ب
بنيان دوكس

شيت حساب هبوط الجهد وتحديد مقاطع الكابلات الكهربائية النحاس والألومنيوم

إعداد ومراجعة: المكتب الفني الهندسي — بنيان دوكس متوافق مع Excel 2016–365 & Google Sheets كود البناء السعودي للتركيبات الكهربائية (SBC 401 - Saudi Electrical Code)
حمل شيت حساب هبوط الجهد (Voltage Drop) واختيار مقاطع الكابلات الكهربائية النحاس والألومنيوم بصيغة Excel بالمعادلات النشطة وفق كود البناء السعودي الكهربائي SBC 401 ومعايير IEC 60364.
الانتقال لتحميل الملف مجاناً (.XLSX)
جاري تحميل المعاينة التفاعلية الحية لشيت الإكسيل وكافة الصفحات والمعادلات...

تحميل مجاني مباشر

بدون تسجيل بريد • ملف قابل للتعديل

xlsx
شيت_حساب_هبوط_الجهد_وتحديد_مقاطع_الكابلات_الكهربائية.xlsx
الحجم: 12 KB • متوافق مع الأوفيس
fx

المعادلات الهندسية ومنطق الحساب المضمن في الشيت

الدوال والمعادلات المبرمجة داخل هذا النموذج (جاهزة للنسخ بنقرة واحدة):

معادلة هبوط الجهد ثلاثي الأطوار (Three-Phase Voltage Drop)
ΔV = [ √3 × I × L × (R cos φ + X sin φ) ] ÷ 1000 (Volts)

المعادلة الهندسية المعتمدة لدى IEC 60364 لحساب هبوط الجهد الدقيق بالكابلات ثلاثية الأطوار، حيث I هو تيار الحمل بالأمبير، L طول الكابل بالمتر، R المقاومة الكهربائية بالأوم/كم، و X المفاعلة الحثية بالأوم/كم.

معادلة نسبة هبوط الجهد المئوية (Percentage Voltage Drop)
% ΔV = (ΔV ÷ V_nominal) × 100% | Allowed ≤ 4.0% for Feeders

نسبة هبوط الجهد المنسوبة إلى الجهد الاسمي المقنن (400V للثلاثي الأطوار أو 230V للأحادي)، ويشترط كود البناء السعودي SBC 401 ألا تتجاوز 4% للمغذيات الرئيسية و 3% للدوائر الفرعية لضمان كفاءة تشغيل المعدات.

معادلة تيار الحمل الاسمي للدوائر ثلاثية الأطوار (Operating Current Ib)
Ib = P (kW) × 1000 ÷ [ √3 × V × cos φ ] (Amperes)

احتساب تيار الحمل التصميمي الذي سيسري في موصلات الكابل بناءً على القدرة الفعالة بالكيلوواط ومعامل القدرة الاسمي للمشروع.

معادلة تصحيح سعة الكابل للظروف المحيطة (Derating Current Iz)
Iz = Ib ÷ (kt × kg × ks) ≤ In (Nominal Cable Ampacity)

تصحيح تيار التحمل للكابل لمواجهة درجات حرارة الصيف المرتفعة بالخليج (معامل الحرارة kt) وتلاصق الكابلات بحوامل الكابلات (معامل التجميع kg).

معاينة تخطيط الطباعة الكامل لورقة العمل (.XLSX)

مقاس الطباعة القياسي A4
معاينة شيت حساب هبوط الجهد وتحديد مقاطع الكابلات الكهربائية النحاس والألومنيوم - الأعمال الكهروميكانيكية (MEP) بصيغة XLSX جاهز للتحميل والتعديل
File: شيت_حساب_هبوط_الجهد_وتحديد_مقاطع_الكابلات_الكهربائية.xlsx تحميل الملف الكامل (.XLSX) ←

مثال تطبيقي رقمي محلول: حساب مقطع كابل وهبوط الجهد لمغذي لوحة التكييف المركزي SMDB-HVAC

المعطيات والبيانات الهندسية للمسألة: مشروع برج تجاري سكني بالرياض، اللوحة المغذاة: لوحة التكييف المركزي والمبردات SMDB-HVAC بحمل تصميمي 95 كيلوواط (112 kVA)، معامل القدرة cos φ = 0.85، الجهد 400 فولت ثلاثي الأطوار، طول مسار الكابل من اللوحة الرئيسية MDB إلى لوحة التكييف 65 متراً ممدداً على حوامل كابلات مخرمة (Cable Tray). درجة حرارة المحيط التصميمية 45°C. والمطلوب: احتساب تيار الحمل Ib، معاملات التصحيح، اختيار مقطع الكابل النحاسي، وحساب هبوط الجهد والتحقق من مطابقته لكود SBC 401.
1

1. احتساب تيار الحمل الاسمي وتيار التصحيح الميداني

تيار الحمل Ib = (95 × 1,000) ÷ (1.732 × 400 × 0.85) = 161.34 أمبير | معامل التصحيح الحراري لدرجة 45°C (عزل XLPE) = 0.91 | معامل التجمع لـ 3 كابلات = 0.80 | معامل التصحيح الكلي = 0.91 × 0.80 = 0.728 | التيار المعدل المطلوب Iz = 161.34 ÷ 0.728 = 221.6 أمبير.
النتيجة: تيار الحمل الفعلي = 161.3 أمبير، وسعة الكابل المطلوبة في الهواء بعد الخفض = 222 أمبير.
2

2. اختيار مقطع الكابل النحاسي المسلح المعتمد

بالرجوع لجداول IEC 60364-5-52؛ كابل نحاس 4 × 70 + 35 مم² سعته الاسمية 255 أمبير (أكبر من 222 أمبير)، ولكن لفحص هبوط الجهد الطويل يفضل اختبار مقطع 4 × 95 + 50 مم² (سعته 310 أمبير، R = 0.247 Ω/km، X = 0.084 Ω/km).
النتيجة: المقطع المبدئي المرشح = 4 × 95 + 50 مم² Cu/XLPE/SWA/PVC.
3

3. حساب هبوط الجهد الفعلي ونسبة الهبوط المئوية

المقاومة الفعالة Z = (0.247 × 0.85) + (0.084 × 0.527) = 0.210 + 0.044 = 0.254 Ω/km | هبوط الجهد ΔV = [ 1.732 × 161.34 × 65 × 0.254 ] ÷ 1000 = 4.61 فولت | نسبة هبوط الجهد % = (4.61 ÷ 400) × 100% = 1.15%.
النتيجة: هبوط الجهد الفعلي = 4.61 فولت بنسبة 1.15% (وهي أقل بكثير من الحد الأقصى المسموح 4.0%).

طريقة الاستخدام وخطوات التطبيق العملي

1

معاينة الشيت وتجربة الأرقام أولاً:

استخدم جدول المعاينة التفاعلية الحية أعلاه (أو وضع ملء الشاشة 100%) لتجربة إدخال أرقام مشروعك واختبار المعادلات مباشرة.

2

تحميل الشيت وفتحه على جهازك:

قم بتنزيل الملف عبر زر التحميل المباشر وفتحه بواسطة Microsoft Excel أو Google Sheets.

3

إدخال البيانات الأساسية للمشروع:

قم بتعديل اسم المشروع، التاريخ، وفئات الأسعار في الخلايا المخصصة للإدخال؛ بينما تُحسب كافة الإجماليات تلقائياً.

4

الطباعة المباشرة بمقاس A4:

تم ضبط هوامش الصفحات وحدود الطباعة مسبقاً على مقاس A4، فقط اضغط Ctrl+P للطباعة أو التصدير بصيغة PDF.

قائمة الفحص والاستلام الهندسي وأفضل الممارسات

  • ✓ التحقق من إدراج درجة الحرارة المحيطة الحقيقية لمسار الكابل (45°C إلى 50°C في فراغات الأسقف المعلقة وغرف اللوحات بالخليج) واختيار معامل التصحيح الحراري المناسب.
  • ✓ التأكد من ألا تتجاوز نسبة هبوط الجهد الكلية من المحول أو العداد إلى أبعد نقطة إنارة 3%، وإلى أبعد نقطة قوى ومحركات 5% وفق اشتراطات كود البناء السعودي SBC 401.
  • ✓ فحص سعة تحمل الكابل لتيار القصر اللحظي (Short Circuit Withstand) والتأكد من توافق زمن فصل القاطع مع طاقة التلف الحراري للكابل I²t.
  • ✓ مراجعة مقطع خط المحايد (Neutral) والتأكد من أنه كامل المقطع (100% Neutral) في اللوحات التي تغذي أحمالاً غير خطية تولد توافقيات عالية (Harmonics) مثل إنارة LED ومراكز البيانات.
  • ✓ التأكد من تحديد نوع التسليح المناسب: كابلات مسلحة بأسلاك صلب (SWA) للتمديد المباشر بالأرض، أو كابلات غير مسلحة للتمديد داخل مواسير مغلقة.

أخطاء شائعة في الموقع والمكتب الفني وطرق تلافيها

• اختيار مقطع الكابل بالاعتماد فقط على التيار الاسمي دون حساب هبوط الجهد للمسارات الطويلة (أكثر من 50 متراً).

الحل الهندسي: الكابل قد يتحمل التيار حرارياً ولكنه يسبب هبوط جهد عالي يؤدي لاحتراق المحركات وتذبذب الإنارة؛ يقوم الشيت بإجراء الفحص المزدوج للحرارة وهبوط الجهد معاً.

• إهمال معامل التجمع (Grouping Factor) عند تمديد عدة كابلات متجاورة على حامل كابلات واحد مما يؤدي لارتفاع حرارتها المتبادلة.

الحل الهندسي: يطبق الشيت معاملات التجمع القياسية من IEC 60364 تلقائياً لتخفيض سعة التحميل وضمان عدم ذوبان عزل الكابلات.

• إهمال المفاعلة الحثية (Reactance X) لكابلات المقاطع الكبيرة (أكبر من 70 مم²) وحساب هبوط الجهد بالمقاومة R فقط.

الحل الهندسي: في المقاطع الكبيرة تمثل المفاعلة الحثية نسبة معتبرة من المعاوقة الكلية؛ وتتضمن معادلات الشيت إدراج قيم R و X وزاوية الطور بدقة متناهية.

الأسئلة الشائعة حول النموذج

ما هو الحد الأقصى المسموح به لهبوط الجهد في كود البناء السعودي الكهربائي SBC 401؟

وفق البند 525 من كود SBC 401 ومعايير IEC 60364-5-52: يسمح بهبوط جهد أقصاه 3% لدوائر الإنارة، و 5% لدوائر القوى والمحركات والأجهزة الأخرى، ويُقاس ذلك من نقطة التغذية الرئيسية (المحول أو القاطع الرئيسي) إلى أبعد نقطة استهلاك في المشروع.

ما الفرق بين كابلات النحاس (Copper) وكابلات الألومنيوم (Aluminum) في التمديدات؟

النحاس يتميز بموصلية كهربائية أعلى ومقاومة أومية أقل وقوة ميكانيكية أفضل وقدرة تحمل أعلى لتيار القصر، بينما الألومنيوم أخف وزناً وأقل تكلفة ولكنه يتطلب مقطعاً أكبر بنسبة تقارب 60% لنقل نفس التيار، ويشترط استخدام نهايات طرفية مخصصة (Bi-metallic lugs) لمنع التأكسد عند نقاط التوصيل.

لماذا يجب تطبيق معاملات خفض السعة (Derating Factors) على الكابلات؟

السعة الاسمية للكابل في جداول المصانع تُحدد عند حرارة قياسية 30°C لكابل مفرد في الهواء؛ وعند تشغيل الكابل في طقس الخليج الحار (45°C - 50°C) أو بجوار كابلات أخرى متلاصقة، تنخفض قدرة الكابل على تبديد الحرارة، مما يتطلب تقليل تياره المسموح لتفادي تلف العزل وانهياره كهربائياً.

كيف يؤثر معامل القدرة (Power Factor cos φ) على هبوط الجهد؟

كلما انخفض معامل القدرة (مثلاً من 0.95 إلى 0.80) زاد التيار غير الفعال (Reactive Current) المطلوب لتشغيل المعدات، مما يرفع تيار الحمل الكلي Ib ويزيد من هبوط الجهد داخل الكابلات، لذلك يُنصح دائماً بتركيب لوحات تحسين معامل القدرة (Capacitor Banks).

هل يتيح الشيت إضافة مغذيات جديدة وتعديل أطوال الكابلات بسهولة؟

نعم، تم بناء جدول الحسابات بالمعادلات المفتوحة المتسلسلة؛ حيث يكفي إدخال الحمل بالكيلوواط وطول الكابل، وسيقوم الشيت آلياً باحتساب التيار والمقطع وهبوط الجهد وإظهار إشارة التحقق (مطابق بالكود) مع إمكانية طباعة التقرير بصيغة A4 Landscape.