הנושא פשוט ואין בו שום דבר מיוחד, אך הוא מעורר שאלות חשובות: אם מחברים חוט דק וחוט עבה במקביל, איזה מהם יישרף ראשון תחת עומס יתר?
כידוע, תקנות החשמל קובעות תנאים ברורים להגנת מוליכים המחוברים במקביל בפני זרם העמסת יתר באמצעות מבטח משותף:
המוליכים יהיו מאותו חומר.
פרסום
המוליכים יהיו בעלי שטח חתך שווה.
המוליכים יהיו בעלי אורך שווה.
אביזרי החיבור ואופן ההתקנה יהיו זהים.
זרם ההעמסה יתאים לסוג הבידוד העומד בטמפרטורה הנמוכה ביותר.
עם זאת, התקנות מוסיפות כי אם מוסיפים מוליך במקביל למוליך קיים, ההוראות לעיל לא יחולו, בתנאי שיובטח שזרם העבודה בכל מוליך לא יעלה על הזרם המרבי המותר לו (I'z). לפיכך, אם מבטיחים שזרם העבודה לא יחרוג מהמותר בהתחשב בתנאי ההתקנה, ניתן תיאורטית לחבר כבלים מחומרים שונים או בעלי שטח חתך שונה.
המקרה בשטח: סכסוך מקצועי
מהנדס חשמל ראשי ומתכנן נקלעו לסכסוך טכני סביב מתקן המוזן על ידי שני כבלי 2 × (4 × 70+35) N2XY העובדים במקביל. כדי להגדיל את הזרם ל-500 אמפר, המתכנן הציע להוסיף כבל זהה שלישי. אלא שלאצל הלקוח היה כבל מיותר מסוג 4 × 95 N2XY באורך מספיק.
החיבור המוצע של (2 × 4 × 70 + 4 × 95) אינו סותר את חוק אוהם, שהרי "יותר זה לא פחות". בחישוב התנגדות בגרסה חד-פאזית (שהרי גם מוליך ה-PEN עשוי להיות מורכב ממוליכים במקביל), התמונה נראית חיובית: כבלי ה-70 ממ"ר הופכים פחות עמוסים בנוכחות ה-95 ממ"ר; המוליכות הכוללת עולה, ההתנגדות הכללית יורדת וההספק המפוזר פוחת (718 וואט במקום 803 וואט). לכאורה, רק יתרונות.
אז למה זה לא מומלץ?
למרות שאין איסור ישיר במקרה כזה (בו משלימים את החתך בכבל עבה יותר ולא דק יותר), חיבור כבלים בחתכים שונים אינו מומלץ. הסיבה לכך היא פיזור זרם לא אחיד: המוליך בעל ההתנגדות הנמוכה יותר (החתך הגדול יותר) יישא זרם גבוה יותר, מה שעלול להוביל דווקא להתחממות יתר שלו (ולא להפך!).
שימוש בחוטים כאלה דורש חישובי עומס מדויקים כדי למנוע את התחממות המוליך העבה. מטרת המאמר היא לענות על השאלה: מי יישרף קודם?
הניתוח הפיזיקלי
העניין הוא השוואת פיזור החום ליחידת מסה והחימום ההתנגדותי. ניתן לבחון זאת באמצעות הנוסחאות הבאות:
פרסום
התנגדות:
R = ρ · L / S
משקל:
M = γ · L · S
אספקת חום:
Q = U² / R
שטח פנים לפיזור חום:
F = L · D
(כאשר D הוא קוטר הכבל)
הזרם בין הכבלים יתחלק ביחס הפוך להתנגדותם, אשר עומדת ביחס הפוך לשטח החתך. כתוצאה מכך, עלינו לוודא שהזרם הזורם בכל כבל בפועל אכן תואם את שטח החתך שלו ואינו חורג מהטמפרטורה המותרת לבידוד. במקרים רבים של העמסת יתר במקביל, הכבל העבה הוא זה שיישא את עיקר הנטל ועלול להגיע לטמפרטורת כשל לפני הכבל הדק.
MASTAQ
