حاسبة سمك الأسلاك الكهربائية - أداة حجم AWG

حاسبة مقاس السلك الكهربائي

توصي حاسبة مقاس السلك الكهربائي بمقاس سلك آمن، يُقاس بوحدة AWG (مقياس السلك الأمريكي)، لدائرة كهربائية منزلية. تستخدم ثلاثة مدخلات — الحمل بالأمبير أو الواط، ومسار السلك في اتجاه واحد بالقدم، وجهد النظام — لاختيار أنحف سلك يمكنه حمل التيار دون سخونة زائدة ودون فقدان الكثير من الجهد على طول المسار.

يمكن للسلك الرفيع جدًا بالنسبة لحمله أن يسخن بشدة، أو يذيب عازله، أو يتسبب في حريق. كما يمكن للسلك الرفيع جدًا بالنسبة لمسار طويل أن يسبب هبوطًا كبيرًا في الجهد، مما يجعل الأضواء خافتة والمحركات تعمل بحرارة زائدة. تتحقق هذه الأداة من كلتا المشكلتين في آن واحد وتُرجع أنحف مقاس ينجح في كلا الاختبارين.

كيفية استخدام حاسبة مقاس السلك هذه

1. اختر نوع المشروع (اختياري). توفر الإعدادات المسبقة لمضخة بركة الحديقة، أو أسلاك السقيفة، أو دائرة المنزل الصغير، أو ورشة العمل قيمًا نموذجية.
2. أدخل الحمل. اكتب الأمبير مباشرة، أو بدّل إلى الواط ودع الحاسبة تقسّم على الجهد للحصول على الأمبير.
3. أدخل المسافة في اتجاه واحد من لوحة القواطع إلى الجهاز، بالقدم. هذا هو طول المسار في اتجاه واحد، وليس ذهابًا وإيابًا. تضاعف الحاسبة هذه القيمة داخليًا لحساب الموصل الذاهب والموصل العائد معًا.
4. اختر 120 فولت أو 240 فولت، وهما جهدا السكن القياسيان.
5. حدد خانة "حمل مستمر" إذا كانت الدائرة ستعمل 3 ساعات أو أكثر دون توقف، مثل شاحن سيارة كهربائية أو مدفأة كهربائية. تشترط قاعدة NEC رقم 210.19(A)(1) أن يكون السلك مصنفًا لتحمل 125% من هذا النوع من الحمل.
6. اقرأ النتيجة. تُظهر المقاس الموصى به، والحد الأقصى للتيار لهذا المقاس، ونسبة هبوط الجهد، وتصنيف السلامة: آمن، أو تحذير، أو غير آمن.

كيفية حساب مقاس السلك

تُجري الحاسبة اختبارين لكل مقاس، بدءًا من 14 AWG وصعودًا إلى سلك أسمك حتى ينجح كلا الاختبارين.

1. تحويل الواط إلى أمبير

إذا كان الحمل معطى بالواط، فإنه يُحوَّل أولًا إلى أمبير:

$I = \frac{P}{V}$

حيث I هو التيار بالأمبير، وP هو القدرة بالواط، وV هو جهد النظام. مضخة بقدرة 200 واط على دائرة 120 فولت تسحب 200 ÷ 120 = 1.67 أمبير.

2. إضافة هامش الحمل المستمر

بالنسبة للحمل المستمر، يُضرب التيار المطلوب في 1.25 قبل فحص السعة الحملية (لا يزال فحص هبوط الجهد يستخدم التيار الفعلي):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. فحص السعة الحملية

السعة الحملية هي أقصى تيار يمكن لمقاس معين أن يحمله. تستخدم الحاسبة التصنيفات التالية، وهي عمود 60 درجة مئوية من الجدول 310.16 في NEC للنحاس غير المطلي. هذا هو العمود المطبَّق على كابل NM-B (المعروف باسم "Romex") وكابل UF — الأنواع المستخدمة في الإعدادات المسبقة للحاسبة — رغم أن الموصلات الفردية داخل هذا الكابل مصنفة لتحمل 90 درجة مئوية. يمكن لكابل أسمك في أنبوب معدني مع أطراف توصيل مصنفة لـ75 درجة مئوية أن يحمل قانونيًا تيارًا أكبر عند بعض هذه المقاسات، لكن هذه الحاسبة لا تفترض هذا الإعداد.

ينجح المقاس في هذه الخطوة إذا كان تياره المصنَّف مساويًا للتيار المطلوب من الخطوة 2 أو أكبر منه.

4. فحص هبوط الجهد

حتى المقاس الذي يملك سعة حملية كافية قد يفقد جهدًا زائدًا على مسار طويل. تستخدم الحاسبة قيم المقاومة أعلاه:

$V_{drop} = \frac{2 \times R \times I \times L}{1000}$

$V_{drop\%} = \frac{V_{drop}}{V_{source}} \times 100$

هنا R هي مقاومة السلك بالأوم لكل 1000 قدم، وI هو التيار الفعلي بالأمبير (وليس الرقم المعدَّل لحساب الحمل المستمر)، وL هي المسافة في اتجاه واحد بالقدم، والرقم 2 يحسب التيار المنتقل ذهابًا عبر موصل وعودةً عبر الآخر.

تُصنِّف الحاسبة النتيجة على النحو التالي:

• آمن — هبوط جهد أقل من 3%.
• تحذير — هبوط جهد من 3% وحتى 5%.
• مرفوض — هبوط جهد أكثر من 5%؛ تجرّب الحاسبة عندئذ المقاس الأسمك التالي بدلًا من ذلك.

إذا لم ينجح أي مقاس حتى 2 AWG في كلا الاختبارين، تُرجع الحاسبة نتيجة "2 AWG أو أكبر" مع تصنيف غير آمن، وتوصي بالاستعانة بكهربائي مرخّص.

مثال محلول

لنفترض حملًا بقيمة 15 أمبير على مسار طوله 100 قدم في اتجاه واحد بجهد 120 فولت، وغير مستمر (الإعداد المسبق لأسلاك السقيفة في الحاسبة).

جرّب 14 AWG. سعته الحملية 15 أمبير، وهو يلبّي بالضبط حمل 15 أمبير. هبوط جهده هو:

$V_{drop} = \frac{2 \times 3.07 \times 15 \times 100}{1000} = 9.21\text{ فولت}$

$V_{drop\%} = \frac{9.21}{120} \times 100 = 7.68\%$

هذا أعلى من حد القطع البالغ 5%، لذا يُرفض 14 AWG رغم نجاحه في فحص السعة الحملية.

جرّب 12 AWG. سعته الحملية 20 أمبير، وهي تغطي حمل 15 أمبير. هبوط جهده هو:

$V_{drop} = \frac{2 \times 1.93 \times 15 \times 100}{1000} = 5.79\text{ فولت}$

$V_{drop\%} = \frac{5.79}{120} \times 100 = 4.83\%$

هذا أقل من حد القطع البالغ 5%، لذا يُقبل 12 AWG. ولأن 4.83% أعلى من 3%، تُصنَّف النتيجة "تحذير" بدلًا من "آمن". توصي الحاسبة باستخدام سلك 12 AWG مع علامة تحذير على هذا المسار.

أنواع المشاريع الشائعة

• مضخة بركة الحديقة: عادة بضع مئات من الواط، وغالبًا على بعد 50–200 قدم من المنزل، على دائرة خارجية 120 فولت محمية بقاطع GFCI.
• أسلاك السقيفة: دوائر 15–20 أمبير، وغالبًا على بعد 50–150 قدم من اللوحة الرئيسية.
• دوائر المنزل الصغير: مزيج من دوائر 120 فولت و240 فولت على مسارات داخلية قصيرة.
• أدوات الطاقة في الورشة: دوائر 20 أمبير أو أكبر، وغالبًا 240 فولت للمعدات الثقيلة، على مسارات من 20–100 قدم.

ملاحظات السلامة

يجب أن يتولى كهربائي مرخّص العمل على لوحة الخدمة، وأي عمل يتطلب تصريحًا، وأي تركيب لا يشعر المستخدم بثقة كافية للقيام به بأمان. يجب أن يتطابق مقاس السلك دائمًا مع تصنيف قاطع الدائرة، وينبغي مراجعة القانون الكهربائي المحلي قبل بدء أي مشروع. هذه الحاسبة أداة تخطيط مساعدة، وليست بديلًا عن مراجعة الامتثال للقانون.

الأسئلة الشائعة

ما مقاس السلك الذي أحتاجه لـ20 أمبير؟

سلك نحاسي بمقاس 12 AWG هو الحد الأدنى لدائرة 20 أمبير؛ سعته الحملية 20 أمبير بالضبط. على مسار 120 فولت، يبقى هبوط الجهد أقل من 3% (آمن) حتى حوالي 47 قدمًا، وأقل من 5% حتى حوالي 78 قدمًا. بعد حوالي 78 قدمًا، تُحوِّل هذه الحاسبة توصيتها إلى 10 AWG.

إلى أي مسافة يمكنني تمديد سلك 12 AWG عند 20 أمبير؟

عند 20 أمبير و120 فولت، يبقى 12 AWG ضمن نطاق هبوط الجهد "الآمن" (أقل من 3%) لمسافة حوالي 47 قدمًا. بين حوالي 47 و78 قدمًا يظل قابلًا للاستخدام لكن يُوسم بـ"تحذير" (هبوط من 3–5%). بعد حوالي 78 قدمًا يتجاوز الهبوط 5%، وتوصي الحاسبة باستخدام 10 AWG بدلًا منه.

ماذا يعني اختصار AWG؟

يعني اختصار AWG "مقياس السلك الأمريكي"، وهو النظام القياسي لقطر السلك المستخدم في أمريكا الشمالية. الرقم الأصغر في AWG يعني سلكًا أسمك: 10 AWG أسمك من 14 AWG ويمكنه حمل تيار أكبر.

ما الفرق بين سلك 12 AWG وسلك 14 AWG؟

سلك 12 AWG أسمك ومصنَّف لتحمل حتى 20 أمبير. سلك 14 AWG أرفع ومصنَّف لتحمل حتى 15 أمبير. يُستخدم 12 AWG عادة في دوائر مآخذ المطبخ والحمام وغيرها من دوائر 20 أمبير؛ ويُستخدم 14 AWG عادة في دوائر الإضاءة والمآخذ بقدرة 15 أمبير.

ماذا يحدث إذا استخدمت سلكًا أرفع من اللازم بالنسبة للحمل؟

يمكن للسلك ذي المقاس الأصغر من اللازم أن يسخن بشدة، ويذيب عازله، ويخلق خطر حريق. كما يمكن أن يسبب هبوطًا مفرطًا في الجهد، مما يُخفت الأضواء وقد يتلف المحركات، وقد يتسبب في فصل القاطع بشكل متكرر. كما يفشل هذا السلك في اجتياز الفحص بموجب معظم القوانين الكهربائية.

هل سلك 10 AWG مناسب لـ30 أمبير؟

نعم. سلك نحاسي بمقاس 10 AWG مصنَّف لتحمل 30 أمبير على عمود 60 درجة مئوية المستخدم لكابلي NM-B وUF، وهو المقاس القياسي للعديد من دوائر 30 أمبير، مثل سخانات المياه الكهربائية ومكيفات النوافذ. يجب أن يظل القاطع متطابقًا مع مقاس السلك، وينبغي فحص هبوط الجهد للمسارات الطويلة.

حول هذه الأرقام

تستخدم هذه الحاسبة عمود السعة الحملية 60 درجة مئوية من الجدول 310.16 في NEC، وقيم المقاومة من الجدول 8 في الفصل 9 من NEC للموصلات النحاسية غير المطلية، مع حد تحذير 3% وحد رفض 5% لهبوط الجهد في الدوائر الفرعية. قد يختلف القانون المحلي عن القانون الكهربائي الوطني، ولا يمكن سوى لكهربائي مرخّص أو مفتش محلي تأكيد ما يتطلبه تركيب معين.