دورة تصميم الدوائر الفرعية وحساب الأحمال: أمثلة عملية من الغرفة إلى اللوحة

هل تكفي معرفة عدد المقابس لاختيار القاطع؟ ولماذا لا يساوي مجموع قدرات الأجهزة دائمًا طلب المبنى؟ في هذه الدورة ستنتقل من مخطط فراغات إلى جدول أحمال قابل للمراجعة. الدروس الثمانية مكتوبة هنا، مع تمارين وحلول ومشروع واحد يربط الأفكار. المتطلب السابق: الجهد والتيار والقدرة ومعامل القدرة. وقت الدراسة المقترح: ثلاث جلسات، لا تشمل التطبيق الميداني.

ما الذي ستتعلمه؟

بنهاية المسار تستطيع تصنيف الأحمال، وتوثيق سيناريو الطلب، وتقدير تيارات الأحمال، ومراجعة توزيع الدوائر والأطوار. هذه مرحلة إعداد بيانات التصميم؛ اختيار الحماية والمقاطع وفحوص السلامة يأتي بعدها ولا يستنتج من عدد النقاط وحده.

ابدأ من هنا: فهرس الدروس

الدرس 1: ماذا نقصد بالدائرة الفرعية؟
الدرس 2: حصر الإنارة دون خلط الواط واللومن
الدرس 3: المقابس والأجهزة المخصصة
الدرس 4: إعداد سيناريوهات الطلب بدل معامل غامض
الدرس 5: من جدول القدرة إلى جدول التيار
الدرس 6: توزيع الأطوار ومراجعة المحايد
الدرس 7: رسم جدول الدوائر وتتبع التعديلات
الدرس 8: مراجعة التصميم وحدود هذه المرحلة

الدرس 1: ماذا نقصد بالدائرة الفرعية؟

الدائرة الفرعية تغذي حملًا أو مجموعة أحمال بعد وسيلة حمايتها النهائية من زيادة التيار، وفق المصطلحات المعتمدة في المرجع المحلي. المغذي ينقل القدرة إلى لوحة أو مجموعة دوائر. ابدأ بالرسم من المصدر إلى اللوحة ثم الدائرة ثم الحمل؛ بهذه الطريقة لا تخلط تيار مغذٍ كامل مع تيار جهاز منفرد.

قسّم الأحمال وفق الموقع والوظيفة وطريقة التشغيل وأهمية الاستمرار. فصل إنارة منطقة عن مقابسها قد يقلل نطاق الانقطاع عند عطل، لكن القرار يجب أن يراعي الاشتراطات المحلية وتشغيل المبنى. الأجهزة ذات المتطلبات الخاصة لا تُضم إلى دائرة عامة لمجرد قربها المكاني. اجمع كذلك تعليمات الشركة الخاصة بالتغذية والحماية والفصل.

تمرين: لوحة تغذي إنارة ومكيفًا ومقابس مكتب. إذا تغيرت قدرة المكيف، فأي بيانات تراجع؟ الحل: دائرة المكيف، وحمله المدرج باللوحة، وتيار المغذي والطلب الكلي، إضافة إلى الحماية والمقطع والبدء عند الحساب التفصيلي. لا يلزم تغيير كل الدوائر الأخرى، لكن يلزم تتبع أثر التغيير.

الدرس 2: حصر الإنارة دون خلط الواط واللومن

عدد وحدات الإنارة وقدرة دخل الوحدة يحددان الحمل الكهربائي المبدئي، بينما اللومن يصف التدفق الضوئي واللوكس الاستضاءة على سطح. وحدة أكثر كفاءة قد تعطي الإضاءة نفسها بقدرة أقل. خذ القدرة الكهربائية الكلية من بيانات المنتج بما يشمل المشغل، ولا تجمع قدرة مصابيح تقديرية فوق قدرة وحدة شاملة فتكرر الحمل.

مثال: ثلاث غرف، بكل منها ست وحدات LED، وقدرة دخل الوحدة 18 W. الحمل المتصل 3 × 6 × 18 = 324 W. عند جهد افتراضي 230 V ومعامل قدرة 0.9 يكون تيار المجموعة نحو 1.57 A إذا اعتبرناها حملًا أحادي الطور. هذه قيمة تشغيل تقريبية؛ تيار اندفاع المشغلات وحدود عدد الوحدات لكل جهاز حماية تحتاج بيانات منفصلة.

تمرين: استبدلت الوحدات الثماني عشرة بأخرى قدرة دخلها 15 W مع تحقيق متطلبات الإضاءة. الحمل الجديد 270 W، والفرق 54 W. إذا عملت ألفي ساعة فالفرق النظري في الطاقة 108 kWh. لا تعتمد وفرًا فعليًا قبل التحقق من ساعات التشغيل والتحكم ومستوى الإضاءة.

الدرس 3: المقابس والأجهزة المخصصة

المقبس نقطة اتصال، وليس حملًا ثابتًا يعمل عند تياره المقنن طوال الوقت. حصر المقابس يخبرك عن الانتشار وإمكانات الاستخدام، لكنه لا يكشف وحده القدرة المطلوبة. استخدم قائمة أجهزة واقعية أو طريقة تقييم معتمدة لنوع المبنى. لا تطبق قيمة متداولة لكل مقبس باعتبارها قاعدة عالمية؛ تختلف المناهج حسب البلد ووظيفة المنشأة.

أنشئ سجلًا يربط كل جهاز بموقعه وجهده وقدرة دخله ومعامل قدرته وأطواره وحالة تشغيله. ميّز المطبخ أو المختبر أو شواحن المركبات عن مقابس المكاتب العامة. بعض الأحمال تحتاج دائرة مخصصة أو حماية إضافية وفق المرجع وتعليمات المعدات؛ التسمية «دائرة مخصصة» لا تحدد بمفردها مقطعها أو تصنيف جهاز الحماية.

تمرين: عشر نقاط مكتبية تغذي أجهزة حاسوب قدرة دخل كل منها 120 W وشاشتين مشتركتين بقدرة 40 W لكل شاشة. الحمل المدرج للأجهزة المعروفة 1280 W، قبل إضافة الأحمال الأخرى أو سيناريو الاستخدام. لا تحسبه بضرب عدد المقابس في أقصى تيار مدون عليها.

الدرس 4: إعداد سيناريوهات الطلب بدل معامل غامض

الحمل المتصل هو مجموع قدرات الأحمال المسجلة. الطلب المتزامن يصف ما تتوقع تشغيله معًا في وضع محدد. أما معامل الطلب فهو الطلب الأقصى مقسومًا على الحمل المتصل ضمن التعريف والفترة المستخدمة. يوجد خلط شائع بين معامل التنوع ومعامل التزامن؛ اكتب المعادلة التي تقصدها بدل الاعتماد على الاسم وحده.

مثال تدريبي: إنارة 0.324 kW، ومعدات مكتبية 1.280 kW، وطابعة 0.8 kW، وسخان 2 kW. المتصل 4.404 kW. في سيناريو افتراضي يعمل كامل الإنارة والمعدات والسخان، والطابعة عند 50% من قدرتها المدرجة في تقييم الطلب، يكون المجموع 4.004 kW. نسبة الطابعة افتراض تمرين وليست قيمة كود أو وصفًا لكل طابعة.

تمرين: ماذا يحدث إذا خفضت الناتج نفسه مرة ثانية بنسبة عامة بلا مبرر؟ قد تقلل التقدير مرتين. الحل أن تسجل لكل تخفيض سببه والمرحلة التي طبق فيها، وأن تختبر وضع الذروة ووضع التنظيف أو الصيانة أو التشغيل غير المعتاد عند أهميته للمشروع.

الدرس 5: من جدول القدرة إلى جدول التيار

للحمل الأحادي نقدر I = P/(V × PF)، وللحمل الثلاثي المتزن I = P/(√3 × VLL × PF). يجب أن تكون P قدرة دخل بالواط. قدرة خرج محرك تستلزم الكفاءة لتقدير الدخل، بينما أحمال الإلكترونيات قد تحتاج قيم تيار مصنعية وبيانات توافقيات بدل تبسيطها إلى حمل جيبي مثالي.

مثال السخان: 2000 W عند 230 V ومعامل قدرة نفترضه واحدًا يعطي 8.70 A. ومجموعة مكتبية 1280 W بمعامل قدرة مفترض 0.95 تعطي 5.86 A. لا تستخدم متوسطًا حسابيًا بسيطًا لمعاملات القدرة المختلفة لحساب مجموعة كاملة؛ جمع التيارات قد يحتاج تمثيل القدرة الفعالة وغير الفعالة وشكل الموجة.

تمرين: جهاز أحادي قدرته الداخلة 900 W، وجهده 230 V، ومعامل قدرته 0.9. الناتج نحو 4.35 A. اكتب بجوار الرقم: «تيار تشغيل تقديري». هذه العبارة تمنع تفسيره بأنه اختيار نهائي لقاطع 6 A أو مقطع معين دون دراسة بقية الشروط.

الدرس 6: توزيع الأطوار ومراجعة المحايد

عند تغذية أحمال أحادية من لوحة ثلاثية الطور، وزعها حسب الطلب المتوقع على الأطوار مع الحفاظ على معرف كل دائرة. لا يكفي توزيع عدد دوائر متساوٍ: دائرة سخان قد تحمل أكثر من عدة دوائر إنارة. راجع أيضًا متى يعمل كل حمل؛ قد يبدو الجدول متزنًا عند الجمع الاسمي بينما يصبح غير متزن في المساء.

مثال مبسط بأحمال مقاومية افتراضية عند الجهد نفسه: تسعة أحمال، كل منها 1 kW. تخصيص ثلاثة لكل طور يعطي 3 kW لكل طور. إذا كانت ستة منها تنطفئ معًا وتبقى ثلاثة موزعة على طور واحد، يختل الاتزان في ذلك الوضع. الحل دراسة مجموعات التشغيل وتعديل التوزيع وفق السيناريوهات.

تمرين: هل يجعل الاتزان الحسابي تيار المحايد صفرًا دائمًا؟ لا. النتيجة المثالية تخص أحمالًا متزنة جيبية بشروطها؛ الأحمال غير الخطية والتوافقيات وعدم الاتزان تحتاج تقييمًا مستقلًا. اقرأ تحديد مقطع موصل المحايد للتوسع.

الدرس 7: رسم جدول الدوائر وتتبع التعديلات

الجدول الجيد أداة مراجعة وليس قائمة أسماء فقط. خصص لكل دائرة رقمًا ووصفًا ومنطقة وطورًا وحملًا متصلًا وطلبًا مفترضًا ومعامل قدرة وتيارًا تقديريًا وطول مسار وحالة اعتماد. أفرد أعمدة المقاطع والحماية لنتائج الدراسة التفصيلية، ولا تملأها بقيم معتادة دون مرجع وحساب.

اربط الجدول بالمخطط الأحادي وبمخطط توزيع النقاط باستخدام المعرف نفسه. حين تنقل جهازًا إلى غرفة أخرى راجع اللوحة والمسار والطول وبيئة التركيب، لا الحمل فقط. اجعل لكل مراجعة رقمًا وتاريخًا ووصف تغيير، واحتفظ بسجل البيانات الناقصة مثل تيار البدء أو ممانعة المصدر.

تمرين: ظهرت دائرة C07 في الرسم ولا يوجد لها صف بالجدول. هذا اختلاف يجب إغلاقه قبل إصدار الحزمة. نتيجة المراجعة المطلوبة ليست تخمين حملها؛ بل تحديد الجهاز والبيانات ثم تحديث الوثائق جميعًا وتسجيل المراجعة.

الدرس 8: مراجعة التصميم وحدود هذه المرحلة

قبل الانتقال إلى اختيار الكابل، راجع اكتمال قائمة الأحمال وعدم ازدواجها ووحدات القياس والجهد والأطوار وافتراضات التزامن. بعد ذلك تأتي سعة الموصل المصححة، وهبوط الجهد، والقصر، وتحمل الموصل الحراري، وقدرة قطع جهاز الحماية، وزمن الفصل والتنسيق، ومتطلبات الحماية من الصدمة والحريق وفق المنظومة المحلية.

التوسع المستقبلي يجب أن يكون موثقًا: هل هو حمل معروف متوقع أم احتياطي مساحة أم احتياطي قدرة؟ إضافة نسبة عامة لا تعوض غياب بيانات واضحة. كذلك لا تجمع نسب احتياط متعددة في كل مرحلة دون مبرر، لأن ذلك قد يضخم النتيجة ويزيد التكلفة دون تحسين محسوب.

اختبار ختامي: اذكر ثلاثة أسباب تمنع اختيار القاطع من تيار التشغيل وحده. إجابة نموذجية: اختلاف قدرة الكابل بعد التصحيح، وتيار القصر عند موقع القاطع، ومتطلبات الفصل والتنسيق. ثم تابع دورة اختيار الكابلات وتنسيق الحماية.

المشروع النهائي: اختبر فهمك

صمم جدولًا مبدئيًا للمكتب الوارد في الدروس: 18 وحدة إنارة × 18 W، ومعدات مكتبية 1280 W، وطابعة 800 W، وسخان 2000 W. سلم مخطط مجموعات وجدولًا للحمل المتصل والطلب حسب سيناريو الدرس الرابع. مفتاح التصحيح: المتصل 4404 W، والطلب 4004 W، والتيار التقديري للسخان 8.70 A عند الافتراضات المذكورة. أضف خمسة بيانات ناقصة قبل اعتماد المقاطع والحماية. نجاح المشروع يقاس باتساق الجدول والرسم ووضوح الافتراضات؛ لا توجد نتيجة واحدة ملزمة لعدد الدوائر دون معرفة الاشتراطات والمعدات.

اختبار سريع وإجابات للمراجعة

1) هل اللومن قدرة كهربائية؟ لا. 2) هل جميع المقابس تعمل عند أقصى تيار مدون عليها؟ لا. 3) هل يجوز اعتبار نسبة السيناريو قيمة كود؟ لا. 4) هل اتزان الكيلوواط يلغي دراسة المحايد؟ لا. 5) ما أهم مخرج قبل اختيار الكابل؟ بيانات حمل ومسار وظروف معتمدة. إذا أخطأت في أكثر من سؤال، عد إلى الدرس المقابل وأعد حساب مثال مختلف بنفسك.

خطة دراسة ومراجعة ذاتية

الجلسة الأولى: الدروس 1 إلى 3، واكتب المعطيات قبل أي حساب. الجلسة الثانية: الدروس 4 إلى 6، وأعد الأمثلة بقيم مختلفة ثم تحقق من الوحدات. الجلسة الثالثة: الدرسان 7 و8 والمشروع والاختبار. امنح نفسك نقطة لكل إجابة صحيحة في الاختبار وخمس نقاط للمشروع: صحة الحسابات، ووضوح الافتراضات، واتساق الوحدات، وتحديد البيانات الناقصة، وصحة الاستنتاج. نتيجة أقل من 8 من 10 تعني العودة إلى مواضع الخطأ، وليست حكمًا على التأهيل المهني.

المراجع الفنية وحقوق الرسوم

أُعد الشرح والأمثلة والتمارين والرسوم التعليمية خصيصًا لهذا الموقع. الصور المولدة توضيحية وموسومة بذلك. المراجع الفنية التالية للتحقق والتوسع، ولا تحل هذه المادة محل المرجع المعتمد أو تعليمات المعدات:

تقييم الطلب الأقصى — دليل التركيبات الكهربائية
تخطيط الأحمال وتعريف معامل الطلب — Schneider Electric

راجع أساسيات الكهرباء · منهج التصميم الكهربائي · جميع الدورات

اختر خطوتك التالية

استعرض فهرس الدورات الهندسية: 19 مسارًا و152 درسًا، مع ترتيب مقترح للدراسة.