باید مشخصه‌های زیر به صورت کامل محاسبه شوند:
۱. جریان بار باید همیشه از حداکثر جریان مجاز هادی کمتر باشد.
۲. افت ولتاژ باید همیشه از میزان افت ولتاژ توصیه شده (مجاز) کمتر باشد.
۳. پارامتر دیگر درجه حرارت محیط و سرعت خنک شدن هادی است که بستگی به محیط و محل استفاده از کابل دارد.
۴. آخرین پارامتر مقاومت الکتریکی هادی است که به جنس هادی بستگی دارد.
نحوۀ محاسبۀ جریان مصرفی دستگاه:
معمولاً توان یا قدرت دستگاه و همین طور ضریب توان آن روی پلاک دستگاه به عنوان مشخصات فنی دستگاه نوشته می‌شود. نمادهای به کار رفته در فرمول‌ها به قرار زیر است:
جریان مصرفی بر حسب آمپر = I
ولتاژ شبکه بر حسب ولت = U
توان دستگاه بر حسب وات = P
*توجه داشته باشید که در محاسبات هر 1 اسب بخار معادل 376 وات است.
ضریب توان = COSφ
محاسبۀ جریان مصرفی در سیستم‌های جریان مستقیم ساده است و از تقسیم مستقیم توان بر ولتاژ شبکه بدست می‌آید، اما در سیستم‌های تک‌فاز و سه فاز باید توان را بر ضریبی از ولتاژ شبکه تقسیم کنیم. بنابراین می‌توان به کمک روابط ریاضی جریان مصرفی دستگاه را در دو سیستم سه فاز و تک فاز به صورت زیر محاسبه کرد:
محاسبۀ جریان کابل موردنیاز:
جریان مجاز واقعی کابل را به کمک فرمول IC = I / F.K محاسبه می‌کنند که در آن:
جریان مجاز واقعی کابل = IC
جریان مصرفی = I
ضریب تصحیح تعداد کابل‌ها = K
*توجه داشته باشید که مقادیر این ضرایب از این جدول بر می‌آیند:
درجه حرارت محیط = T
ضریب تصحیح حرارت = F
که این ضریب برای دو نوع کابل کشی زمینی و هوایی از فرمول زیر به دست می‌آید:
انتخاب سطح مقطع مناسب:
در این مرحله با توجه به جریان مجاز محاسبه شده و نوع کابل مورد نیاز می‌توانیم سطح مقطع مناسب را انتخاب کنیم.
محاسبه افت ولتاژ کابل
اگر در مرحلۀ پیشین کابلی با سطح مقطع S انتخاب کرده باشیم، می‌توان درصد افت ولتاژ را در سه سیستم جریان مستقیم، تک فاز و سه فاز، به کمک روابط ریاضی به صورت زیر محاسبه کرد:
همان طور که مشاهده کردید درصد افت ولتاژ در سیستم سه فاز در دو حالت هادی با جنس مس و یا آلومینیم محسابه شد ولی در سیستم‌های تک فاز و جریان مستقیم، پیش فرض را فقط هادی از جنس مس می‌گیریم.
نمادهای به کار رفته در فرمول ها به قرار زیر می‌باشد:
طول کابل موردنیاز بر حسب متر = L
توان مصرفی دستگاه بر حسب وات = P
ولتاژ شبکه بر حسب ولت = U
سطح مقطع کابل بر حسب میلیمتر مربع = S
در صورتی که افت ولتاژ محاسبه شده بیش از حد مجاز تعیین شده باشد (معمولاً 1.5% برای مصرف‌کننده‌های تک فاز و 3% برای مصرف‌کننده‌های سه فاز)، بنابراین لازم است که کابلی با سطح مقطع بزرگتر از انتخاب قبلی در نظر گرفته شود.
مثال:
فرض کنید می‌خواهید برای یک دستگاه سه فاز با قدرت 200 اسب بخار و ضریب توان 0.8 کابل کشی هوایی کنید. ولتاژ شبکه را 380 ولت و فاصله ترانس تا محل دستگاه را نیز 200 متر فرض کنید. به کمک مراحل زیر، گام به گام نحوه انتخاب یک کابل مناسب را برای این سیستم شرح می‌دهیم:
گام اول: محاسبۀ جریان مصرفی دستگاه
گام دوم: محاسبۀ جریان کابل مورد نیاز
IC = I / F.K => K=1 , F=1 => IC = 280 A
گام سوم: انتخاب سطح مقطع مناسب
با توجه به جریان فوق و نوع کابل کشی که هوایی می‌باشد، کابل هادی مسی با عایق PVC (3*150) را انتخاب می‌کنیم.
گام چهارم: محاسبۀ افت ولتاژ کابل
از آن جا که افت ولتاژ کمتر از 3% می‌باشد، کابل انتخاب شده مورد تأیید قرار می‌گیرد.
مسیر عبور کابل:
به طور کلی اگر محیط خارجی کابل از شرایط مساعدی برای انتقال حرارت برخوردار باشد به گونه‌ای که کابل بتواند حرارت داخلی خود را سریع‌تر دفع و یا منتقل کند، قابلیت عبور جریان کابل افزایش خواهد یافت. با این تفاسیر، کابل‌هایی که در خاک قرار گرفته باشند قادرند جریان بیشتری را نسبت به کابل کشی هوایی از خود عبور دهند.
در جدول پایین قابلیت تحمل بار کابل‌های تک رشته در صورت قرار گرفتن در کنار هم در داخل زمین نشان داده شده است و این امر گویای این مطلب است که هر چقدر تجمع کابل‌ها کنار هم زیادتر باشد، انتقال حرارت به محیط کمتر شده و در نتیجه قابلیت تحمل بار افت پیدا خواهد کرد.
