نحوه محاسبه مقطع سیم نول در شرایط بار هارمونیکی (ویژه آزمون نظام مهندسی برق)
در سیستمهای توزیع برق، بهویژه در تأسیسات با بارهای غیرخطی مانند منابع تغذیه سوئیچینگ، تجهیزات IT، درایوهای فرکانس متغیر و روشنایی LED، جریانهای هارمونیکی بهطور قابل توجهی در سیم نول ظاهر میشوند. این موضوع در آزمون نظام مهندسی برق ایران، بهویژه در مبحث 13 مقررات ملی ساختمان و منابع IEC، مورد توجه ویژه قرار گرفته است
فیلم زیر از آموزشگاه آی نماد با تدریس مرتضی رضایی به تحلیل محاسبه سطح مقطع سیم نول می پردازد.
🔍 دلایل افزایش جریان نول در بارهای هارمونیکی
- هارمونیکهای فرد مضاعف (Triplen harmonics: 3rd, 9th, 15th…) در سیستمهای سهفاز با نول، بهصورت همفاز در سیم نول جمع میشوند و باعث افزایش جریان نول نسبت به جریان فاز میگردند
- این افزایش جریان میتواند منجر به گرمشدن بیش از حد، افت ولتاژ، و حتی آسیب به تجهیزات شود، اگر مقطع سیم نول بهدرستی انتخاب نشود
📐 مراحل محاسبه مقطع سیم نول در حضور هارمونیکها
- تحلیل طیف هارمونیکی بارها با استفاده از نرمافزارهای تحلیل هارمونیک یا جداول استاندارد، سهم هر مرتبه از هارمونیکها در جریان بار مشخص میشود.
- محاسبه جریان مؤثر نول (IRMS) جریان نول بهصورت مجموع برداری (RMS) جریانهای هارمونیکی محاسبه میشود، بهویژه با تأکید بر هارمونیکها
- اعمال ضریب تصحیح برای انتخاب مقطع بر اساس جریان مؤثر نول، ضریب تصحیحی برای افزایش سطح مقطع سیم نول اعمال میشود. در برخی موارد، مقطع سیم نول ممکن است برابر یا حتی بزرگتر از سیم فاز انتخاب شود.
- مقایسه با استانداردهای ملی و بینالمللی از جمله:
- IEC 60364-5-52 برای انتخاب مقطع کابلها در شرایط هارمونیکی
- مبحث ۱۳ و ۲۳ مقررات ملی ساختمان ایران
- دستورالعملهای SATBA و نشریه ۱۱۰
- بررسی افت ولتاژ و دمای مجاز اطمینان از اینکه سیم نول انتخابشده، در شرایط بار کامل و هارمونیکی، افت ولتاژ و افزایش دما را در محدوده مجاز نگه میدارد.
📎 نکات کلیدی برای آزمون نظام مهندسی
- در سوالات آزمون نظام مهندسی برق، معمولاً به تأثیر هارمونیکها بر جریان نول و انتخاب مقطع مناسب اشاره میشود.
- تسلط بر نحوه محاسبه جریان نول در حضور هارمونیکها و استفاده از جداول یا نرمافزارهای تحلیل هارمونیکی، امتیاز بالایی در پاسخگویی به سوالات دارد.
- در برخی منابع آموزشی آزمون، مثالهایی با بارهای IT و روشنایی LED آورده شدهاند که جریان نول را تا ۱.۷ برابر جریان فاز نشان میدهند
