أسباب وحلول مشكلة الجهد المنخفض في المنزل

مشكل ضعف الكهرباء في المنزل

ضعف الكهرباء في المنزل هو انخفاض في الجهد الكهربائي عن المستوى الطبيعي أو القيمة الإسمية المقدرة. ويمكن أن يسبب ذلك مشاكل كثيرة في تشغيل الأجهزة الكهربائية والأنظمة الإلكترونية. ومن خلال هذا المقال سنتعرف على كيفية تحديد هذا الانخفاض وما هي الأسباب المحتملة والحلول المقترحة لحل هذا المشكل.

طول الموصل المسموح به 220 فولت
طول الموصل المسموح به 220 فولت 

تعريف انخفاض الجهد الكهربائي.

عندما يتم توصيل جهاز كهربائي بمصدر التغذية فيجب أن يكون الجهد المطبق مناسبا لخصائص الجهاز. لكن عندما يبدأ التيار بالتدفق عبر الأسلاك الكهربائية فإن جزءا من الطاقة الكهربائي يتحول الى حرارة و بفعل تأثير جول (Perte par effet joule) مما يؤدي الى انخفاض في الجهد الكهربائي.
إذن انخفاض في الجهد الكهربائي يعني أن الجهد الكهربائي المقاس في نهاية الدائرة الكهربائية أقل من الجهد المطبق في البداية.

ما هو انخفاض الجهد الكهربائي المسموح به؟

بالنسبة للتركيبات الكهربائية المنزلية فإن الجهد المتعارف عليه هو 230 فولت بالنسبة للتيار أحادي الطور، و400 فولت بالنسبة للتيار ثلاثي الطور.
طبقا للمعايير المتبعة، يشترط في حالة توصيل منشئة كهربائية بالشبكة العامة ذات الجهد المنخفض، أن لا تتعدى قيمة انخفاض الجهد الكهربائي ما يلي:

3% من الجهد الإسمي للدائرة الكهربائية بالنسبة لدوائر الإنارة.

أو Δ U = 230 x 3 / 100 = 6.9V

5% من الجهد الإسمي للدائرة الكهربائية بالنسبة للاستعمالات الأخرى ( مقابس التيار، التكييف، التدفئة...).

أو Δ U = 230 x 5 / 100 = 11.5V

كيفية قياس انخفاض الجهد.

أولا يجب أن يكون الجهاز أو الأجهزة الكهربائي متصلة بالكهرباء وعلى وضع التشغيل. ثم باستخدام جهاز قياس الجهد أي الفولتمتر، قم بقياس الجهد على طرفي الجهاز، والجهد المطبق في بداية الدائرة الكهربائية.
بعد رفع القياسات السابقة قارن بين القياسين لتحديد قيمة الفرق بينهما. إذا كانت هذه القيمة لا تتعدى القيم المسموح بها فإن هذا الانخفاض في الجهد الكهربائي لا يشكل أي مشكل على الاشتغال الصحيح للجهاز.

كيفية حساب انخفاض الجهد.

لحساب انخفاض الجهد في دائرة كهربائية، يجب استخدام صيغة انخفاض الجهد في الأسلاك وقانون أوم. هذا الحساب يعتمد على عدة عوامل منها على الخصوص التيار الكهربائي وطول ومقاومة السلك ونوع المادة الموصلة. الصيغة الأساسية لحساب انخفاض الجهد هي:

 ΔV = I × R 

حيث:

  • ΔV​ هو انخفاض الجهد (V)
  • I هو التيار (A)
  • R هي المقاومة (Ω)

المعادلة العامة لانخفاض الجهد هي:

 ΔV = 2×L×I×ρ​ / A 

حيث:

  • ΔV هو انخفاض الجهد (بالفولت).
  • L هو طول الكابل الذي سيمر عبره التيار الكهربائي (بالمتر).
  • I هي قيمة التيار المار عبر الكابل (بالأمبير).
  • ρ هي مقاومية المادة الموصلة وتختلف حسب المادة المستخدمة في صناعة الكابل (أوم-متر):
مقاومية النحاس هي: 1.68×10⁸ أوم-متر.
مقاومية الألومنيوم هي: 2.82×10⁸ أوم-متر.

  • A هو المقطع العرضي للكابل (بالمتر مربع). لحسابه نستخدم المعادلة التالية:A = π x ( d/2 )² حيث: d هو مقطع الكابل.

ماهي عواقب انخفاض الجهد؟

لانخفاض الجهد الكهربائي آثارا كبيرة الدوائر الكهربائية والأجهزة المتصلة بها. ويما يلي بعض تفاصيل هذه الآثار:

  • زيادة مهمة في استهلاك الطاقة. 
عند حصول انخفاض في الجهد الكهربائي فإن الأجهزة (مثال المحركات) تقوم بطلب المزيد من التيار الكهربائي للحفاض على نفس مستوى الأداء مما يزيد من استهلاك الطاقة الكهربائية.
  • أداء منخفض للأجهزة.
يمكن أن يتسبب انخفاض الجهد في عدم قدرة الأجهزة على العمل بشكل صحيح مما يؤدي الى أداء غير مستقر أو ضعيف. ارتفاع درجة حرارة الموصلات بفعل تأثير جول، فإن الحرارة الناتجة عن المقاومة الزائدة يمكن أن تؤدي الى تسريع تلف المواد العازلة وتآكل الكابلات مما يؤدي الى مزيد من الأعطال الكهربائية.
  • نقص في العمر الافتراضي للأجهزة.

إذا استمرت الأجهزة الكهربائية في العمل تحت جهد منخفض ولمدة طويلة، فيمكن أن تتعرض بعض مكوناتها للتلف مما يقلل من عمرها الافتراضي.

   تركيب جهاز الحماية من ارتفاع وانخفاض التوتر حماية المنزل 👇👇  



الأسباب المؤدية لانخفاض الجهد.

عادة ما يحدث انخفاض في الجهد الكهربائي نتيجة مجموعة متنوعة من العوامل.ومن أجل اتخاذ الإجراءات اللازمة للحد من تأثيراتها على استقرار وكفاءة الأنظمة الكهربائي يجب التعرف وفهم هذه الأسباب. وفيما يلي أهم هذه الأسباب:

  • ارتفاع شدة التيار. 
تتسبب المقاومة الداخلية للموصلات في فقدان جزء مهم من الجهد الكهربائي (بسبب تأثير جول).
  • المواد الموصلة المكونة للكابلات. 
تختلف المواد الموصلة في مقاومتها للتيار الكهربائي بسبب طبيعتها الفيزيائية. فمثلا النحاس له مقاومة أقل مقارنة بالألومنيوم. مما يجعله أفضل لتوصيل التيار الكهربائي والتقليل من انخفاض الجهد.
  • طول الكابل.
كلما زاد طول الموصل ( الكابل) المستخدم في الدائرة الكهربائية، زادت مقاومته. فالمقاومة الزائدة تؤدي الى فقدان الجهد على طول الموصل، مما يسبب انخفاض الجهد عند نقطة نهاية الموصل.
  • مقطع الموصل.
إذا كانت شدة التيار في الدائرة الكهربائية مرتفعة و المقطع العرضي للموصل صغير، فذلك يؤدي الى فقدان الجهد على طول الموصل بسبب المقاومة الزائدة للموصل. واستخدام موصلات ذات مقطع عرضي مناسب يمكن أن يقلل من فقدان الجهد.

حلول التقليل من انخفاض الجهد الكهربائي.

للتقليل من فقدان الجهد الكهربائي في المنشآت الكهربائية، يمكن اتخاذ مجموعة من الاحتياطات والإجراءات:

  • استخدام موصلات ذات مقاطع مناسبة.

إن استخدام كابلات ذات مقاطع أكبر يقلل من المقاومة الداخلية للموصل وبالتالي التقليل من فقدان الجهد على طول الموصل. مما يساعد في الحفاظ على جهد مناسب عند الأحمال.

  • استخدام موصلات ذات جودة عالية.

إن اختيار موصلات جيدة مثل النحاس بدلا من الألومنيوم يمكن أن يساعد بشكل فعال في التقليل من الفرق بين الجهد في المصدر وعند الأحمال.

  • تقليل طول الكابل.

كما ذكرنا سابقا فإنه كلما زاد طول الكابل المستخدم كلما زادت مقاومته، لذلك يجب التقليل ما أمكن من طول الكابل وذلك باختيار مسارات مختصرة لتمرير الكابلات.

  • استخدام منظم الجهد.

يمكن استخدام منظم الجهد خاصة في المناطق التي تعرف تقلبات كبيرة في الجهد، الحفاظ على مستوى الجهد ثابتا ومستقرا كيفما كان جهد المصدر.

  • التوزيع الصحيح للأحمال.

يساعد توزيع الأحمال على الفازات بشكل متوازن على تجنب ارتفاع التيار في فاز واحدة.
تحسين التوصيلات الكهربائية. العمل على انجاز التوصيلات بين الكابلات والمكونات الكهربائية بطريقة صحيحة وصلبة، وذلك من أجل التقليل من المقاومة الإضافية الناتجة عن التوصيل السيء.

  • المراقبة والصيانة.

* مراقبة الأحمال: يساعد استخدام أجهزة مراقبة وتحكم ذكية لمراقبة الأحمال الكهربائية في تجنب الأحمال الزائدة وارتفاع التيار.

* العزل الجيد: القيام بمراقبة جودة الكابلات والمكونات الكهربائية يحد من التداخل الكهرومغناطيسي بين الكابلات وبالتالي التقليل من انخفاض الجهد.

* الصيانة الدورية: القيام بإجراء صيانة دورية للمنشئة الكهربائي، يساعد على الكشف عن أية مشاكل أو تدهور في الكابلات والتوصيلات، وإصلاحها أو استبدالها عند الحاجة.

خلاصة.

انخفاض الجهد الكهربائي يمكن أن يؤدي إلى مجموعة واسعة من الآثار السلبية على الأنظمة الكهربائية والأجهزة المتصلة بها. من الأداء الضعيف للأجهزة وزيادة استهلاك الطاقة إلى المخاطر المتعلقة بالسلامة والتأثير على العمليات الصناعية، يعتبر فهم وإدارة انخفاض الجهد جزءًا أساسيًا من تصميم وصيانة الأنظمة الكهربائية





تعليقات



حجم الخط
+
16
-
تباعد السطور
+
2
-