لماذا يهبط الجهد
لكل سلك بعض المقاومة، فالتيار المار فيه يفقد قليلًا من الجهد في الطريق. في مسافة طويلة، أو مع سلك رفيع، يتلقى الجهاز في الطرف الآخر أقل بكثير مما تعطيه التغذية، والطاقة المفقودة تسخّن الكابل.
الصيغة
في دوائر التيار المستمر والأحادية الطور يذهب التيار ويعود، فيُحسب الطول مرتين:
هبوط الجهد = 2 × الطول × التيار × المقاومية ÷ المقطع
في الدوائر الثلاثية الطور، استبدل 2 بـ √3، أي نحو 1.732. مقاومية النحاس نحو 0.0172 Ω·mm²/m والألومنيوم نحو 0.0282.
مثال محلول
مسافة أحادية الطور طولها 25 m من نحاس مقطعه 2.5 mm² بتيار 16 A: 2 × 25 × 16 × 0.0172 ÷ 2.5 = 5.5 V. عند 230 V هذا 2.4%.
كم هو مقبول
هدف شائع ألا يتجاوز 3% في دائرة فرعية و5% إجمالًا من التغذية حتى الحمل، وهو ما توصي به ملاحظة إرشادية في الكود الكهربائي الوطني الأمريكي (NEC). وتحدد لوائح التمديدات في كل بلد حدودها الخاصة. إن كان الهبوط مرتفعًا جدًا، فاستخدم كابلًا أسمك أو مسافة أقصر. ويجب أيضًا أن يتحمل الكابل التيار، وهو أمر لا يتحقق منه هبوط الجهد وحده.
الحاسبة والجدول
تعمل حاسبة هبوط الجهد بوحدة AWG أو mm²، مع النحاس أو الألومنيوم. ويسرد جدول مقاسات الأسلاك كل مقاس AWG مع قطره ومقطعه ومقاومته.
مثال بـ AWG
دائرة 120 V تمتد 100 ft إلى حمل 15 A. لسلك النحاس 12 AWG نحو 1.59 Ω لكل 1,000 ft عند 20 °C.
- 12 AWG: 2 × 100 × 15 × 1.59 ÷ 1,000 = 4.8 V، أي 4.0% من 120 V. فوق هدف الـ 3%.
- 10 AWG، بنحو 1.00 Ω لكل 1,000 ft: 3.0 V، أي 2.5%. ضمن الهدف.
الأسلاك الساخنة تفقد أكثر
ترتفع مقاومة النحاس نحو 0.4% لكل درجة مئوية. السلك عند 75 °C مقاومته أعلى بـ 22% منه عند 20 °C، وبالتالي هبوط جهده أعلى بـ 22%. ولهذا تعطي جداول التمديدات القيم عادةً عند 75 °C.
دوائر الجهد المنخفض
هبوط 1 V أقل من 1% في 120 أو 230 V، لكنه أكثر من 8% في شريط LED بجهد 12 V أو ملحق سيارة. تحتاج امتدادات الجهد المنخفض سلكًا أسمك للطول نفسه. وتُغذّى أشرطة LED الطويلة عادةً من الطرفين كي لا يبدو آخرها أخفت.