كتاب التركيبات و التصميمات الكهربية ٢٠١٩

‫اﻟﻤﺮﺟﻊ ﻓﯽ‬
‫اﻟﺘﺮﮐﯿﺒﺎت و اﻟﺘﺼﻤﯿﻤﺎت اﻟﮑﻬﺮﺑﯿﮥ‬
‫اﻟﺨﺒﺮة اﻟﻌﻤﻠﯿﮥ و اﻷﺳﺲ اﻟﻨﻈﺮﯾﮥ‬
‫‪2019‬‬
‫أ‪ .‬د‪ .‬ﻣﺤﻤﻮد ﺟﯿﻼﻧﯽ‬
‫ﮐﻠﯿﮥ اﻟﻬﻨﺪﺳﮥ ‪ -‬ﺟﺎﻣﻌﮥ اﻟﻘﺎﻫﺮة‬
‫‪drgilany.com‬‬
‫‪www.‬‬
‫ﻟﻤﺘﺎﺑﻌﮥ اﻟﺘﺤﺪﯾﺜﺎت و اﻹﺳﺘﻔﺴﺎرات اﻟﺨﺎﺻﮥ ﺑﻬﺬا اﻟﮑﺘﺎب‬
‫ﯾﺮﺟﻰ ﻣﺘﺎﺑﻌﮥ اﻟﻤﻮﻗﻊ اﻟﺨﺎص ﺑﯽ‬
‫‪www.drgilany.com‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫املرجع يف الرتكيبـات والتصميمـات الكهربية‬
‫‪2019‬‬
‫أ‪.‬د‪ .‬محمـ ـ ـ ـ ـ ـ ـود جي ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـالن ـى‬
‫األستاذ بكلية الهندسة –جامعة القاهرة‬
‫‪drgilany@gmail.com‬‬
‫‪w‬‬
‫‪1‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪‬‬
‫اللهم لك الحمد كله ‪ ،‬ولك الملك كله ‪ ،‬وبيدك الخير كله ‪ ،‬وإليك يرجع‬
‫األمر كله ‪ ،‬اللهم صل على محمد خاتم أنبيائك ورسلك‪ .‬اللهم إني أب أر‬
‫من الثقة إال بك‪ .‬ومن األمل إال فيك ‪ ،‬ومن التسليم إال لك ‪ ،‬ومن‬
‫التفويض إال إليك ‪ ،‬ومن التوكل إال عليك ‪ ،‬ومن الرضا إال عنك ‪،‬‬
‫على برك ‪،‬‬
‫ومن الطلب إال منك ‪ ،‬ومن الرجاء إال فيك ‪ ،‬اللهم تتابع َّ‬
‫وتمت نوافلك ‪ ،‬فاللهم أحسن ختامنا‬
‫وعم ْت فواضلك ‪،‬‬
‫وكم ّل عطاؤك ‪َّ ،‬‬
‫واتصل خيرك ‪َ ،‬‬
‫ْ‬
‫يا أرحم الراحمين‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪F‬‬
‫‪2019‬‬
‫صدر هذا الكتاب في نسخته األولى سنة ‪ ،2010‬وكنت وقتها أهدف من خالله إلى تقديم كتاب يقرب الواقع‬
‫العملي الذى يعيشه فئة معينة من المهندسين وهم المهندسون العاملون في مجال التركيبات الكهربية بعد‬
‫التخرج إلى الطالب‪ ،‬ثم كتبت النسخة الثانية منه في سنة ‪ ،2013‬وحاولت فيها تقديم المزيد من الربط بين‬
‫الجانب األكاديمي والحياة العملية‪ .‬واليوم أقدم للقارئ المهتم نسخة ‪ .2019‬وبالطبع سيكون السؤال األول‬
‫هو‪:‬‬
‫ما اجلديد يف نسخة ‪ 2019‬؟‬
‫أرى أن النسخ السابقة من هذا الكتاب قد عانت من مشكلتين‪:‬‬
‫‪ -1‬المشكلة األولى أن النسخة السابقة قد عرضت بعض المعدات بصورة مبسطة أقرب إلى المعلومات‬
‫أرد أحد أن يختار ألحد المشروعات الحقيقية واحدة من هذه المعدات سيجد‬
‫العامة‪ ،‬لكن في الواقع إذا ا‬
‫أن الكتاب كان غير كاف للمساعدة في هذا الجانب‪ ،‬وهذا ما حاولت تجنبه في هذه النسخة‪ .‬فعلى سبيل‬
‫المثال كان الفصل الثاني يتحدث عموما عن مولد الديزل أو ال ـ ‪ ،UPS‬لكن لم يكن ممكنا أن تختار‬
‫حجم المولد بناء على هذه المعلومات السابقة‪ ،‬لكن في نسخة ‪ 2019‬ستجد األمر أكثر سهولة ووضوحا‬
‫وأقرب للواقع العملي فعال‪.‬‬
‫‪ -2‬المشكلة الثانية أن النسخة السابقة – كما أشار العديد من المتابعين – أغفلت أحد أهم الـمعدات المستخدمة‬
‫في التركيبات وهو المحرك الكهربي‪ ،‬فلم يكن ضمن المعدات األساسية ال في الفصل الثاني وال في‬
‫الفصل الثالث‪ ،‬وقد تم تدارك ذلك بإضافة جزء هام في الفصل الثالث لكن دون التوسع فيه حتى ال‬
‫يخرج الكتاب عن جو التركيبات ويتحول إلى كتاب في اآلالت الكهربية‪ .‬وفى الجزء المضاف تم شرح‬
‫كيف يمكن اختيار القدرة المناسبة لمحرك في عدة تطبيقات مهمة وهى ‪ :‬السيور المستخدمة في المصانع‪،‬‬
‫واألوناش‪ ،‬والعربات الكهربية الصغيرة‪ ،‬باإلضافة للمصاعد والمضخات‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وباإلضافة إلى حل المشكلتين السابقتين فإن نسخة ‪ 2019‬تميزت باآلتي‪:‬‬
‫‪ -1‬زاد االهتمام بشكل كبير في هذه النسخة بالمشروعات الحقيقية‪ ،‬وتم وضع أمثلة كثيرة السيما في‬
‫الفصل الثالث والخامس‪.‬‬
‫‪ -2‬في هذه النسخة زاد االهتمام بالترتيب المنطقي والزمنى لعرض المعلومات‪ ،‬فالمقدم على تعلم هذا‬
‫العلم يحتاج إلى التدرج والتنظيم في القراءة تماما كما هو الحال في الواقع الميداني‪ .‬ولذا أضفت‬
‫في الفصل األول قصة ميالد مشروع كهربي حقيقي‪ ،‬وخطوات إنتاجه داخل المكتب االستشاري قبل‬
‫الخروج للتنفيذ‪ ،‬وعرضت تفصيليا خطوات التصميم المبدئي الذى يتفق عليه المالك مع االس ـ ــتشاري‬
‫(‪ ،)Conceptual Design Steps‬من خالل نموذج حقيقي ألحد المشروعات الكبيرة‪ .‬ثم عرضت‬
‫أيضا خطوات ميالد المشروع داخل شركة المقاوالت‪ ،‬بدءا من مجرد التفكير في الدخول في هذا‬
‫المشروع إلى خطوات دراسة العطاء إلى الخطوات المطلوبة لتجهيز موقع العمل قبل البدء في‬
‫التنفيذ‪ .‬كما أعدت أيضا ترتيب الفصل الثالث بالكامل‪ ،‬وهو من أكثر الفصول التي تغيرت في هذه‬
‫النسخة‪ ،‬وقدمت فيه نماذج جديدة عملية لحسابات األحمال وترتيبها زمنيا‪.‬‬
‫‪ -3‬زاد االهتمام في هذه النسخة أيضا بقراءة الـ ـ ‪ Nameplates‬وكتالوجات األجهزة‪ ،‬فاجتهدت أال أترك‬
‫جهاز دون التعريف به تفصيال ‪.‬‬
‫‪ -4‬كما تم إعادة صياغة الكثير من المقاطع في كل الفصول‪ ،‬مع إضافة العديد من الصور والرسومات‬
‫التوضيحية‪ ،‬باإلضافة بالطبع لتصحيح بعض األخطاء التي نبهت إليها من زمالئي بحيث يمكن‬
‫أن أقول أن هذه النسخة مختلفة بدرجة ال تقل عن ‪ %40‬عن النسخ السابقة‪.‬‬
‫‪ -5‬رغم أنى حذفت عشرات الصفحات من النسخ السابقة إال أن عدد صفحات الكتاب إجماال زادت‬
‫بأكثر من ‪ 250‬صفحة نتيجة اإلضافات السابقة‪.‬‬
‫النسخة الورقية من الكتاب‪:‬‬
‫لألسف ال توجد نسخة مطبوعة من هذا الكتاب حتى اآلن ‪ ،‬فقد وجدت طريقين للطباعة ‪ :‬األول مكتبات‬
‫تعرض سع ار معقوال لكن مستوى ردئ للطباعة ‪ ،‬أما الطريق الثاني فهى طباعة جيدة لكن بسعر مرتفع ‪،‬‬
‫وفى هذه الحالة سيكون الكتاب الورقى غير متاح سوى للقادرين ‪ ،‬وهذا ما ال أقبله ‪ ،‬ومن هنا سيظل الكتاب‬
‫متاحا على النت للجميع ‪ ،‬ومن أراد أن يطبع لنفسه نسخة ورقية فليفعل بالمستوى الذى يرضاه لنفسه فقط‪.‬‬
‫‪4‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مع اإلشارة إلى وجود بعض المكتبات لألسف تطبع الكتاب دون موافقة منى ودون مراجعة منى وهذا ما ال‬
‫يليق بالمكتبات المحترمة‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫هذا الكتاب‬
‫‪2‬‬
‫إلس ِمي ُع إلْ َع ِل ُي‬
‫‪َ ‬ربَّنَا ت َ َقبَّ ْل ِمنَّا ِإن ََّك َأ َنت َّ‬
‫َربَّنَا َوإ ْج َعلْنَا ُم ْس ِل َم ْ ِْي َ ََل َو ِمن ُذ ِري َّ ِتنَا ُأ َّم ًة ُّم ْس ِل َم ًة َّ ََل َو َأ ِرَنَ َمنَ ِاس َكنَا َوت ُْب‬
‫عَلَ ْينَآ إن ََّك َأ َنت إلتَّ َّو ُإب إ َّلر ِح ُي‪‬‬
‫ِ‬
‫‪E‬‬
‫ات إ إلن ْ َس ُان إنْ َق َط َع ع ْنه َ ََع ُ ُُل إ َّل ِمن ث َ ََلث َ ٍة‪ :‬إ َّل ِمن َصدَ قَ ٍة َجا ِري َ ٍة‪َ ،‬أ ْو ِع ْ ٍْل يُنْتَ َف ُع‬
‫إ َذإ َم َ‬
‫ِ‬
‫ِ َ ِ ٍَ ِ ِ‬
‫ح ي َ ْد ُعو هل‪.‬‬
‫ِبه‪ ،‬أ ْو َول َصا ٍل‬
‫أ‪.‬د حممود جيالنى‬
‫زهراء المعادي – ‪. 2019‬‬
‫للتواصل مع المؤلف‪:‬‬
‫‪drgilany@gmail.com‬‬
‫‪6‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫باإلضافة للزمالء األفاضل الذين أثروا الكتاب بتعليقاتهم في النسختين السابقتين‪ ،‬فإني أتوجه بخالص الشكر‬
‫لمن ساعد في خروج هذه النسخة الثالثة بهذه الصورة‪ ،‬وعلى رأسهم األستاذ الدكتور عصام أبو الذهب األستاذ‬
‫بهندسة القاهرة الذى راجع هذه النسخة بجميع فصولها‪ .‬ومن الزمالء أيضا بهندسة القاهرة الذين قاموا بمراجعة‬
‫العديد من فصول الكتاب‪ :‬األستاذة الدكتورة دعاء خليل ود طارق بغدادي‪.‬‬
‫وخالص االمتنان الثنين من المهندسين النابهين في مجال االستشارات الكهربية ‪ :‬م سامح أشرف أبو ساعد)‬
‫الديار السعودية)‪ ،‬و م شادي صالح (‪ ،)ECG‬وكالهما كان لهما بصمة مميزة في تطوير هذه النسخة‬
‫بتعليقاتهم القيمة على معظم فصول الكتاب‪.‬‬
‫وأخي ار ‪ ،‬فالشكر واجب لطالبي بهندسة القاهرة ‪ ،‬ولكل من ساهم بالتعليق أو اإلضافة أو التصحيح في هذا‬
‫الكتاب‪.‬‬
‫‪7‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪‬‬
‫نقال من مقدمة الطبعة األولى لهذا الكتاب‪:‬‬
‫التصميمات و التركيبات الكهربائية علم له سمة مميزة ‪ ،‬حيث يحتاج من يشتغل في هذا المجال إلى أن يلم‬
‫ليس فقط بمجموعة من قواعد و أس ـ ـ ـ ــس التص ـ ـ ـ ــميمات ‪ ،‬و لكن األهم من ذلك يحتاج إلى ممارس ـ ـ ـ ــة عملية‬
‫واســ ــعة و متعددة المجاالت ‪ ،‬فال نبالق إذا قلنا أن أكثر من ‪ 70%‬من مهارات هذا العلم تسـ ـ ــتمد من الواقع‬
‫ومن الممارسـ ـ ــة العملية‪ .‬ومن هنا تكمن أهمية هذا الكتاب الذي وضـ ـ ــعت فيه خالصـ ـ ــة سـ ـ ــنوات طويلة من‬
‫الخبرة العملية في سوق العمل باإلضافة الخبرة األكاديمية التى هى األساس فى شرح القواعد األساسية التي‬
‫تحكم عمليات التصميم والتنفيذ على حد سواء‪ .‬والهدف من هذا الكتاب أن يصل بالقارئ إلى مهارة تصميم‬
‫شـ ــبكة كهربية بصـ ــورة متكاملة ‪ ،‬مع اسـ ــتيعاب الواقع العملي عند وضـ ــع هذه التصـ ــميمات وعند تنفيذها فى‬
‫الواقع ‪.‬‬
‫ملاذا هذا الكتاب‬
‫ال شـ ـ ـ ـك أن هذا الكتاب ليس األول فى مجاله ‪ ،‬فقد س ـ ـ ــبقه العديد من الكتابات فى نفس هذا المجال ‪ ،‬لكن‬
‫بعضــها كان مبالغا مثال فى الحر‬
‫على اس ــتخدام المفردات العربية بشــكل كبير ‪ ،‬فاس ــتخدم من أجل ذلك‬
‫مفردات غريبة تحتاج هى نفسها لترجمة ‪ ،‬حيث أنها ألفاظ غير مستعملة على اإلطالق فى الواقع العملي ‪،‬‬
‫وليس لها وجود سـ ـ ـ ــوى فى الموسـ ـ ـ ــوعات اللغوية ‪ ،‬ومن ثم أضـ ـ ـ ــاع كثير من قيمة المعلومات الموجودة فى‬
‫الكتاب ‪.‬‬
‫والبعض اآلخر ‪ -‬مثل مجموعة الكتب الرائدة التى ألفها عدد من أس ــاتذة كلية الهندس ــة بجامعة اإلس ــكندرية‬
‫ تعتبر بالفعل كتب مميزة لكنها غطت عددا محدودا من مجاالت التمديدات الكهربية ‪ ،‬كما أن كل كتاب‬‫منهــا كــان يخــدم مجــاال واحــدا فقط دون التطرق لــد ارسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــة تــداخــل هــذه المجــاالت لتكوين منظومــة متكــاملــة‬
‫للتركيبات الكهربية ‪ ،‬وهو ما يحتاجه المهندس بشدة فى الواقع العملي ‪.‬‬
‫لكنى ومنذ أكثر من ‪ 25‬عاما حين طالبا أحضـ ــر محاضــ ـرات أس ـ ــاتذتي بالكلية ( أ‪.‬د ممدوح عبد العزيز ‪-‬‬
‫رحمه هللا ‪ -‬وأ‪.‬د عصـ ـ ــام أبو الذهب) ‪ ،‬كنت أسـ ـ ــتمتع بالشـ ـ ــرح المميز والمعلومات الوفيرة فى محاض ـ ـ ـراتهم‬
‫‪8‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫والتي كــانــت تتميز بربط الواقع العملي بــالمعلومــات النظريــة ‪ ،‬وكنــت أعجــب وقتهــا من عــدم توافر مراجع‬
‫بالمكتبات تتبع هذا األسلوب فى ربط الدراسة النظرية بالعملية ‪.‬‬
‫وبعد ســنين طويلة لى فى مجالي التدريس بالجامعات ‪ ،‬والممارســة العملية فى ســوق العمل أحس ـســت بمدى‬
‫الحاجة لكتاب يقدم على نفس الص ـ ـ ـ ــورة التى تعلمتها وأنا طالب ‪ ،‬ثم مارس ـ ـ ـ ــتها فيما بعد فى حياتي العملية‬
‫كأستاذ بالكلية ‪ ،‬وكاستشاري ‪ ،‬وكمشرف على تنفيذ العديد من المشروعات الكهربية الكبرى بمصر ‪ ،‬فكان‬
‫هذا الكتاب الذى آمل أن يكون ممي از فى أسـ ـ ـ ــلوب عرضـ ـ ـ ــه وحجم ونوعية المعلومات التى يحتاجها الطالب‬
‫فى دراسته ‪ ،‬و المهندس فى حياته العملية ‪ ،‬فيسد بذلك ثغرة فى مكتبة المهندس العربي‪.‬‬
‫ملن هذا الكتاب‬
‫هذا الكتاب كتب أس ــاس ــا لمهندس ــي الكهرباء العاملين فى هذا لمجال ‪ ،‬و لطالب أقس ــام الكهرباء سـ ـواء فى‬
‫الجامعة أو ما يعادله من التعليم التطبيقي والفني ‪ .‬ونظ ار ألهمية الموضوع فقد روعي في أسلوب كتابته أن‬
‫يكون مبس ـ ـ ــطا من غير إخالل بعمق الد ارس ـ ـ ــة ‪ ،‬كما أن كتابته باللغة العربية جعلته أيض ـ ـ ــا مناس ـ ـ ــبا لقطاع‬
‫عريض من الفنيين المتخص ـ ـصـ ــين الباحثين عن فهم أسـ ــاسـ ــيات ما يقومون به دون معوق من لغة أو تعقيد‬
‫في الشرح‪.‬‬
‫وحتى يكون الكتاب مالئما لكل هذه الفئات فقد اشتمل فى كل باب على العديد من األمثلة العملية المتدرجة‬
‫فى المس ــتوى ‪ ،‬فعلى س ــبيل المثال ‪ ،‬عند الحديث عن تص ــميم اللوحات العمومية قدمت أمثلة تبدأ من ش ــقة‬
‫صغيرة إلى عمارة فى إسكان متوسط وهكذا حتى وصلنا إلى برج إسكان فاخر‪.‬‬
‫وحيث أن العديد من مهندسي الكهرباء يعملون خالل سنوات عملهم فى أكثر من مكان وربما أكثر من دولة‬
‫‪ ،‬ومن هنا فأحب أن أشـ ـ ـ ـ ــير لميزة جديدة فى هذا الكتاب وهى احتوائه على العديد من األمثلة التطبيقية من‬
‫أكثر من كود ‪ ،‬فهناك أمثلة من الكود المص ـ ـ ـ ـ ـ ــري ‪ ،‬وأخرى من الكود الكويتي ‪ -‬حيث أنى كنت قد عملت‬
‫حوالى عشـ ــر سـ ــنوات بالكويت كأسـ ــتاذ بكلية الد ارسـ ــات التكنولوجية هناك ‪ -‬إضـ ــافة إلى بعض األمثلة من‬
‫الكود القياسي األمريكي ‪ ،‬وهذا سيجعل المهندس غير متهيب لالنتقال من عمل آلخر أو من دولة ألخرى‪.‬‬
‫لغة الكتاب‬
‫لغة الكتاب هى اللغة العربية ‪ ،‬لكن ال شــك أن شــيوع المصــطلحات اإلنجليزية جعلت كثير من العاملين فى‬
‫المجال يس ـ ــتس ـ ــهلون التعامل بالمص ـ ــطلح اإلنجليزي ‪ ،‬بل ربما ال يفهمون الترجمة العربية ‪ ،‬وهذا واقع يجب‬
‫االعتراف به ‪ ،‬ولذ فقد استخدمت الترجمة العربية للمصطلحات األجنبية فقط فى مواضع قليلة من الكتاب ‪،‬‬
‫‪9‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫والتزمت بذكر المصـ ـ ــطلح باللغة اإلنجليزية مباش ـ ـ ـرة ‪ -‬وبدون ترجمة ‪ -‬فى أغلب صـ ـ ــفحات الكتاب ‪ ،‬و ال‬
‫يخفى على أحد أن هذه الطريقة هى الطريقة المسـ ـ ــتخدمة فى كافة جامعاتنا ‪ :‬فاألسـ ـ ــتاذ يشـ ـ ــرح كل شـ ـ ــيء‬
‫باللغة العربية عدا المصطلحات ‪ ،‬وهو األسلوب المتبع فى هذا الكتاب‪.‬‬
‫فصول الكتاب‪.‬‬
‫الكتاب يبدأ بالفصللل األول الذى يعرض ألدوار كل طرف من األطراف المشــاركة فى إنجاز مشــروع كهربي‬
‫‪ ،‬ويعرض لمالمح التنســيق بين التخص ـصــات الهندســية المختلفة مع مهندس الكهرباء بالمشــروع ‪ ،‬ويعرض‬
‫أيضـ ـ ــا للخطوات العامة فى تصـ ـ ــميم وتنفيذ األعمال الكهربية ‪ .‬كما يتضـ ـ ــمن الفصـ ـ ــل تفاصـ ـ ــيل المتطلبات‬
‫الالزمة لتصـ ـ ــميم وتنفيذ األعمال الكهربية ســ ـ ـواء المتطلبات المعمارية أو الميكانيكية ‪ ،‬أو غيرها‪ .‬ويش ـ ـ ــتمل‬
‫على شــرح للمفردات والمصــطلحات الشــائعة فى عالم المشــروعات الكهربية من قبيل ‪ :‬مناقصــة ‪ ،‬ممارســة ‪،‬‬
‫خطاب ضمان ‪ ،‬مهندس استشاري ‪ ،‬كراسة الشروط والمواصفات ‪ ،‬مقاول الباطن ‪ ،‬إلخ‪.‬‬
‫وفى الفصللللل الثاني يتم التعرف على المواصـ ـ ــفات العامة للمعدات األسـ ـ ــاسـ ـ ــية التي تتكون منها أي شـ ـ ــبكة‬
‫كهربية و هي أربعة مجموعات‪:‬‬
‫المجموعة األولى وهى مجموعة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Power Handling Equipment‬وتشمل لوحة الجهد المتوسط ‪،‬‬
‫والمحول ‪ ،‬ومولدات الطوارئ ‪ ،‬ولوحات التوزيع ‪ Distribution Boards‬بأنواعها المختلفة ‪ ،‬و التى يلحق‬
‫بها عنصرين آخرين هما ال ـ ‪ UPS‬وال ـ ‪. ATS‬‬
‫أما المجموعة الثانية فتضم مجموعة نظم ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Wiring and Raceways‬وتشمل الكابالت والموصالت‬
‫بأنواعها المختلفة ‪ ،‬ويلحق بها د ارسـ ـ ــة طرق التمديدات المختلفة مثل اسـ ـ ــتخدام حوامل الكابالت ( ‪Cable‬‬
‫‪ ، ) Trays‬واستخدام الـ ـ ‪ ، Bus Duct‬وال ـ ـ ـ ‪ ، Raceways‬والمواسير (‪Flexible & Rigid Conduits‬‬
‫) إلخ‪.‬‬
‫و فى المجموعة الثالثة ندرس منظومة الحماية لشبكة التمديدات الكهربية من خالل دراسة أجهزة ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪CBs‬‬
‫بأنواعها والفيوزات‪.‬‬
‫وأخي ار ‪ ،‬فتض ـ ـ ـ ـ ـ ــم المجموع ــة ال اربع ــة مجموع ــة األحم ــال ومع ــدات التحكم ‪Control and Utilization‬‬
‫‪ Equipment‬مثل لمبات اإلنارة والمحركات وأجهزة التكييف ‪ ،‬و ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ، Contactors‬والمفاتيح بأنواعها‬
‫المختلف ـ ـ ــة (‪ ) One-way, Two-way, Change-over , Cross-over switches‬وغيره ـ ـ ــا ‪،‬‬
‫باإلضــ ـ ـ ـ ــافة إلى مجموعات التيار الخفيف والتي تشــ ـ ـ ـ ــمل التلفونات وأجهزة اإلنذار ضـ ـ ـ ـ ـ ــد الحريق واإليريال‬
‫‪10‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫المركزي ‪ ،‬وغيرها‪ .‬والفصـ ـ ـ ــل الثاني يتحدث بالتفصـ ـ ـ ــيل عن مواصـ ـ ـ ــفات أغلب ‪ -‬و ليس كل ‪ -‬العناصــ ـ ــر‬
‫السابقة فى المجموعات األربعة‪.‬‬
‫ثم نقدم فى الفصللللل الثال ش ـ ــرحا تفص ـ ــيليا عن تقدير األحمال ‪ Load Estimation‬لجميع أنواع األحمال‬
‫(إنــارة ‪ ،‬تكييف ‪ ،‬إلخ) وكــذلــك تقــدير أحمــال أنظمــة الحركــة مثــل المصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاعــد ‪ ،‬وطرق تخفيض األحمــال‬
‫التعاقدية باس ــتخدام تحس ــين معامل القدرة ‪ ،‬وذلك كله تمهيدا لش ــرح مبادئ تص ــميم الدوائر الفرعية الخاص ــة‬
‫بمختلف أنواع األحمال فى الفصلللل الرابع ‪ ،‬والذى نقدم فى الجزء األول منه ش ـ ــرحا تفص ـ ــيليا لتص ـ ــميم كافة‬
‫أنواع الدوائر الفرعية ‪ ،‬باسـ ـ ـ ــتخدام عدة أشـ ـ ـ ــكال من المواصـ ـ ـ ــفات القياسـ ـ ـ ــية مثل الكود القياسـ ـ ـ ــي األمريكي‬
‫)‪ ، National Electric Code (NEC‬وكذلك قدمنا أمثلة تطبيقية باسـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام مواصـ ـ ـ ـ ـ ــفات أخرى مثل‬
‫المواصفات المصرية و الكويتية والسعودية‪.‬‬
‫على أن المهند س يحتاج بش ـ ـ ـ ــدة إلى التمكن من بعض أدوات التص ـ ـ ـ ــميم المتقدمة من أجل اختبار ص ـ ـ ـ ــحة‬
‫التصميم ومراجعة القيم المختارة في المراحل السابقة مثل ‪:‬‬
‫•‬
‫طرق مراجعة التحمل الحرارى للكابالت‪.‬‬
‫•‬
‫طرق حس ـ ـ ـ ـ ـ ــاب الهبوط في الجهد ‪ Voltage Drop‬و التأكد من عدم تجاوز قيمته‬
‫•‬
‫طرق حساب تيارات القصر ‪ Short Circuit‬و التأكد من تحمل عناصر الشبكة‬
‫للقيم المحددة بالمواصفات ‪.‬‬
‫الكهربية كالكابالت ال ـ ‪ CBS‬لهذه القيم العالية من التيارات خالل لحظات األعطال‬
‫إن حدثت‪.‬‬
‫ونعرض لهذه األدوات الثالثة تفصيال فى الجزء الثاني من الفصل الرابع‪.‬‬
‫وعند هذه المرحلة يكون القارئ قد صــار قاد ار على تصــميم ما يعرف بلوحات التوزيع الفرعية والتي نشــرحها‬
‫فى بداية الف صل الخامس‪ .‬وحيث أن أغلب المشــاريع تشــتمل على عدد كبير من هذه اللوحات الفرعية ومن‬
‫ثم فإن القارئ ســيحتاج لد ارســة الجزء األخير من الف صل الخامس الخا‬
‫بتصــميم لوحات التوزيع العمومية‬
‫‪ ،‬وش ــبكات ا لتوزيع ‪ .‬وهذا الفص ــل يش ــتمل أيض ــا على عدة أمثلة عملية تطبيقية تبدأ بتص ــميم لوحات عمارة‬
‫لإلسكان المتوسط ‪ ،‬ثم نتدرج حتى نصل إلى تصميم لوحات برج سكنى فاخر‪ .‬ونختم الفصل بدراسة تغذية‬
‫مص ـ ـ ـ ـ ـ ــنع كبير ‪ ،‬حيث التركيز يكون أكثر على مرحلة ‪ Medium Voltage‬دون الدخول في تفاص ـ ـ ـ ـ ـ ــيل‬
‫األحمال الصغيرة بالمصنع ( الجهد المنخفض )‪.‬‬
‫‪11‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وقد أضــفت بعد ذلك الفصللل الدللا‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫لتصــميم شــبكات األرضــي بالمباني الســكنية ‪ ،‬حيث نتعرض فى هذا‬
‫الفصـ ـ ـ ــل للعديد من النقاط الهامة المتعلقة بموضـ ـ ـ ــوع التأريض من قبيل تأثير التيار على جسـ ـ ـ ــم اإلنسـ ـ ـ ــان‬
‫ومكونات نظام األرضي ‪ ،‬واألشكال المنوعة لتنفيذ شبكة األرضي ‪ ،‬وطريقة توزيع الجهد الناشئ عن مرور‬
‫التيار باألرض ‪ ،‬وهو مدخلنا للتعرف على مص ـ ـ ـ ـ ـ ــطلحات جهد الخطوة ‪ ،‬وجهد اللمس ‪ ،‬ونختم الفصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل‬
‫بالحديث عن نظم التأريض المختلفة )‪ (TN-C-S, TN-S, TT, IT, TN-C‬عند المسـ ـ ــتهلك ‪ ،‬وأيضـ ـ ــا‬
‫عند مصادر التغذية ‪ ،‬ومميزات كل نظام منهم وطرق قياس مقاومة األرضي‪.‬‬
‫وخصص الفصل الدابع لحسابات وتصميمات اإلنارة ‪ ،‬وفيه ندرس المتطلبات الالزمة لدراسة علم اإلضاءة‬
‫والكميات والمصــطلحات األســاســية فى هذا العلم ‪ ،‬وندرس فيه أيضــا العديد من ســمات وخصــائص وحدات‬
‫اإلنارة المختلفة ‪ ،‬ونقدم نماذج لحس ــابات االس ــتض ــاءة بطرق مختلفة متض ــمنة العديد من األمثلة ‪ ،‬ونعرض‬
‫كذلك للمشـ ـ ــاكل العملية فى هذا المجال‪ .‬ونختم الفصـ ـ ــل بالحديث عن إضـ ـ ــاءة الش ـ ـ ـوارع وبعض المتطلبات‬
‫العملية فيها‪.‬‬
‫و الفصل الثامن واألخير بالكتاب يعرض لبعض تفاصيل عمليات اختبار واستالم األعمال الكهربية بعد‬
‫انتهاء التنفيذ‪.‬‬
‫‪12‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪‬‬
‫األعمال الكهربية االستشارية‬
‫والتنفيذية‬
‫‪13‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪1‬‬
‫الفصل األول‬
‫األعمــــــال الكهربيـــــة االستشــــــــــــارية و التنفيــــــذيــــــــة‬
‫‪Electrical Works‬‬
‫تصـ ـ ـ ـ ــميم منظومة األعمال الكهربية فى أى مبنى يعتبر جزءا من عمليات التصـ ـ ـ ـ ــميم المتكاملة فى المبنى‪،‬‬
‫والتي تبدأ بالتصــميمات المعمارية‪ ،‬ثم تتابع األعمال مثل األعمال اإلنشــائية (أســاســات و هيكل خرســاني و‬
‫حوائط‪ ،‬إلخ) ‪ ،‬واألعمال الصـ ـ ـ ـ ــحية (الصـ ـ ـ ـ ــرف الصـ ـ ـ ـ ــحي ومضـ ـ ـ ـ ــخات المياه إلخ) ‪ ،‬واألعمال الميكانيكية‬
‫(التكييف‪ ،‬والتهوية‪ ،‬والمصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاعد‪ ،‬وش ـ ـ ـ ـ ـ ــبكة الحريق إلخ) ‪ ،‬وأعمال التيار الخفيف (التليفونات‪ ،‬والتلفزيون‬
‫المركزي‪ ،‬و نظام االستدعاء اآللي‪ ،‬إلخ) ‪ ،‬وأعمال التشطيبات الداخلية و الخارجية‪ ،‬وغيرها‪.‬‬
‫ومعظم هذه األعمال تتطلب تغذية كهربية بمتطلبات معينة‪ ،‬ومن ثم فاألعمال الكهربية هى أكثر األعمال‬
‫تداخال مع األعمال األخرى‪ ،‬ومن هنا تبرز أهمية د ارس ـ ــة التص ـ ــميمات الكهربية بعناية فائقة‪ ،‬ألنها س ـ ــتؤثر‬
‫على كافة األعمال األخرى بالمبنى‪.‬‬
‫‪1-1‬‬
‫األطراف املشاركة فى املشروع الكهربي‬
‫في هذا الجزء سنعرض دورة مشروع كهربي من خالل دراسة العالقة بين أربعة أطراف ‪:‬‬
‫‪ -1‬المالك (مالك المشروع)‪.‬‬
‫‪ -2‬االستشاري (مكتب اإلشراف الهندسي)‪.‬‬
‫‪ -3‬المقاول (شركة المقاوالت التى تقوم بتنفيذ األعمال ويندرج معها الموردين)‪.‬‬
‫‪14‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪ -4‬المشـ ـ ـ ــرف على تنفيذ أعمال الكهرباء (وهم فئات متعددة منهم مسـ ـ ـ ــئولي االختبارات والتشـ ـ ـ ــغيل واألمان‬
‫إلخ)‪.‬‬
‫‪ 1 - 1 - 1‬املالك‬
‫المالك هو نقطة البدء فى أى مشــ ـ ـ ــروع‪ ،‬وهو قد يكون فردا أو شـ ـ ـ ـ ــركة أو غير ذلك‪ ،‬هو الذى يحدد طبيعة‬
‫ار تجارية‪ ،‬وكم‬
‫المبنى واس ـ ــتخداماته‪ ،‬فعند تص ـ ــميم برج مثال يحدد المالك كم من األدوار يريد أن يجعله أدو ا‬
‫منها ســكنية أو إدارية‪ .‬وعليه ســتختلف التصــميمات المعمارية والحســابات الكهربية وغيرها بناء على طلبات‬
‫المالك‪ .‬وعالقة المالك تكون مباشـ ـ ـ ـ ـ ـ ـرة ووثيقة مع المهندس المعماري وكذلك مهندس الديكور‪ ،‬أما مهندس‬
‫الكهرباء فعالقته بالمالك أقل من حيث ش ـ ـ ـ ـ ـ ــدة االرتباط‪ ،‬اللهم إال إذا كان للمالك متطلبات فنية خاص ـ ـ ـ ـ ـ ــة‬
‫بتوزيعات اإلنارة أو نوع وحدات اإلنارة وطرق التحكم فيها‪.‬‬
‫‪ 2 - 1 - 1‬االستشاري‬
‫يقوم المهندس االسـ ـ ــتشـ ـ ــاري لألعمال الكهربية بوضـ ـ ــع التص ـ ـ ـميمات الكهربية للمشـ ـ ــروع‪ ،‬وإعداد مخططات‬
‫التنفيذ‪ ،‬ومواصــفات عمليات التنفيذ‪ .‬وفى أغلب المشــاريع يكون االســتشــاري هو المشــرف على التنفيذ أيضــا‪،‬‬
‫وهذا أفض ـ ـ ــل من ناحية أنه األعلم بالتص ـ ـ ــميم ومتطلباته‪ ،‬لكن البعض قد يفض ـ ـ ــل أن يكون المش ـ ـ ــرف على‬
‫التنفيذ جهة أخرى لضـ ــمان حسـ ــن المراجعة ومتابعة أى أخطاء قد تكون موجودة فى تصـ ــميم االسـ ــتشـ ــاري‪.‬‬
‫وأهم جزء فى دور االسـ ـ ـ ــتشـ ـ ـ ــاري أن يراعى الدقة المتناهية فى توصـ ـ ـ ــيف األعمال حتى إذا – ال قدر هللا ‪-‬‬
‫حدث خالف بين األطراف تكون هذه المواصفات حكما أمينا بين الخصوم‪.‬‬
‫‪ 3 - 1 - 1‬املقاول ( الشركة املنفذة )‬
‫والشــركة المنفذة أو شــركة المقاوالت تتكون أســاســا من مجموعة من المهندســين‪ ،‬يشــرفون على مجموعة من‬
‫الفنيين‪ ،‬ودورها هو تنفيذ األعمال الواردة فى مخططات المش ـ ـ ــروع التى أعدها االس ـ ـ ــتش ـ ـ ــاري بالمواص ـ ـ ــفات‬
‫المحددة‪ .‬وغالبا فى المشروعات الكبيرة تكون هناك شركة رئيسية تنفذ المشروع‪ ،‬وفى كثير من األحيان تقوم‬
‫هذه الش ــركة األم بتنفيذ األعمال من خالل بعض مقاولي الباطن ‪( Sub-Contractors‬ش ــركات أص ــغر)‪،‬‬
‫حيث تكون كل واحدة من هذه الش ــركات الص ــغيرة مختص ــة بتنفيذ جزء من المش ــروع الكبير لض ــمان س ــرعة‬
‫اإلنجاز‪ .‬وعموما فإن من أهم مسؤوليات المقاول ما يلى‪:‬‬
‫‪15‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -1‬االلتزام التام بقواعد األمان ‪ Electric Safety‬أثناء تنفيذ األعمال‪.‬‬
‫‪ -2‬يجب أن تخض ـ ـ ــع جميع أعمال التركيبات الكهربية التى ينفذها المقاول للتجارب واختبارات التش ـ ـ ــغيل‬
‫واألداء والسالمة الالزمة لتأكيد صالحيتها وكفاءتها ومطابقتها للمواصفات‪.‬‬
‫‪ -3‬جميع التجـارب واالختبـارات التى يتم إجراؤهـا تكون على نفقـة المقـاول وتجرى بواسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـطـة عمـالـة أو‬
‫مقــاولي البــاطن لــه ومعــداتــه وبــأجهزة قيــاس تم معــايرتهــا ‪ Calibrated‬حــديثــا يقــدمهــا المقــاول طبقــا‬
‫لطلب المهندس‪.‬‬
‫‪ -4‬يجــب أن يقوم المقــاول بتوريــد كــافــة المهمــات واألدوات والمعــدات واألجهزة الكهربيــة الالزمــة لعمــالــة‬
‫أثناء تنفيذ أعمال اإلنارة وا لكش ـ ـ ـ ـ ـ ــافات ولوحات التوزيع وكابالت التغذية وخالفه‪ ،‬ويمنع منعا باتا أن‬
‫يقوم المقاول ولو بصـ ـ ـ ـ ـ ــفة مؤقتة باسـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام أى من المهمات واألدوات والمعدات واألجهزة الكهربية‬
‫الموردة بغرض التركيب فى جزء معين من أجزاء المشروع‪.‬‬
‫‪ -5‬على المقاول أن يزيل من الموقع جميع المنش ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ت المؤقتة واألعمال المؤقتة من كل نوع مع نقل‬
‫المخلفات الخاص ـ ـ ـ ـ ـ ــة إلى المقالب العمومية وأن يرمم كل التلفيات فى أعمال الدهانات والناتجة عن‬
‫التركيبات وذلك فور االنتهاء من أعمال التعاقد‪.‬‬
‫‪ -6‬عمل لوحات تنفيذية ‪ Shop Drawings‬والتي يجب أن يراعى فيها بدقة التنســيق مع التخص ـصــات‬
‫األخرى‪ .‬وعلى المقاول تقديم رس ـ ـ ـ ـ ـ ــومات التنفيذ موض ـ ـ ـ ـ ـ ــحا عليها أبعاد تنفيذ وطريقة تثبيت وتركيب‬
‫األعمال وكذلك مس ـ ـ ـ ــارات الكابالت والتمديدات الكهربية قبل البدء فى التنفيذ‪ .‬وتش ـ ـ ـ ــمل الرس ـ ـ ـ ــومات‬
‫التنفيذية ما يلي‪:‬‬
‫• مسارات المواسير وأنواعها وطريقة تثبيتها‪.‬‬
‫• عدد الكابالت ‪ /‬األسالك ومقاطعها داخل كل من المواسير‪.‬‬
‫• أبعاد تثبيت المخارج )‪ (Socket‬من المحاور‪.‬‬
‫• قطاعات جميع المهمات‪ ،‬س ـ ـ ــعات المفاتيح‪ ،‬تيار القص ـ ـ ــر ‪ Short Circuit Current‬عند نقاط‬
‫التغذية المختلفة‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫• أماكن الص ـ ـواعد وعددها وأقطارها والمسـ ــافات البينية وطريقة التركيب والتثبيت‪ ،‬وأسـ ــلوب الحماية‬
‫من الحريق للصواعد أو الحد من انتشاره‪.‬‬
‫• أماكن اللوحات الفرعية والعمومية وأبعادها وطريقة تثبيتها ودخول وخروج الكابالت ‪ /‬األس ـ ـ ـ ـ ـ ــالك‬
‫إلى ومن اللوحات‪.‬‬
‫• كل التفاصيل الالزمة لبيان تركيب أو تثبيت جزء معين من المنظومة‪.‬‬
‫• رسم‪ /‬رسومات لتوضيح العالقات بين األعمال المختلفة‪.‬‬
‫‪ -7‬وبعد تقد يم هذه الرس ـ ــومات التنفيذية يقوم المش ـ ــرف على التنفيذ بد ارس ـ ــتها ثم اعتمادها‪ ،‬وتعاد نس ـ ــخة‬
‫منها للمقاول مكتوب عليها إحدى العبارات التالية‪:‬‬
‫• "تعتم ــد" )‪ ،(Approved‬ويج ــب على المق ــاول توري ــد وتركي ــب وتنفي ــذ التوص ـ ـ ـ ـ ـ ــيالت والمع ــدات‬
‫والمهمات التى تم اعتمادها بموجب هذه العبارة‪.‬‬
‫• "تعتمد طبقا للمالحظات ")‪ ،(Approved as Noted‬ويجب على المقاول توريد وتركيب كل ما‬
‫يلزم لتنفيذ المالحظات المشروطة فى االعتماد‪.‬‬
‫• "تعدل ‪ /‬ترفض ويعاد تقديمها" )‪ ،(Revise and Resubmit‬وفى هذه الحالة ال يكون للمقاول‬
‫الحق فى التوريد أو التركيب أو التنفيذ‪.‬‬
‫وفي بعض المكاتب يستخدم مصطلح ‪ Code-C ،Code-B ،Code-A‬للحاالت الثالثة السابقة‪.‬‬
‫‪ -8‬إعداد لوحات ال ـــ ‪ ،As-Built‬وهى اللوحات النهائية بعد إتمام تنفيذ المشروع‪ ،‬وهى غاية فى األهمية‬
‫ألن الواقع العملي يؤكد أن حجم التغييرات على مواض ـ ـ ـ ـ ــع المعدات ومس ـ ـ ـ ـ ــارات الكابالت الواردة في‬
‫اللوحات التص ـ ـ ـ ـ ـ ــميمية والتنفيذية يمكن أن يكون كبي ار نتيجة ظروف العمل‪ ،‬ومن ثم يجب أن يكون‬
‫لدينا لوحات نهائية لألعمال الكهربية تكون هى المرجع الوحيد للمهندس المش ـ ـ ـ ـ ـ ــرف على ص ـ ـ ـ ـ ـ ــيانة‬
‫المبنى فيما بعد‪.‬‬
‫‪17‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 4 - 1 - 1‬املشرف على التنفيذ‬
‫المش ــرف على التنفيذ هو أيض ــا أحد المهندس ــين‪ ،‬وسـ ـواء كان هذا المش ــرف هو االس ــتش ــاري نفس ــه أو كان‬
‫مهندسا من قبل المالك فسوف تكون من مسؤولياته‪:‬‬
‫مراجعة البرنامج الزمنى لتوريد المهمات الالزمة‪.‬‬
‫مراجعة البرنامج الزمنى لتنفيذ األعمال الكهربية مع مراعاة التنسـ ـ ــيق مع األعمال األخرى (إنشـ ـ ــائية –‬
‫معمارية – ميكانيكية – ص ـ ــحية – تكييف هواء) بحيث تتم جميع األعمال على أكمل وجه وفى خالل‬
‫الزمن المحدد لكل من هذه األعمال‪.‬‬
‫التأكد من قيام المقاول بتجهيز مخزن مناسب للمهمات‪.‬‬
‫التأكد من قيام المقاول بتحقيق اش ـ ــتراطات األمن الص ـ ــناعي ‪ Industrial Safety‬بما فى ذلك توفير‬
‫تسهيالت اإلسعافات األولية‪.‬‬
‫اعتماد العينات المقدمة للمواد والمهمات التى س ـ ــيجرى توريدها ‪،Material Submittal Approval‬‬
‫مع الحفاظ على هذه العينات إلى أن تنتهى جميع األعمال‪ ،‬فمن المش ــاكل المش ــهورة أن يتقدم المقاول‬
‫بعينة من الكابالت مثال ثم ينفذ بنوعية أخرى‪ ،‬فإذا كان من الص ــعب على مهندس اإلشـ ـراف االحتفاظ‬
‫بالعينة لكبر حجم الجهاز مثال فعلى األ قل يجب أن يطلب من المقاول أن يتقدم بكتالوجات األجهزة‬
‫التى سيوردها قبل أن يبدأ فى التوريد‪ ،‬وأن يأخذ موافقة المشرف واالستشاري عليها كتابة‪.‬‬
‫م راجعة المواد والمهمات الموردة من حيث مطابقتها للمواص ـ ــفات وللعينات الس ـ ــابق تقديمها وال يس ـ ــمح‬
‫بتوريد غير المطابق منها‪.‬‬
‫التأكد من وجود الكتالوجات الفنية لكل المهمات واألجهزة الموردة‪.‬‬
‫التأكد من وجود شـ ـ ـ ـ ــهادات اختبار الطراز)‪ (Type test‬أو ش ـ ـ ـ ـ ـهادات االختبارات التى أجريت على‬
‫المهمات فى المصنع قبل التوريد )‪.)Routine test‬‬
‫التأكد من وجود واعتماد جميع الرسومات التنفيذية )‪.(Shop drawings‬‬
‫اإلشراف على االختبارات ‪ Testing‬الالزمة عند استالم األعمال من المقاولين فى نهاية المشروع‪.‬‬
‫‪18‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫متابعة الحصول على اعتماد أى تعديالت تجرى على الرسومات التنفيذية أثناء التنفيذ‪.‬‬
‫التأكد من وجود قوائم تعليمات التشغيل والصيانة للمهمات التى سيتم تركيبها‪.‬‬
‫التأكد من إجراء التدريب المالئم لطاقم التشغيل بواسطة المقاول أو الشركات الموردة للمهمات‪.‬‬
‫ا لتأكد من وجود قوائم بقطع الغيار المطلوبة لضـ ـ ــمان التشـ ـ ــغيل الجيد لمدة خمسـ ـ ــة سـ ـ ــنوات بعد سـ ـ ــنة‬
‫الضمان طبقا للوارد فى العطاء المقبول‪.‬‬
‫التأكد من إعداد رسومات الحفظ النهائية ‪ As-Built‬ومطابقتها بما تم تنفيذه‪.‬‬
‫ونشي ـــــــــــــ ـــ ـــ ـــ ـــ ـــ ــــر هنا إلى أن االتح ـــــــــــــ ـــ ـــ ـــ ـــ ـــ ـــ ـــ ــــاد الدولي للمهندس ـــــــــــــــ ـــ ـــ ــــين االستش ــــــــــــــــ ـ ـــ ـــ ـــ ـــ ـــ ـــ ـــ ــــــ ـــ ـــ ـــ ـــ ـــاريين‬
‫‪ International Federation of Consultant Engineers, IFCE‬أعد نماذج لعقود تشـ ـ ـ ـ ــمل جميع‬
‫أطراف المشـ ـ ـ ــروع‪ ،‬واشـ ـ ـ ــتهرت هذه النماذج حسـ ـ ـ ــب ألوانها‪ ،‬فالكتاب األحمر يمثل نموذجا للعقد بين المالك‬
‫والمقاول فى األعمال اإلنشـ ـ ـ ــائية‪ ،‬أما الكتاب األصـ ـ ـ ــفر فيعطى نموذجا لعقد األعمال الكهربية والميكانيكية‪.‬‬
‫وهناك أيضا الكتاب األبيض وفيه شروط المالك مع االستشاري‪ ،‬إلخ‪.‬‬
‫مع مالحظة أن لدينا مشرف على العمالة الفنية داخل الموقع وهو من يسمى "الفورمان"‪ ،‬وهو رئيس العمال‬
‫وغالبا يكون التواص ــل مباشـ ـ ار بين المهندس المش ــرف على التنفيذ وبين الفورمان‪ ،‬ثم ينقل الفورمان تعليمات‬
‫المهندس بأسلوبه وطريقته إلى بقية العمالة الفنية‪.‬‬
‫‪ 1 - 1 - 1‬دورة ميالد املشروع ‪Project Life Cycle‬‬
‫نشير في نهاية هذا الجزء إلى أن ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Project Life Cycle‬تنقسم إلى عدة مراحل‪ ،‬وفى كل مرحلة منها‬
‫هناك أدوار لكل طرف من األطراف األربعة السابقين‪ .‬والمراحل هى‪:‬‬
‫‪ -1‬مرحلة ما قبل التصللمي ‪ :‬وهذه المرحلة يشــترك فيها المالك واالســتشــاري فقط‪ ،‬حيث يكون دور المالك‬
‫هو تحديد الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ SOW ،Scope of Work‬الخا‬
‫باالستشاري‪ .‬ويكون دور االستشاري هو عمل‬
‫الدراسات المبدئية للمشروع بناء على ال ـ ‪.SOW‬‬
‫وتبدأ أول مهام االس ــتش ــاري في هذه المرحلة بعمل ما يســمى ‪ ،Feasibility Studies‬فيقوم كل قس ــم‬
‫داخل المكتب االس ـ ــتش ـ ــاري بعمل الد ارس ـ ــات المبدئية فيما يخص ـ ــه بناء على لوحات المعماري المبدئية‬
‫(قابلة للتعديل بعد ذلك)‪.‬‬
‫‪19‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫على س ــبيل المثال يقدم قس ــم الكهرباء بالمكتب د ارس ــة عن المبادئ التي س ــيرتكز عليها التص ــميم وهى‬
‫التي تسمى بال ـ ـ ـ ــ ـ ‪ ،Conceptual Design‬من قبيل أسلوب التغذية الرئيسية‪ ،‬هل سيعتمد على موزع‬
‫خا‬
‫متصل مباشرة بالمحطة؟‪ ،‬هل سيكتفى بالربط بالشبكة عن طريق ‪RMU‬؟‪ ،‬ما هي نسبة التوليد‬
‫االحتياطي التي ستستخدم؟‪ ،‬ما هي مواصفات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bulk Equipment‬أي المعدات الرئيسية ؟‪ ،‬ما‬
‫هو األسلوب الذى سيعتمده من أساليب نظم اإلضاءة (بصفة عامة)؟‪ ،‬إلخ‪.‬‬
‫ويقدم قسـ ــم التكييف رأيه في األسـ ــلوب األمثل لمنظومة التكييف وهل سـ ــيسـ ــتخدم وحدات منفصـ ــلة؟ أم‬
‫سـ ـ ــيسـ ـ ــتخدم تكييف مركزي؟‪ ،‬إلخ‪ .‬وبناء على هذه الد ارسـ ـ ــات يمكن أن يكون هناك تعديالت معمارية‪،‬‬
‫ولذا فالعبء األكبر في هذه المرحلة يقع على المهندس المعماري‪.‬‬
‫‪ -2‬مرحلة التصلللمي ‪ :‬هذه المرحلة خاصـ ــة باالسـ ــتشـ ــاري فقط‪ ،‬والمنتج النهائي لها هو مجموعة اللوحات‬
‫التص ــميمية‪ ،‬وجداول حص ــر الكميات‪ ،‬والمواص ــفات النهائية‪ ،‬والتقدير النهائي للتكلفة‪ .‬و يمكن تقسـ ـيم‬
‫مرحلة التصميم لعدد من المراحل كالتالي‪:‬‬
‫ مرحلة التصمي المبدئي ‪Conceptual Design‬‬‫خالل هذه المرحلة يقوم مهندس االسـ ــتشـ ــاري (المصـ ــمم) بإعداد الحسـ ــابات التقديرية للقدرة المطلوبة لتغذية‬
‫األحمال )‪ (Total Demand Load‬للمشــروع‪ ،‬و كذلك تحديد مســاحات الغرف الخدمية (غرف الكهرباء)‬
‫المطلوبة من قسم المعماري‪ ،‬و إعداد تقرير تصميم مبدئي للمشروع ‪ .Basics of Design Report‬وفى‬
‫نهاية هذا الفصل نموذج كامل للـ ـ ‪ Conceptual Design‬الخا‬
‫بإحدى المدن الجديدة‪.‬‬
‫وتمثل هذه المرحلة نسـ ــبة ‪ %30‬من أعمال التصـ ــميم‪ ،‬حيث يقوم االسـ ــتشـ ــاري بالبدء في إعداد الحسـ ــابات‬
‫الخاصة باإل ضاءة و البدء في إعداد الرسومات الخاصة بمسارات الكابالت دون حسابات‪ ،‬و كذلك أعمال‬
‫القوى (برايز و خالفه) بالتنسـ ــيق مع قسـ ــم التصـ ــميم الداخلي‪ ،‬و لكن ال تشـ ــهد هذه المرحلة أي تنسـ ــيق مع‬
‫باقي أقســام اإللكتروميكانيك ‪ Electro Mechanical‬إال فيما يؤثر على األعمال اإلنشــائية و المعمارية و‬
‫رسومات اإلنارة بدون ‪.Wiring‬‬
‫ مرحلة التصمي التفصيلي ‪Detailed Design‬‬‫هذه المرحلة يتم فيها إنهاء جميع الحسابات و إعداد الرسومات بشكل كامل‪.‬‬
‫‪20‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -‬مرحلة إنهاء التصمي ‪Tender Design‬‬
‫خالل هذه المرحلة يتم األخذ في االعتبار أي تعليقات أو متطلبات خاصـ ــة بالتصـ ــميمات‪ ،‬وأي تعارضـ ــات‬
‫مع األقسـ ـ ــام األخرى‪ ،‬ويتم فيها إعداد جداول حصـ ـ ــر الكميات بشـ ـ ــكل نهائي‪ ،‬وكتابة المواصـ ـ ــفات النهائية‬
‫للمشروع‪.‬‬
‫جدير بالذكر أن الش ـ ـ ــكل الس ـ ـ ــابق ش ـ ـ ــرحه لمراحل خطوات التص ـ ـ ــميم هو الش ـ ـ ــكل التقليدي داخل المكاتب‬
‫االستشارية و لكن نتيجة ظهور ما يعرف باسم مشاريع ‪ Fast Track‬فتم تعديل هذه المراحل إلى مرحلتين‬
‫و هما مرحلة التصـ ـ ـ ـ ــميم المبدئي ‪ ،Conceptual Design‬ومرحلة التصـ ـ ـ ـ ــميم لإلنشـ ـ ـ ـ ــاء ‪Issued for‬‬
‫‪.Construction‬‬
‫‪ -3‬مرحلة طرح المشلللللرون للتنفيذ ‪ :Bidding‬وهنا يعود الطرفان ‪ :‬المالك واالس ـ ـ ــتش ـ ـ ــاري مرة أخرى‬
‫ليقر ار بناء على العروض المالية والفنية من سينفذ المشروع‪.‬‬
‫‪ -4‬مرحلة ال نشلللللللللاء ‪ :Construction‬وهنا يبدأ ظهور الطرف الثالث وهو المقاول الذى س ـ ـ ـ ـ ـ ــيقدم‬
‫الرســومات التنفيذية لالســتشــاري لالعتماد قبل التنفيذ‪ ،‬ويقدم أيضــا مواصــفات تفصــيلية للمواد التي‬
‫سيستخدمها لالعتماد قبل الشراء‪ .‬ويظهر أيضا في هذه المرحلة دور المشرف على التنفيذ‪.‬‬
‫ثم ال مراحل الثالثة التالية تتم بعد االنتهاء التام من التنفيذ‪ ،‬والش ـ ـ ـ ـ ــركة المنفذة (المقاول) هو العنص ـ ـ ـ ـ ــر‬
‫األساسي في هذه المراحل باالشتراك مع االستشاري الذى يراقب هذه المراحل‪.‬‬
‫‪-5‬‬
‫مرحلة االختبار‬
‫‪-6‬‬
‫مرحلة التشغيل‬
‫‪-7‬‬
‫مرحلة الصيانة‪.‬‬
‫‪2-1‬‬
‫التنسيق بني التخصصات املختلفة‬
‫يعتبر التنســيق بين مهندس الكهرباء المشــرف على التنفيذ وبين التخص ـصــات الهندســية األخرى من األدوار‬
‫الهامة التي يجب أن تراعى فى أى مشروع‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪ 1 - 2 - 1‬التنسيق مع املعماري‬
‫يجــب على مهنــدس تنفيــذ األعمــال الكهربيــة أن يقوم بــالتنس ـ ـ ـ ـ ـ ــيق مع المهنــدس المعمــاري من أجــل تحــديــد‬
‫المسـ ـ ـ ـ ـ ــاحات أو األماكن الالزمة لوضـ ـ ـ ـ ـ ــع المعدات الكهربية بالمبنى‪ .‬ورغم أن المعدات الكهربية عموما ال‬
‫تش ـ ـ ـ ـ ـ ــغل حي از كبي ار مقارنة بالمعدات الميكانيكية إال أنها تحتاج على األ قل فى المباني الكبيرة إلى تحديد‬
‫أماكن بعض عناصر هامة‪ ،‬منها‪:‬‬
‫‪ .1‬حجرة المحوالت ‪ :‬فــإذا كــان حمــل المبنى يتجــاوز حملــه ‪( 500kVA‬ق ـد يتغير هــذا الرقم من دولــة‬
‫ألخرى) فهناك إلزام من و ازرة الكهرباء للمالك بتوفير حجرة خاص ـ ـ ـ ــة يوض ـ ـ ـ ــع بها المحول الرئيس ـ ـ ـ ــي‬
‫للمبنى والذى س ـ ـ ــيرتبط بالش ـ ـ ــبكة العمومية للمدينة‪ ،‬ويجب أن يكون الدخول والخروج من هذه الحجرة‬
‫ميسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ار لرجال و ازرة الكهرباء من خالل باب خارجي للمبنى وليس من باب داخلي‪ .‬ويجب أن يكون‬
‫ارتفاع حجرة المحوالت الجافة ‪ dry transformers‬ال يقل عن نص ـ ـ ـ ـ ـ ــف متر فوق أعلى نقطة فى‬
‫المحول كحد أدنى‪ ،‬كما يجب إضـ ـ ــافة ممر عرضـ ـ ــه ‪ 75‬سـ ـ ــم على األقل من جميع الجوانب‪ .‬وتزود‬
‫حجرة المحوالت الجافة بفتحتين للتهوية إحداهما س ـ ـ ـ ـ ـ ــفلية واألخرى علوية فى حائطين متقابلين‪ .‬وإذا‬
‫كان المحول من النوع الزيتي ‪ Oil Transformer‬فيجب إض ـ ــافة حفرة تجميع للزيت أسـ ــفل المحول‬
‫بعمق ال يقل عن ‪ 60‬سـ ـ ـ ــم‪ ،‬ويركب المحول على قاعدة خرسـ ـ ـ ــانية أو قضـ ـ ـ ــبان فوالذية مرفوعة عن‬
‫األرض‪( .‬راجع مواصفات مؤسسة الكهرباء فى بلدك قبل تطبيق هذه األرقام)‪.‬‬
‫‪ .2‬حجرة مولــدات الــديزل ‪ : Diesel Generators‬وتتوقف مس ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاحتهــا على حجم أحمــال الطوارئ‬
‫‪ Emergency Loads‬بالمبنى‪ ،‬مع مالحظة أنه تصـ ـ ـ ـ ـ ــدر عن هذه المولدات أص ـ ـ ـ ـ ـ ـوات عالية عند‬
‫التش ـ ـ ـ ـ ـ ــغيل‪ ،‬فيجب مراعاة ذلك عند اختيار مكان ها‪ ،‬وأحيانا يطلب المالك أن تكون جدران ها عازلة‬
‫للصـ ــوت‪ .‬وتتميز حجرة المولد بارتفاع سـ ــقفها فى حدود تتراوح بين ‪ 3‬و ‪ 5‬متر حسـ ــب حجم المولد‪،‬‬
‫حيث نحتاج أحيانا لتركيب ونش ‪ Winch‬لتركيب المولد أو لنقله للص ـ ـ ـ ـ ـ ــيانة‪ .‬مع األخذ فى االعتبار‬
‫أنه يجب الرجوع لكتالوج الشركة المصنعة لمعرفة األبعاد المناسبة لحجرة المولد‪.‬‬
‫‪ .3‬حجرة اللوحات العمومية ‪ :‬وتحتوى على اللوحات الرئيس ــية لش ــبكة التوزيع الخاص ــة بالمبنى‪ .‬وبالطبع‬
‫ستتوقف مساحة كل حجرة من هذه الحجرات الثالثة على حجم األحمال الكهربية بالمبنى‪.‬‬
‫‪22‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .4‬مســتلزمات األمن والســالمة‪ ،‬وذلك حســب ارتفاع المبنى ونوعية اإلشــغال‪ ،‬وقد تتضــمن ضــرورة وجود‬
‫مضخة للحريق ‪ ،Fire Pump‬ومولد ديزل منفصل أيضا‪.‬‬
‫‪ .5‬ويجب أيض ـ ـ ــا التنس ـ ـ ــيق مع المهندس المعماري لتحديد أماكن اللوحات الفرعية والتي ال يص ـ ـ ــلح مثال‬
‫تعليقها فى الطرقات حتى ال تص ـ ـ ـ ـ ــبح فى مجال العبث بل يجب تهيئة مكان مناس ـ ـ ـ ـ ــب لها يكون فى‬
‫وس ـ ــطا بين األحمال قدر المس ـ ــتطاع لتقليل مس ـ ــافات تمديد الكابالت‪ ،‬فيمكن مثال أن يقوم المعماري‬
‫بعمل فراغات صغيرة لها في الطرقات‪ ،‬وهذا كله بالتنسيق مع المعماري‪.‬‬
‫‪ .6‬من األماكن المطلوب أيضــا تحديدها حجرة معدات التيار الخفيف ‪ ،Light Current‬وهذه أصــبحت‬
‫متطلب فى جميع المباني الحديثة‪ ،‬وقد تكون حجرة واحدة أو أكثر حس ـ ـ ـ ـ ـ ــب حجم األعمال التى تنفذ‬
‫فى مجال التيار الخفيف‪ .‬راجع كتابي الخامس " المرجع فى أعمال التيار الخفيف"‪.‬‬
‫ونش ــير هنا إلى مش ــاكل عديدة تنجم عن إهمال مهندس الكهرباء فى تحديد هذه األماكن بوض ــوح‪ ،‬فقد يظن‬
‫مهندس الكهرباء أن المهندس المعماري البد أنه سـ ـ ـ ـ ـ ــيأخذ ذلك فى اعتباره‪ .‬وقد يراعى المعماري بالفعل هذه‬
‫األشـياء لكنه قد ال يقدرها بالصـورة الصـحيحة‪ ،‬فمثال قد يترك حجرة صـغيرة فى مكان يصـعب الوصـول إليه‬
‫للمهمات الكهربية كلها (اللوحات والمولدات والمحوالت‪ ،‬إلخ)‪ ،‬وربما يخص ـ ــص مس ـ ــاحة كبيرة لكنها ال تتفق‬
‫مع متطلبات ش ــركة الكهرباء التى تش ــترط مثال فى غرفة المحوالت أن تكون ذات مس ــاحة محددة وأن تكون‬
‫هناك فراغات محددة األبعاد حول المحول بعد وضــعه بالغرفة‪ ،‬إضــافة إلى شــرط هام وهو ســهولة الوصــول‬
‫إلى الغرفة فى أى وقت دون معوقات‪ .‬ومن هنا تظهر المش ــاكل حين يعترض مهندس الكهرباء التابع للحى‬
‫على هذه المساحة ويرفض التوقيع على لوحات المبنى‪.‬‬
‫ومن المهم كذلك للمصــمم أن يحدد بالتنســيق مع المهندس المعماري أماكن لوحات التوزيع ليتحدد بناء عليه‬
‫مس ـ ـ ـ ـ ـ ــار الخطوط الرئيس ـ ـ ـ ـ ـ ــية والفرعية للدوائر الكهربية فى المبنى‪ .‬وهل هى خارجية فوق حوامل للكابالت‬
‫‪ Cable Trays‬مثال‪ ،‬أم مدفونة بالحائط‪ ،‬أم تحت األرض‪ .‬ويمكن للمهندس المعماري أن يتدخل لتغير‬
‫مسـار بعض هذه الكابالت إذا كانت سـتؤثر على الوظيفة المعمارية للمبنى وتشـوه صـورته‪ ،‬وفى هذه الحالة‬
‫يكون مهندس الكهرباء ملزما بإيجاد البديل‪.‬‬
‫‪23‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وليس ببعيد أنه يحتاج أيضـ ـ ـ ــا للتنسـ ـ ـ ــيق مع مهندس الديكور حتى ال يضـ ـ ـ ــطر إلعادة تنفيذ بعض األعمال‬
‫الكهربيــة (مثــل أمــاكن البرايز واللمبــات) التى قــد تتعــارض مع طريقــة توزيع األثــاث فى الفيالت أو توزيع‬
‫المكاتب فى المباني اإلدارية الهامة‪.‬‬
‫‪ 2 - 2 - 1‬التنسيق مع مهندس امليكانيكا‬
‫أكثر تعامل مهندسـ ــي الكهرباء في المشـ ــروعات يكون مع تخصـ ـصـ ــين من تخص ـ ـصـ ــات الميكانيكا‪ ،‬وهما ‪:‬‬
‫مهندس الـ ـ ـ ـ ــتكييف وهو أحد أعضاء قسم ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪،Heat Ventilation and Air Condition, HVAC‬‬
‫ومهندس الص ــرف ومكافحة الحريق‪ .‬وتنس ــيق مهندس الكهرباء مع مهندس الميكانيكا ض ــروري جدا الس ــيما‬
‫فى مرحلة التنفيذ حتى ال تتعارض أماكن المعدات الكهربية مع الميكانيكية‪ ،‬ومن أشهر نقاط التعارض مثال‬
‫تداخل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Cable Tray‬مع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Ducts‬الخاصة بالتكييف‪ ،‬وكذلك تعارض أماكن اللمبات مع مخارج‬
‫إطفاء الحريق (‪ ، )Sprinklers‬وكذلك تتعارض فتحات التكييف مع كشافات اإلنارة الكبيرة إلخ‪.‬‬
‫وكثي ار ما رأينا العديد من المشـ ــاكل من قبيل وضـ ــع مخرج إطفاء حريق )‪ (Sprinkler‬مباش ـ ـرة فوق كشـ ــاف‬
‫فلورسنت‪ Fluorescent‬متدلى من السقف‪ ،‬مما يعوق عملية توزيع المياه عند إطفاء الحريق‪ ،‬وبالطبع فقد‬
‫حدث هذا بسبب سوء التنسيق بين مهندس الميكانيكا ومهندس الكهرباء‪.‬‬
‫وربما فى بعض األحيان تبدأ األعمال الميكانيكية قبل الكهربية فنشاهد مثال الـ ـ ـ ـ ‪ Ducts‬الخاصة بالتكييف‬
‫وقد ســدت كل الفراا المتاح فى الممرات قبل أن يتمكن مقاول الكهرباء من تمديد مواســير الكهرباء الخاصــة‬
‫به‪ ،‬مما يترتب عليه فك أعمال التكييف‪ ،‬وإعادتها مرة أخرى بعد تمديد مواسـ ــير الكهرباء‪ ،‬إلى غير ذلك من‬
‫المشاكل الناجمة من عدم التنسيق بين التخصصات المختلفة‪.‬‬
‫يراعى فى التنسـ ـ ـ ـ ــيق أن األولوية تكون لمهندس الكهرباء فى توزيع اإلضـ ـ ـ ـ ــاءة أوال‪ ،‬ثم مهندس التكييف‪ ،‬ثم‬
‫مهندس مكافحة الحريق‪ ،‬وأخي ار مهندس التيار الخفيف‪.‬‬
‫‪ 3 - 2 - 1‬التنسيق مع مهندس اإل نشاء ات‬
‫ويحتاج مهندس الكهرباء (الســيما المصــمم) للتنســيق مع مهندس اإلنشــاءات المدنية فى حدود ضــيقة‪ ،‬على‬
‫س ـ ــبيل المثال ال بد لمهندس الكهرباء أن يحدد بدقة أماكن المعدات الكهربية ذات األوزان الثقيلة التى س ـ ــيتم‬
‫وضـــعها فى أدوار عليا‪ ،‬حتى يمكن لمهندس اإلنشـ ــاءات أن يأخذها فى اعتباره عند تصـــميم ســـمك البالطة‬
‫‪24‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الخرس ــانية لألس ــقف الحاملة لهذه المعدات‪ .‬وحتى المعدات التى توض ــع فى الدور األرضـ ـي فإنها قد تحتاج‬
‫لمواص ـ ـ ــفات خاص ـ ـ ــة ألرض ـ ـ ــيتها‪ ،‬على س ـ ـ ــبيل المثال أرض ـ ـ ــية غرفة المحوالت الكبيرة والتي تحتاج لكمرات‬
‫خرسانية متناسبة مع أبعاد المحول‪ ،‬وهو ما يؤكد على ضرورة التنسيق مع المهندس المدني بالمشروع‪.‬‬
‫ونشـ ــير أيضـ ــا لنقطة هامة‪ ،‬وهى أنه فى حالة األبراج العالية (‪ 100‬دور مثال) ففي بعض األحيان توضـ ــع‬
‫محطة لمحوالت التوزيع ‪Distribution Transformers‬قريبة من منتصف المبنى لتغذية النصف العلوى‬
‫من المبنى‪ ،‬وأحيانا فى األبراج العالية توض ـ ـ ـ ــع محوالت التوزيع فى الدور األخير لتركز أحمال التكييف فى‬
‫هذا الدور‪ ،‬وفى هذه الحالة على مهندس اإلنشـ ــاءات أن يراعى أن بالطة الخرس ـ ــانة فى هذا الدور س ـ ــتكون‬
‫غير عادية ألنها تحمل حمال زائدا هو وزن محوالت التوزيع‪.‬‬
‫ومن المعلومات التي يحتاجها أيضا مهندس اإلنشاء ات من مهندس الكهرباء مسارات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪trenches‬‬
‫الخاصة بالمولد داخل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Substation‬الخاصة بالمشروع‪ ،‬على سبيل المثال مسارات كابالت الجهد‬
‫المتوس ــط‪ .‬وكذلك س ــيحتاج اإلنش ــائي لمواص ــفات مولد الديزل ‪ Data sheet‬ليقوم بأخذ الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪trenches‬‬
‫الخاص ــة بمواس ــير الوقود في االعتبار‪ .‬الحظ أن عدم معرفة اإلنش ــائي بهذه المعلومات س ــيترتب عليه ربما‬
‫تكسير في الكمرات الخرسانية بعد ذلك للسماح بدخول هذه المواسير والكابالت إلى غرفة المولد‪.‬‬
‫يراعى التنسيق مع مهندس اإلنشائي لتحديد مسارات دخول الكابالت المغذية للمبنى‪ ،‬خصوصا فى‬
‫المباني التى تغذى من محوالت بجانب المبنى ‪ ،outdoor substation‬ألنه فى هذه الحالة قد يلزم‬
‫التحكم فى منسوب األساسات الخرسانية أو عمل هبوط فى الخرسانة ‪ Depressed slab‬لعدم‬
‫تعارضها مع دخول الكابالت‪.‬‬
‫كما سـ ــتحتاج لتنسـ ــيق وضـــع أماكن خزانات المياه الخاصـ ــة بالشـ ــرب أو الخاصـ ــة بالحريق وحجم الطلمبات‬
‫الخاصة بها‪ ،‬كما سيتضح تفصيال فى الفصل الثالث‪.‬‬
‫‪25‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪3-1‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫املتطلبات العامة للتصميمات ا لكهربية‬
‫و المقصود بالمتطلبات العامة للتصميمات الكهربية هى مجموعة المعلومات الخاصة بالمبنى المراد تصميم‬
‫ش ـ ـ ـ ــبكة كهربية له‪ ،‬والتي يحتاجها مهندس الكهرباء قبل بدء العمل من أجل الوص ـ ـ ـ ــول لتص ـ ـ ـ ــميم ذو كفاءة‬
‫عالية‪ .‬وهذه المتطلبات تنقسم إلى ثالثة أنواع‪:‬‬
‫‪ .1‬إما معلومات مطلوبة لقسم الكهرباء (خاصة من قسمي عمارة وميكانيكا)‪.‬‬
‫‪ .2‬وإما معلومات مطلوبة من قسم الكهرباء لهذه األقسام وغيرها‪ ،‬وخاصة قسم اإلنشاءات‪.‬‬
‫‪ .3‬أو معلومات فنية كهربية بحتة وعليهم أن يحسموها بأنفسهم دون الرجوع ألحد‪.‬‬
‫‪ 1 - 3 - 1‬املتطلبات املعمارية‬
‫أ‪ .‬طبيعة المبنى‬
‫أولى المعلومات األولية المهمة التى يحتاجها المصمم هى طبيعة استخدام المبنى‪ ،‬حيث أن شبكة التوزيع‬
‫الكهربية تختلف من مبنى آلخر‪ ،‬فالشــبكة الكهربية لمدرســة تختلف عن الشــبكة الكهربية فى مجمع تجارى‬
‫أو مس ـ ـ ــتش ـ ـ ــفى أو س ـ ـ ــكن خا‬
‫أو مص ـ ـ ــنع وهكذا‪ .‬ولذلك يحتاج مص ـ ـ ــمم الش ـ ـ ــبكة الكهربية إلى كم من‬
‫المعلومات المرتبطة بطبيعة المبنى من أهمها‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫معلومات تفصيلية عن طبيعة استخدام كل مساحة من مساحات المبنى‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫أماكن المعدات التى س ــتس ــتخدم بالمبنى‪ ،‬حيث يحتاج المص ــمم الكهربي إلى التنس ــيق مع المهندس‬
‫المعماري (وأحيانا مع مهندس الميكانيكا أيضـ ـ ـ ـ ـ ـ ــا) من أجل تحديد أماكن هذه المعدات ألن ذلك‬
‫سيؤثر على اختيارات مهندس الكهرباء‪.‬‬
‫‪.3‬‬
‫من المهم أيض ـ ــا تحديد طبيعة بيئة المبنى ‪ ،Building Environment‬و هل المبنى مكيف أم ال‬
‫و هل توجد تدفئة في الشتاء أم ال‪.‬‬
‫‪26‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪.4‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫طبيعة التش ـ ـ ــطيب ‪ ،Finishing‬و هل هو مبنى فاخر أم متوس ـ ـ ــط مثال‪ ،‬حيث س ـ ـ ــيؤثر هذا الخيار‬
‫على العديد من اختيارات المصمم الكهربي‪.‬‬
‫‪.5‬‬
‫تحديد شدة اإلضاءة في كل مساحة‪ ،‬وعدد نقاط اإلنارة‪ ،‬و المخارج العامة الخ‪.‬‬
‫‪.6‬‬
‫تحديد التوقعات المستقبلية ألي توسعات بالمبنى سواء من ناحية المباني أو المعدات‪ ،‬حيث يساعد‬
‫كل ذلك فى تحديد األحمال‪ .‬و يمكن القول بأن المهندس الكهربي هو أكثر المهندس ـ ـ ـ ـ ـ ــين احتياجا‬
‫للمعلومات الخاصـ ـ ــة بالتوسـ ـ ــعات المسـ ـ ــتقبلية خاصـ ـ ــة إذا أخذنا في االعتبار أن عمر أي مبنى قد‬
‫يص ـ ــل إلى ‪ 100‬س ـ ــنة بينما األعمال الكهربية تتجدد بالمبنى ربما كل ‪ 30 : 20‬س ـ ــنة‪ .‬و بص ـ ــفة‬
‫عامة فالمصمم يضع في اعتباره نسبة توسعات ال تقل عن ‪ .%25‬بمعنى آخر فان التحديد الدقيق‬
‫لطبيعة استخدام المبنى سيؤثر على كافة أعمال التصميمات الكهربية‪.‬‬
‫وكما تالحظ فمعظم هذه المعلومات السابقة هي معلومات تبادلية أي يحتاجها كل طرف من اآلخر‬
‫(المعماري والكهربي) وتؤثر في عمل كل منهما‪.‬‬
‫ب‪ .‬المخططات المعمارية‬
‫ويحتاج المصـ ــمم بعد ذلك إلى الحصـ ــول على المخططات المعمارية للمبنى المراد تصـ ــميم شـ ــبكة كهربية‬
‫له‪ ،‬فمن خالل هذه المخططات تتوفر الكثير من المعلومات من أجل تحديد هيكلية الشــبكة الكهربية‪ ،‬فمن‬
‫خالل هذه المخططات المعمارية يمكن تحديد مسار الكابالت وأماكن المعدات الكهربية المختلفة‪ ،‬و تحديد‬
‫أماكن لوحات التوزيع الرئيسية والفرعية فى المبنى إلخ‪.‬‬
‫و غالبا يحتاج المصمم إلى مجموعة كاملة من لوحات المساقط األفقية (الـ ‪ ، )Plans‬والمساقط الجانبية‬
‫)‪ ، )Side Views‬والواجهات (‪ )Elevations‬الخاصة بالمبنى‪ ،‬والقطاعات (‪ )Sections‬باإلضافة إلى‬
‫لوحات األسقف (‪ )Ceiling plans‬التى تستخدم فى تصميم اإلضاءة‪ .‬و إن كانت لوحات المساقط‬
‫األفقية هي أكثر اللوحات استخداما بالنسبة لمهندس الكهرباء‪ ،‬لكنه في الواقع سيحتاج إلى األنواع األخرى‬
‫من اللوحات ال سيما في أعمال إنارة الواجهات‪ ،‬و تصميم المصاعد كما سيحتاجها المقاول لعمل المخططات‬
‫التنفيذية )‪.(Shop Drawings‬‬
‫‪27‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪ 2 - 3 - 1‬املتطلبات امليكانيكية‬
‫‪ -1‬تحديد األحمال الميكانيكية‬
‫األجهزة الميكانيكية هى األجهزة التى تتضمن محركات مثل المصاعد والساللم المتحركة ‪Escalators‬‬
‫والمضخات المائية ‪ Water Pump‬فى المبنى ومضخات مكافحة الحريق ‪ Fire Pump‬وغيرها من األجهزة‬
‫الخاصة‪ .‬على سبيل المثال‪ ،‬يحتاج مهندس الصحي من مهندس الكهرباء أن يعرف معدل استهالك‬
‫الوقود للمولد‪ ،‬وذلك ليمكنه من تصميم الخزان اليومي والخزان الشهري لوقود المولد‪.‬‬
‫وما ينطبق على األجهزة الكهربية ينطبق على الميكانيكية‪ ،‬فالمصمم بحاجة إلى معلومات تفصيلية عن هذه‬
‫األجهزة حتى يمكنه تصميم الشبكة المناسبة لتغذية هذه األحمال‪.‬‬
‫‪ -2‬تحديد أحمال التبريد والتهوية‬
‫يحتــاج المص ـ ـ ـ ـ ـ ــمم إلى معلومــات تفص ـ ـ ـ ـ ـ ــيليــة ودقيقــة عن أمــاكن تركيــب أجهزة التــدفئــة والتهويــة و التبريــد‬
‫)‪ Heating –Ventilation and Air Condition (HVAC‬حتى يوفر نقـ ــاط التغـ ــذيـ ــة فى المكـ ــان‬
‫المناس ـ ــب لها‪ ،‬كما يحتاج المص ـ ــمم لتحديد أحمالها الكهربية ليتمكن من تص ـ ــميم الدوائر المناس ـ ــبة لها‪ ،‬و‬
‫تحديد الحمل الكلي للمبنى السيما أن هذه األحمال بالذات تعتبر األعلى ضمن كافة أنواع األحمال‪.‬‬
‫وكل ما س ـ ــبق هي معلومات يحتاجها مهندس الكهرباء من مهندس الميكانيكا‪ ،‬لكن هناك أيض ـ ــا معلومات‬
‫يحتاجها مهندس الميكانيكا (خاصة مهندس الــ ‪ )Ventilation‬فهو مسئول عن تصميم تهوية غرف ــــــــــــــــــة‬
‫المولد ويحتاج لمعرفة حجـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـمه وحجم الع ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـوادم الخـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـارجة منه لتحديـد ‪In-take /Out-take‬‬
‫‪.air‬‬
‫‪ 3 - 3 - 1‬املتطلبات الكهربية‬
‫‪ -A‬األحمال الكهربية‬
‫من المتطلبات الالزمة أيض ـ ـ ــا لعمل مخططات تص ـ ـ ــميمية كهربية معرفة األحمال الكهربية المس ـ ـ ــتخدمة فى‬
‫المبنى‪ ،‬مثل أحمال اإلنارة‪ ،‬والمخارج العامة ونوعية األجهزة التى تتص ـ ـ ـ ـ ــل بها‪ ،‬وكذلك المعدات الخاص ـ ـ ـ ـ ــة‬
‫بالمطابخ أو األجهزة الكهربية فى العيادات الطبية أو المعدات فى ورشـ ـ ـ ــة صـ ـ ـ ــناعية وغيرها كما سـ ـ ـ ــبق أن‬
‫ذكرنا‪.‬‬
‫‪28‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪ – B‬األ نظمة المداعدة‬
‫هناك بعض األنظمة يش ـ ـ ــترك فى القيام بتنفيذها وبتص ـ ـ ــميماتها مهندس الكهرباء مع مهندس ـ ـ ــين آخرين مثل‬
‫أنظمــة اإلنــذار واإلطفــاء‪ ،‬ونظم االسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـتــدعــاء اآللى ‪ ،Intercom‬والتلفونــات واإلريــال المركزي ‪Central‬‬
‫‪ ،Satellite‬وشـ ـ ــبكة األنترنت ‪ ،Data System‬وسـ ـ ــاعات الحائط وغيرها‪ .‬وهذه المنظومات وإن كانت ال‬
‫تؤثر كثي ار على الحمل الكهربى الكلى للمبنى (باس ــتثناء منظومة اإلطفاء التى قد تحتاج لمض ــخة حريق لها‬
‫قدرة كهربية عالية) إال أنه من المهم أن يأخذها مهندس الكهرباء فى اعتباره عند تص ـ ـ ــميم اللوحات الكهربية‬
‫خاصـ ــة ومع التوسـ ــع فى اسـ ــتخدام هذه المنظومات أصـ ــبح حمل التيار الخفيف ال يمكن إهماله‪ .‬والمهندس‬
‫المعماري ‪ -‬بحكم أنه المنسـ ـ ــق بين كافة التخص ـ ـ ـصـ ـ ــات العاملة بالمبنى ‪ -‬هو األقدر على إعطاء مهندس‬
‫الكهرباء ما يحتاجه من معلومات بشـ ـأن هذه األنظمة‪ ،‬وبالطبع س ــيرجع مهندس الكهرباء إلى مص ــممي هذه‬
‫األنظمة أيضا‪ ،‬وذلك إن لم يكن بالفعل سيشارك فى التصميم بنفسه‪.‬‬
‫‪ - C‬تحديد نظام التغذية الرئيدية فى المبنى‪.‬‬
‫تعتبر معرفة موقع نقطة التغذية الرئيس ـ ـ ــية فى المبنى هى المدخل لتحديد مس ـ ـ ــار الكابل الرئيس ـ ـ ــي‪ ،‬وتحديد‬
‫مســـار خطوط التغذية الرئيســـية فى المبنى‪ .‬وباختصـــار فإن تحديد هذا الموقع يسـ ــاعد على تحديد الخطوط‬
‫العريضة للمخطط الكهربى‪.‬‬
‫ونظام التغذية قد يكون ‪ Single -Phase‬كما فى المباني الصــغيرة (غالبا فى المباني األقل من ‪12 kW‬‬
‫كما فى المواص ـ ــفات الكويتية مثال)‪ ،‬أو يكون ‪ Three-Phase‬فى المباني ذات األحمال األكبر من ذلك‪.‬‬
‫وفى بعض البالد مثل مصر ال يوضع اشتراطات معينة سوى فرق التكلفة‪.‬‬
‫وإذا كان المبنى كبي ار كمص ـ ــنع أو مسـ ــتشـ ــفى أو مدرسـ ــة أو مجمع تجارى فتكون نقطة التغذية هى المحول‬
‫الكهربي الخا‬
‫بالمبنى وهذا المحول يكون فى الغالب مربوطا بالشــبكة الحلقية ‪ Ring System‬الخاصــة‬
‫بالمدينة‪ .‬وقد يحتاج المبنى إذا كان هاما إلى نقطتين للتغذية ‪ Two in-takes‬مربوطتين بالشبكة العامة‪.‬‬
‫أما المنشـ ـ ـ ت ذات األحمال الكبيرة جدا (المص ـ ــانع الكبيرة مثال) فتكون التغذية غير مرتبطة بش ـ ــبكة المدينة‬
‫(‪ )Ring System‬بل ترتبط مباشرة بشبكة ال ــ ـ ــ ـ ‪ ،66/11 kV‬أو شبكة ‪ 132/11 kV‬المغذية للمدينة كما‬
‫سيتضح تفصيال عند دراسة نظم التغذية فى الفصل الخامس‪.‬‬
‫‪29‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ - D‬تحديد المتطلبات الفنية التفصيلية‪.‬‬
‫‪ -1‬نون لمبات ال نارة‬
‫من المعلوم أن أنواع لمبات اإلنارة كثيرة حتى تتناس ـ ـ ـ ـ ـ ــب مع نوع اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام الغرف وأذواق الناس‪ ،‬فلمبات‬
‫المنازل تختلف عن الكشــافات المســتخدمة في الورش الصــناعية وهكذا‪ ،‬ولذلك فالبد من تحديد نوع اللمبات‬
‫بالتنســيق مع المهندس المعماري ومهندس الديكور الداخلي‪ .‬و ذلك حســب مســتوى التشــطيب المراد (فاخر‪،‬‬
‫متوسط‪ ،‬إلخ) ‪.‬‬
‫‪ -2‬شدة الضاءة‪.‬‬
‫ومن خالل تحديد نوع اللمبات وطبيعة اســتخدام الغرف والمســاحات فى المبنى‪ ،‬يمكن تحديد شــدة اإلضــاءة‪،‬‬
‫وعليه يمكن تحديد عدد اللمبات المطلوبة وطريقة توزيعها فى الغرفة‪ ،‬كما س ـ ــيتض ـ ــح بعد ذلك فى موض ـ ــوع‬
‫حسابات اإلضاءة فى الفصل السابع‪.‬‬
‫‪ -3‬تحديد أماكن ونوعية المخارج العامة‬
‫في العادة تكون البرايز (‪( )Sockets‬وتســمى أيضــا المخارج العامة) بقدرة ‪ 13‬أمبير‪ ،‬وبعضــها ‪ 15‬أمبير‪،‬‬
‫أو ‪ 20‬أمبير‪ ،‬ولكن بعض األجهزة قد تتطلب برايز بقدرة ‪ 40‬أمبير‪ ،‬أو ‪ 30‬أمبير مثل المطابخ الكهربية و‬
‫في هذه الحالة سيوضع ‪ DP SW ،Double Pole Switch‬فى المكان المطلوب‪ ،‬كما أن بعض األجهزة‬
‫تتطلب تغذية )‪ (Three Phase‬مثل بعض األفران وغيرها‪ ،‬ولذلك يحتاج المص ـ ــمم أن يعرف نوع األجهزة‬
‫المستخدمة فى كل مكان ليحدد أماكن ونوعية ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Sockets‬المناسبة‪ .‬وبالطبع فإن المصمم يحتاج إلى‬
‫تحديد األحمال الكهربية لهذه األجهزة الخاصة ليمكنه تقدير الحمل الكلى للمشروع‪.‬‬
‫‪4-1‬‬
‫خطوات التصميم ملشروع كهربي‬
‫قبل البدء فى أى مشروع البد من أن تكون ملما ودارسا بعمق للمواصفات الكهربية والكود المتبع فى بلدك‪.‬‬
‫‪ 1 - 4 - 1‬حتديد مواصفات األ عمال الكهربية‬
‫وكثي ار ما يتكلم المختصون فى التصميمات الكهربية عن "الكو المدتخدم"‪ ،‬فما المقصود بال ـ "الكود" ؟‪.‬‬
‫‪30‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫بداية‪ ،‬هناك فرق بين كلمة "مواص ـ ـ ـ ـ ـ ــفات" ‪ ،Specification‬وكلمة "كود" ‪ ،Code‬وإن كان الشـ ـ ـ ـ ـ ـ ــائع هو‬
‫اســتخدام كل واحدة منها مكان األخرى‪ ،‬وهذا غير دقيق‪ ،‬فعلى ســبيل المثال فإن طريقة تركيب المحول مثال‬
‫يحددها الكو ‪ ،‬لكن مواصفات المحول الفنية تجدها فى المواصفات وليس فى الكو ‪.‬‬
‫وفى جميع الخطوات السـ ـ ــابقة يفترض أنها تمت بناء على مواصــ ــفات قياسـ ـ ــية محددة‪ ،‬ولها مرجعية تنفيذية‬
‫طبقا ل ـ "الكو " المتبع فى الدولة‪ .‬و تفاصيل هذا الكود تتحدد بواسطة الهيئات الحكومية في الدولة‪ ،‬وبالطبع‬
‫يمكن أن تستخدم أى كود عالمي مثل ‪ ، )NEC (National Electric Code‬أو )‪(British Standards‬‬
‫‪ BS‬شريطة أال تتعارض مع الكود القياسي بالبلد‪.‬‬
‫وفى بعض التخص ـ ـصـ ــات مثل اإلنشـ ــاءات المدنية يكون الكود المسـ ــتخدم متغير ومتجدد أيضـ ــا‪ ،‬فمعامالت‬
‫األمان ‪ Safety Factors‬فى حسـ ـ ــابات الخرسـ ـ ــانة المسـ ـ ــلحة كثيرة (من تأثير الرياح والتربة والزالزل إلخ)‪،‬‬
‫وكثير منها يعتمد على معامالت لها قيم تقديرية‪ ،‬وهى تتغير حسب التقدم في الدراسات فى هذه المجاالت‪،‬‬
‫ومن ثم تختلف مثال كمية الحديد المستعمل فى الخرسانة من كود آلخر‪ ،‬وربما من فترة زمنية ألخرى‪.‬‬
‫أما فى التص ـ ـ ـ ـ ـ ــميمات الكهربية فالتغير ليس كبي ار‪ ،‬ألنه ال توجد مجاهيل ‪ Unknowns‬غير متوقعة فى‬
‫التص ـ ـ ـ ـ ــميمات الكهربية اللهم إال نس ـ ـ ـ ـ ــبة التوقعات المس ـ ـ ـ ـ ــتقبلية‪ ،‬ومن ثم فاالختالف من كود آلخر محدود‪.‬‬
‫ويتوقف حجم التغيرات فى الغالب بناء على المس ـ ـ ـ ـ ــتوى الحض ـ ـ ـ ـ ــاري للمكان (دولة متقدمة أم نامية)‪ ،‬وعلى‬
‫درجات الح اررة كعنصر مؤثر فى تقدير بعض معدالت األمان‪.‬‬
‫‪ 2 - 4 - 1‬اخلطوات الرئيسية فى املشروع‬
‫يمكن تلخيص الخطوات الرئيسية واألساسية للقيام باألعمال الكهربية فيما يلى‪:‬‬
‫‪ -1‬تحديد المتطلبات العامة للتصميمات الكهربية كما تم شرحه فى الجزء السابق من هذا الفصل‪.‬‬
‫‪ -2‬تقدير األحمال الكهربية‪ Load Estimation‬بصــورة مبدئية بناء على حســابات المســاحات (وتشــمل‬
‫تقدير أحمال اإلنارة‪ ،‬البرايز‪ ،‬التكييف‪ ،‬الصحى إلخ)‪ .‬وتشمل هذه المرحلة أيضا حساب الحمل الكلى‬
‫التقريبي باستخدام عوامل الطلب ‪ Demand Factors‬وعوامل التب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـاين ‪.Diversity Factors‬‬
‫وعموما فهذه الخطوة مهمة خاصــة لبدء إجراءات التعاقد والحصــول على تراخيص البناء من الهيئات‬
‫المعنية حيث تبدأ هذه اإلجراءات فى الغالب قبل االنتهاء من التص ـ ـ ـ ـ ـ ــميمات النهائية‪ .‬الحظ أننا لو‬
‫‪31‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫انتظرنا حتى تكتمل كافة المعلومات التفصيلية الخاصة بكافة عناصر المشروع (المتطلبات المعمارية‬
‫والميكانيكية واإلنشـ ـ ــائية وغيرها) فإن ذلك سـ ـ ــيكلفنا تأخي ار كبي ار‪ ،‬فالمعماري مثال لن يتمكن من تحديد‬
‫المس ـ ــاحات المطلوبة لألعمال الكهربية وأماكنها ومس ـ ــاراتها‪ ،‬كما سـ ـ ـيتأخر مهندس اإلنش ـ ــاءات الذى‬
‫يحتاج لمعرفة أماكن المعدات الثقيلة المتعلقة بالكهرباء‪ ،‬وهكذا كافة التخصـ ـص ــات األخرى‪ ،‬ومن هنا‬
‫لزم أن نكون قادرين على عمل تقدير مبدئي لألحمال إلى أن يتم مراجعة هذا التقدير خالل مراحل‬
‫المشروع المختلفة (تفاصيل ذلك تجدونه فى الفصل الثالث من هذا الكتاب)‪.‬‬
‫‪ -3‬تص ــميم أعمال اإلض ــاءة (كما فى الفص ــل الس ــابع من هذا الكتاب)‪ ،‬ووض ــع رموز وحدات اإلض ــاءة‬
‫(اللمبات والمفاتيح) على الرس ــم‪ ،‬وتحديد أماكن المخارج العامة (البرايز)‪ ،‬ووض ــع رموزها فى أماكنها‬
‫على الرسم‪.‬‬
‫‪ -4‬تص ـ ـ ــميم األعمال الكهربية ألحمال القوى مثل التكييف والمص ـ ـ ــاعد‪ ،‬مضـ ـ ــخات المياه ‪....،‬إلخ)‪ ،‬مع‬
‫وضـ ــع رموز مناسـ ــبة ألماكن كافة مخارج القوى الكهربية الالزمة لهذه األعمال‪ ،‬وهذا كله بالطبع يتم‬
‫بالتنسـ ـيق مع المهندس ــين المختص ــين فى هذه التخصـ ـص ــات‪ .‬الحظ أن الرموز المس ــتخدمة يجب أن‬
‫تكون رمو از قياسية (مثل الرموز األمريكية أو الرموز اإلنجليزية) ‪ ،‬وفى كل األحوال سواء استخدمت‬
‫رموز قياس ــية أو اس ــتخدمت بعض الرموز الغير قياس ــية فبجب أن توض ــح كافة الرموز داخل جداول‬
‫ا‬
‫توضيحية باللوحات ‪.Legend and abbreviations‬‬
‫‪ -5‬البدء فى حسـ ــابات الدوائر الفرعية ‪ ،Branch Circuits‬وتص ـ ــميم دوائرها‪ ،‬وهذه الدوائر الفرعية هى‬
‫الدوائر الكهربية التى تنتهى بأحمال (لمبات‪ ،‬مخارج عامة‪ ،‬مخارج قوى‪ ،‬الخ)‪ ،‬وتفاصيل ذلك تجدونه‬
‫فى الفصل الرابع من هذا الكتاب‪.‬‬
‫‪ -6‬تصنيف األحمال طبقا لطبيعتها (إنارة‪ ،‬قوى‪ ،‬هامة‪ ،‬حرجة‪ ،‬طوارئ‪ ،‬إلخ)‪.‬‬
‫‪ -7‬تجميع الدوائر الفرعية فى لوحات توزيع فرعية ‪ Panel Boards‬طبقا لطبيعة الحمل وتصــنيفه الذى‬
‫تم فى الخطوة السـ ـ ـ ــابقة‪ ،‬بحيث يتم مثال تجميع دوائر اإلنارة مثال بأنواعها المختلفة فى لوحات فرعية‬
‫منفصــلة مع تصــميم جداول حســابات لهذه اللوحات يأخذ فيها في االعتبار قواعد التصــميم األســاســية‬
‫(على سبيل المثال توازن األحمال باللوحات)‪.‬‬
‫‪32‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -8‬تصــميم دوائر المغذيات العمومية (وهى الدوائر الكهربية التى تنتهى بلوحة توزيع وليس بحمل محدد)‬
‫حيث تتم تغذية اللوحات الفرعية من لوحات أخرى عمومية ‪ ،Distribution Boards‬ويتم فى هذه‬
‫المرحلة تحديد أماكن اللوحات الفرعية والعمومية بدقة‪ .‬إلى أن نص ـ ـ ـ ـ ـ ــل إلى تص ـ ـ ـ ـ ـ ــميم لوحة التوزيع‬
‫الرئيسية (‪)MDB Main Distribution Board‬‬
‫‪ -9‬تصــميم المغذيات ومفاتيح الوقاية )‪ Feeders & CB (Circuit Breakers‬للوحات العمومية طبقا‬
‫لقواعد التصميم المتفق عليها وعمل جداول اللوحات العمومية‪.‬‬
‫‪ -10‬عمل مراجعات التص ــميم الض ــرورية (‪ )etc. ،Voltage Drop ،Short Circuit Study‬كما فى‬
‫الفصل الرابع من الكتاب‪ ،‬و الخطوات الخمسة من السابعة إلى الحادية عشرة مذكورة بالتفاصيل فى‬
‫الفصل الخامس من هذا الكتاب)‪.‬‬
‫‪ -11‬اعتماد نظام تغذية للوحات الكهربية بالمشـ ــروع ‪ Distribution System‬طبقا لطبيعة وأهمية المبنى‬
‫من خالل اإلجابة على عدد من األسئلة المهمة على سبيل المثال ‪ :‬هل يتم التغذية من مصدر واحد‬
‫أم مصدرين؟‪ ،‬ما حجم مولد الطوارئ إن وجد ؟ وكيف سيتم توصيله؟‪ ،‬وهكذا‪ .‬مع رسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـم ‪Single‬‬
‫‪ Line Diagram‬مبدئي للشبكة‪ .‬كما يتم تصميم منظومة األرضي الخاصة بالمشروع‪ ،‬وقد خصص‬
‫الفصل السادس لتفاصيل تصميم نظام األرضي‪.‬‬
‫‪ -12‬بالتوازي وبالتنسـ ــيق مع ما سـ ــبق يتم تصـ ــميم دوائر تغذية األنظمة المسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـاعدة الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Auxiliary‬‬
‫‪ ،Systems‬وهى أنظمة عديدة مثل ‪،Telephone ،Earthing ،Fire Fighting ،Fire alarm‬‬
‫‪. )etc ،Data Networks ،Antenna‬‬
‫‪ -13‬كتابة كراس ـ ـ ـ ـ ـ ـة الشروط والمواصف ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـات و عمل جداول الكمي ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـات‪ .‬مع العلم بأن جداول‬
‫الكميات ‪ Bill of Quantities, BOQ‬تكون في الغالب مقسمة إلى مجموعات مثل ‪ :‬جداول حصر‬
‫الكابالت – جداول حصــر اللوحات ‪ ،DBs‬والتي قد تتضــمن حصــر ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CBs‬المســتخدمة و عدد‬
‫الـدوائر التي يتم التحكم فيهــا من خالل هـذه اللوحـة أو تلــك و األحمــال المغــذاة من اللوحـة‪ .‬و هنــاك‬
‫أيضا جداول حصر أعمال الجهد المتوسط‪ ،‬و جداول حصر المعدات مثل عناصر اإلنارة (اللمبات‪،‬‬
‫و مفاتي ـــــــــــــ ـــ ــــ ـح ‪off /on‬إلخ) ‪ .‬وهناك أيضا جداول خاصة باألحمال مثل المكيفات‪ ،‬و المحركات‪،‬‬
‫وهذه بالطبع ليس الغرض منها وض ـ ـ ـ ــع أس ـ ـ ـ ــعار فى هذه الجداول وإنما ليرجع إليها مهندس الكهرباء‬
‫‪33‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫حين الحاجة‪ .‬و أخي ار جداول األنظمة المس ـ ــاعدة (التليفون – الداتا – الص ـ ــوتيات – أنظمة التلفزيون‬
‫– الخ) و يتم فيها حصـ ــر األعمال الخاصـ ــة بكل عنصـ ــر من هذه العناصـ ــر والتى فى الغالب تكون‬
‫بنظام المقطوعية‪.‬‬
‫و في كافة الجداول السـ ـ ـ ـ ـ ـ ــابقة تكون وحدة القياس هي العدد أو الطول‪ ،‬و في بعض الحاالت تكون وحدة‬
‫القياس لألعمال هي ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‪ Lump sum‬أو المقطوعية‪ ،‬و تعني أن المورد عليه أن يورد النظام المناسـ ــب‬
‫بكافة مشـ ـ ـ ــتمالته‪ ،‬ومن ثم لن تجد تفاصـ ـ ـ ــيل لهذه المعدات في جداول الحصـ ـ ـ ــر كما في جداول الحص ـ ـ ـ ــر‬
‫األخرى‪.‬‬
‫وعموما‪ ،‬فكافة الخطوات السـ ـ ـ ــابقة تفترض حتما أن يكون المهندس قد صـ ـ ـ ــار فى األسـ ـ ـ ــاس ملما بسـ ـ ـ ــمات‬
‫وخصـ ـ ـ ائص ومواص ـ ــفات العناص ـ ــر والمعدات الكهربية التى تس ـ ــتخدم فى كافة هذه الخطوات مثل الكابالت‬
‫والقواطع ‪ CBs‬ولوحات التوزيع ‪ DBs‬وغيرها‪ ،‬وهو ما سـ ــيتم شـ ــرحه بالتفصـ ــيل فى الفصـ ــل الثاني من هذا‬
‫الكتاب‪.‬‬
‫‪5-1‬‬
‫طرح املشروع للتنفيذ‬
‫فى البداية يقوم المالك بطرح العطاء ‪Tender‬على المقاولين الراغبين فى تنفيذ هذا المشـ ـ ـ ـ ـ ــروع (من خالل‬
‫إعالن بالصحف مثال)‪ .‬وبعده سيقوم عدد من المقاولين الراغبين فى المشاركة بشراء كراس ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــة‬
‫الش ـ ـ ـ ــ ـ ــ ـــ ــ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ــ ـ ـ ـروط ‪ Terms and Conditions‬والمواصفات الخاصة بالمشروع لدراستها ووضع أسعار فى‬
‫جداول الكميات ‪ BOQ‬الخاص ــة بالمش ــروع‪ ،‬ثم يتقدمون بعد ذلك إلى إدارة المش ــروع بمظروفين األول فنى‪،‬‬
‫والثاني مالي‪.‬‬
‫ويتم أوال فتح المظاريف الفنية من قبل إدارة المشـروع السـتبعاد المقاولين الذين قدموا فى عطاءاتهم عروضـا‬
‫غير مطابقة للمواص ـ ـ ــفات الفنية‪ ،‬ثم يتم عمل جلس ـ ـ ــة خاص ـ ـ ــة علنية لفتح المظاريف المالية لكافة المقاولين‬
‫الذين أجيزوا فنيا فى المرحلة السابقة‪ ،‬ليتم اختيار المقاول الذى قدم أقل سعر‪ ،‬ويسمى هذا األ سلوب بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫"مناقصة" ‪.Bidding‬‬
‫‪34‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫وأصــل هذا االســم أنه فى المناقصــات الحكومية إذا أرادت مثال الحكومة أن تشــترى شــيئا فإنها تشــتريه بناء‬
‫على أقل س ــعر في األس ــعار المعروض ــة‪ ،‬ولذا تس ــمى مناقص ــة‪ ،‬لكن هناك عملية عكس ــية تس ــمى المزايدة‪،‬‬
‫وهى عكس المناقصـ ـة أى تريد الحكومة أن تبيع ش ــيئا بأعلى س ــعر‪ .‬وهناك عملية ثالثة تس ــمى الممارسلللة‪،‬‬
‫ويتم فيها اختيار أقل س ـ ـ ـ ـ ـ ــعر لكن عن طريق الفص ـ ـ ـ ـ ـ ــال بين المتقدمين أو دعوة أهم العمالء من المقاولين‬
‫والحصــول بالفصــال بينهم على أقل ســعر دون مناقصــات‪ .‬وأخي ار‪ ،‬هناك عمليات األمر المباشللر‪ ،‬ويســتخدم‬
‫عند الحاجة لتنفيذ أعمال سريعة فى حدود مبالق معينة يحددها قانون الشركة أو القواعد الحكومية‪.‬‬
‫ويراعى أن تتم المناقصـ ـ ــات بأمانة وس ـ ـ ـرية حتى ال تتسـ ـ ــرب معلومات عن عطاء شـ ـ ــركة معينة إلى شـ ـ ــركة‬
‫أخرى‪ .‬وأحيانا يتم نوع من التالعب فى هذه المناقصـ ـ ــات بين الشـ ـ ــركات المشـ ـ ــتركة فيتم االتفاق مثالَ بينهم‬
‫على أن يتقدم الجميع بأسـ ــعار عالية جدا عدا شـ ــركة واحدة لضـ ــمان أن المناقصـ ــة تكون من نصـ ــيبها على‬
‫أن‪ -‬ترد لهم الجميل – فى مناقص ــة أخرى وهكذا‪ .‬وفى حالة اس ــتخدام هذا األس ــلوب الغير أمين يجب على‬
‫إدارة المشروع استبعاد هذه الشركات‪ ،‬وإعادة طرح هذه المناقصة مرة أخرى‪.‬‬
‫وبعد ترسللية المناقصــة على شــركة معينة فإن من مســئولية المالك أن يســلم "موقع العمل" للشــركة خاليا من‬
‫أى معوقات لتبدأ بالتنفيذ‪ .‬وعلى المقاول أن يقدم للم ــــــــــــــــــــــــالك خط للللللللللللللللللللللللاب ضمان ‪Letter of‬‬
‫‪ Guarantee‬بمبلق معين (يسـ ـ ــمى مبلق التأمين) ‪ Insurance‬وغالبا يكون خطاب الضـ ـ ــمان بقيمة حوالى‬
‫‪ %20 -10‬من قيمة المشـ ـ ـ ـ ــروع‪ ،‬و يتم حجز مبلغ التأمين هذا من حقوق المقاول فال تسـ ـ ـ ـ ــلم إليه إال بعد‬
‫انتهاء فترة الضـ ــمان المتفق عليها والتى تكون غالبا سـ ــنة كاملة‪ .‬وخالل هذه السـ ــنة تكون مسـ ــؤولية المقاول‬
‫إصـ ـ ــالح أى عطل دون مقابل‪ ،‬فإذا انتهت فترة الضـ ـ ــمان فمن حق المقاول اسـ ـ ــتالم مبلق التأمين المحجوز‬
‫لدى المالك‪ .‬وهذا المبلق الكبير المحتجز لدى المالك سيجعل المقاول حريصا على أن يتم العمل على أكمل‬
‫وجه حتى ال يحدث أى أعطال تتسبب فى تأخير رد هذا المبلق أو حدوث أى خصم منه‪.‬‬
‫وفى حالة المشروعات الكبيرة فغالبا يتفق المقاول الرئيسي مع عدد من الشركات األصغر والمتخصصة فى‬
‫أعمال محددة كنظم اإلنذار أو الصحى أو الكهرباء وخالفه ويسمى هذه الشركات بمقاولي الباطللللللللللللللللللللللللللللللللن‬
‫‪.Sub-Contractor‬‬
‫أشــير هنا أيضــا إلى أنه وأثناء تنفيذ المشــروع يقوم المقاول من فترة ألخرى‪ ،‬وكلما انتهى من جزء محدد من‬
‫المشروع‪ ،‬بتقديم ما يسمى "مدتخلصات"‪ ،‬حيث يدون فيها حجم األعمال التى أنجزها حتى تاريخه‪ ،‬و يمكن‬
‫‪35‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫بعد اســتالم مهندس الموقع لهذه األعمال منه أن يصــرف له القيمة المالية لهذه المســتخلصــات حتى يســاعد‬
‫المقاول فى استكمال عمله‪.‬‬
‫‪ 1 - 5 - 1‬ما هى املستخلصات؟‬
‫في بداية أي مش ــروع يتم ص ــرف دفعة مقدمة للمقاول يص ــرفها له المالك بعد التعاقد مباشـ ـرة‪ ،‬و تكون قيمة‬
‫تلك الدفعة محددة بالعقد (غالبا ‪ %10‬من إجمالي قيمة العقد)‪ ،‬و الض ــامن في هذا األمر أن المقاول يس ــلم‬
‫للمالك في المقابل خطاب ض ــمان بنكي بنفس قيمة الدفعة المقدمة ليض ــمن للمالك حس ــن النية‪ ،‬و يس ــتطيع‬
‫المالك "تســييل" خطاب الضــمان – أي صــرفه من البنك – في أي وقت إذا اســتشــعر عدم جدية المقاول في‬
‫تنفيذ المشروع‪ ،‬وبالتالي فالمالك لم يخسر شيء بتقديم هذه الدفعة المقدمة قبل تنفيذ أي عمل‪.‬‬
‫بعد ذلك يتم ص ـ ـ ـ ـ ـ ــرف دفعات (متغيرة) للمقاول من قبل المالك نظير األعمال التي تم تنفيذها بالفعل و تم‬
‫تسـ ـ ـ ـ ـ ــليمها بالمشـ ـ ـ ـ ـ ــروع‪ ،‬و تحدد قيمة تلك الدفعات من خالل عمل مسـ ـ ـ ـ ـ ــتخلصـ ـ ـ ـ ـ ــات دورية يقدمها المقاول‬
‫لالستشاري للمراجعة و االعتماد و توجيه المالك بالصرف و يطلق عليها مستخلصات جارية‪.‬‬
‫المســتخلصــات هي جداول يذكر فيها البنود التي تم تنفيذها ووحدة قياســها وكميتها ونســبة الصــرف‪ .‬وينبغي‬
‫أن تكون األعمال المذكورة بالمستخلص الجاري قد تم تسليمها بالفعل الستشاري المشروع‪ .‬و المستخلصات‬
‫وثيقة حســابات تراكمية‪ ،‬بمعني أنه في كل مســتخلص يتم ذكر ما تم ذكره في المســتخلصــات الســابقة له في‬
‫الخانة المخص ـ ـصـ ــة للكميات السـ ــابقة‪ ،‬أما األعمال المسـ ــتجدة فيتم ذكرها في الخانة المخص ـ ـصـ ــة للكميات‬
‫الحالية‪ ،‬أي أن كل مسـ ـ ـ ــتخلص هو يعبر عن األعمال التي تمت بالفعل منذ بداية المشـ ـ ـ ــروع و حتى تاريخ‬
‫تقديم المسـ ــتخلص و يكون إجمالي قيمة األعمال بكل مسـ ــتخلص هو عبارة عن إجمالي قيمة األعمال التي‬
‫تم تنفيذها بالمشـ ـ ـ ــروع منذ بدايته‪ ،‬و لكن يتم خصـ ـ ـ ــم المبالق المالية التي تم صـ ـ ـ ــرفها سـ ـ ـ ــابقا بمعرفة قسـ ـ ـ ــم‬
‫الحسابات لمعرفة المبلق المستحق للصرف‪.‬‬
‫‪ 2 - 5 - 1‬إدراج التشوينات يف املستخلصات‬
‫التشوينات هي المواد الخام ‪Raw Material‬التي تكون مخزنة داخل الموقع تمهيدا الستخدامها في أعمال‬
‫اإلنشاءات‪ ..‬و منها ما تكون تكلفته كبيرة جدا مثل كابالت الكهرباء و خالفه‪ ،‬فمن الممكن أن تكون هناك‬
‫مواد خام مشونة داخل الموقع تقدر تكلفتها بالماليين‪ ،‬لذلك فإنه في كثير من األحيان يطلب المقاول دفعة‬
‫مالية من المالك نظير وجود تلك التشوينات في الموقع لحين استخدامها و يتم إدراج تلك التشوينات في‬
‫‪36‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫المستخلصات بالكيفية المتفق عليها في التعاقد ‪.‬غالبا يكون االتفاق بين المالك و المقاول على أن يتم‬
‫احتساب نسبة صرف التشوينات في المستخلصات (‪ %75‬مثال من سعر المواد الخام نفسها)‪ .‬مع مالحظة‬
‫أنه يتم احتساب التشوينات ذات التكلفة المرتفعة فقط مثل الكابالت‪.‬‬
‫‪ 3 - 5 - 1‬االستقطاعات من املستخلصات ‪:‬‬
‫سبق وأن أشرنا إلى أن إجمالي قيمة كل مستخلص تعبر عن إجمالي قيمة كل األعمال التي تم تنفيذها‬
‫بالمشروع منذ بدايته و حتى تاريخ عمل المستخلص‪ ،‬و لمعرفة المبلق المستحق للصرف للمقاول فينبغي أن‬
‫نشير أيضا إلى االستقطاعات ‪ Cuts‬التي يتم خصمها من كل مستخلص للحصول على ما يسمى بصافي‬
‫المبلق المستحق للصرف‪ .‬وهذه االستقطاعات تشمل‪:‬‬
‫‪ .1‬خصم نسبة الممارسة إن وجدت (نسبة التخفيض التى تم االتفاق عليها بجلسة الممارسة)‬
‫‪ .2‬خصم الضرائب و التأمينات (يتم تقديرها بمعرفة قسم اإلدارة المالية لدى المالك)‪.‬‬
‫‪ .3‬خصم نسبة الدفعة المقدمة من كل مستخلص (‪ %10‬من قيمة المستخلص وتعرف أيضا بنسبة التعلية)‬
‫حتى يتم استردادها بالكامل مع المستخلص الختامي‪ ،‬وبالتالي يصبح خطاب الضمان الذى قدمه المقاول‬
‫هو المبلق المتبقى بالكامل لضمان التزام المقاول بعمل اإلصالحات خالل سنة الضمان بعد انتهاء‬
‫المشروع‪.‬‬
‫‪ .4‬وهناك خصومات ال ترد ولكن تورد إلى الجهات الرسمية فى البالد والمقصود بها ضرائب المبيعات‬
‫وضرائب األرباح التجارية والصناعية والتأمينات االجتماعية على المقاولة وما فى حكمهم‪.‬‬
‫‪ .5‬وهناك نوع آخر من الخصومات التى ال ترد وتكون بمثابة تخفيض للمبالق المستحق صرفها والمقصود‬
‫بها المبالق المخصومة بشكل نهائى من المستخلصات مثل غرامات التأخير فى تسليم األعمال‪ ،‬وغرامات‬
‫عدم الحفاظ على إجراءات السالمة فى الموقع‪ ،‬وكل ما يستجد من غرامات على نفس الشكل‪ .‬وبالطبع‬
‫سيتم خصم ما سبق صرفه من دفعات مالية للمقاول‪.‬‬
‫‪37‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪6-1‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫دراس ة وحتليل أسعار العطاءات ‪BIDDING ANALYSIS‬‬
‫تعتبر عملية د ارس ــة العطاءات ‪ Tenders‬هى محور أعمال المقاوالت‪ ،‬واألس ــاس القوى الذى يمكن المقاول‬
‫من االسـ ـ ـ ــتمرار في السـ ـ ـ ــوق والنمو من خالل الربح الذى يقدره المقاول فى عطائه ويحاول جاهدا أن يحققه‬
‫أثناء تنفيذه للمشـ ـ ـ ــروع‪ .‬وعموما وفى كثير من األحوال فإن قوة ونجاح شـ ـ ـ ــركة المقاوالت عادة يقاس بمقدار‬
‫نجاح هذه الشركة فى عملية دراسة العطاءات وخاصة عندما تشتد المنافسة فى سوق المقاوالت‪.‬‬
‫‪ 1 - 6 - 1‬مراحل القرار لدخول العطاء‬
‫أ ‪ -‬المسـ ــتوى األول ‪:‬تتخذ إدارة الشـ ــركة القرار المبدئي لدخول العطاء بعد اإلعالن عنه أو الحصـ ــول على‬
‫دعوة لتقديم عرض‪ ،‬ويكون ذلك بناء على معرفة بعض المعلومات المبدئية عن المشروع مثل ‪:‬‬
‫•‬
‫طبيعة ونوع األعمال المطلوب تنفيذها‪.‬‬
‫•‬
‫مكان المشروع (فى الداخل ‪ /‬فى خارج البالد) ‪.‬‬
‫•‬
‫أى شروط جوهرية أخرى‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫مدى توافر الخبرة فى هذا المجال‪.‬‬
‫إمكانيات وسمعة كل من االستشاري والعميل‪.‬‬
‫وبعد اتخاذ القرار المبدئي بالدخول فى العطاء تأتى المرحلة التالية‪.‬‬
‫ب ‪ -‬المس ــتوى الثاني ‪:‬بعد الحص ــول على مس ــتندات العطاء تزداد كمية البيانات والمعلومات المتاحة عن‬
‫المسـ ــتوى السـ ــابق وبالتالي يمكن اتخاذ قرار االسـ ــتمرار فى الد ارسـ ــة والبدء في حسـ ــاب التكاليف الفعلية من‬
‫عدمه (انظر المزيد من التفاصيل عن دراسة العطاءات في القسم ‪ 7-1‬التالى)‪.‬‬
‫ج ‪ -‬المسـ ـ ــتوى الثالث ‪ :‬يتم الوصـ ـ ــول له بعد االنتهاء من عملية تحليل وتقدير التكاليف حيث يكون القرار‬
‫بتقديم العطاء من عدمه‪ ،‬وفى هذه المرحلة يكون القرار فى يد اإلدارة العليا التى تكون لها رؤية اسـ ــتراتيجية‬
‫فى التقدم للعطاء‪.‬‬
‫‪38‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪7-1‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫خطوات دراس ة العطاءات‬
‫تمر عملية دراسة العطاءات لمشروع ما بخطوات متعددة منها‪:‬‬
‫‪ .1‬عمل تقرير عام عن المش ــروع وذلك لتمكين اإلدارة العليا من تحديد مدى إمكانية الدخول فى العطاء‬
‫من عدمه‪.‬‬
‫‪ .2‬الحصــول على أســعار المواد فى المشــروع وذلك من الموردين وكذلك الحصــول على عروض أســعار‬
‫من مقاولي الباطن فى حالة النية فى إسناد بعض األعمال لهم‪.‬‬
‫‪ .3‬زيارة موقع العمل ‪ ،Site Visit‬وكذلك المناطق المحيطة به والحصول على المعلومات الخاصة عن‬
‫الموقع والتى تؤثر فى تنفيذ العقد‪.‬‬
‫‪ .4‬إعداد طريقة التنفيذ المقترحة للمشـ ـ ـ ـ ـ ــروع وعمل برنامج زمنى ابتدائى وتحديد احتياجات المشـ ـ ـ ـ ـ ــروع "‬
‫معدات ‪ -‬خامات ‪ -‬عمالة ‪ -‬مقاولي الباطن "‬
‫‪ .5‬عمل التخطيط العام للموقع وتحديد التجهيزات واإلنشاءات المؤقتة المطلوبة للمشروع وعمل التصميم‬
‫الالزم لهذه التجهيزات " مكاتب ‪ -‬مخازن ‪ -‬أسـ ـ ـوار ‪ -‬طرق ‪ -‬إعاش ـ ــة ‪ -‬مظالت س ـ ــيارات‪ ،‬دورات‬
‫مياه ‪...،‬الخ‪.‬‬
‫‪ .6‬عمل قائمة بالخدمات المطلوبة للمشــ ـ ـ ــروع أثناء مراحل تنفيذه المختلفة " خطوط الكهرباء والتليفونات‬
‫المؤقتة ‪ -‬خطوط المياه المؤقتة ‪ -‬خطوط الصرف الصحى المؤقتة‪ ...‬الخ "‬
‫‪ .7‬عمل الهيكل التنظيمى للمشـ ـ ـ ــروع وتحديد الوظائف اإلش ـ ـ ـ ـرافية المختلفة أثناء مراحل تنفيذ المشـ ـ ـ ــروع‬
‫المختلفة " مدير المشــروع ‪ -‬مدير التنفيذ ‪ -‬المحاســب ‪ -‬أمين المخزن ‪ -‬مراقب البوابة ‪ -‬المشــرفين‬
‫الفنيين‪...‬الخ "‪.‬‬
‫‪ .8‬مراجعة الرســومات المعمارية واإلنشــائية للمشــروع مراجعة سـريعة للتحقق من ســالمة التصــميم وكذلك‬
‫مراجعة قوائم الكميات ‪ Bill of Quantities‬للتحقق من حصر الكميات‪.‬‬
‫‪ .9‬تقدير التكاليف المباشرة للمشروع " عمالة ‪ -‬معدات ‪ -‬خامات ‪ -‬مقاولي الباطن "‬
‫‪39‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪ .10‬تقدير التكاليف غير المباشرة للمشروع والخاصة بمصاريف ومستلزمات الموقع حسب ما جاء بالبنود‬
‫السابقة‪.‬‬
‫‪ .11‬مراجعة ودراسة الشروط المالية المتوقعة فى العقد وكذلك الشروط المالية الخاصة بالموردين ومقاولي‬
‫الباطن وعمل برنامج تدفقات نقدية للعطاء للتنبؤ باألعباء التمويلية للمش ــروع على مدار فترات تنفيذه‬
‫المختلفة‪.‬‬
‫‪ .12‬تقدير المصــروفات العمومية ‪ General Overhead‬حســب ســياســة الشــركة وحســب ظروف وموقع‬
‫المشروع على خريطة عمل الشركة‪.‬‬
‫‪ .13‬إعداد تقرير عن أنواع المخاطر المحتملة للمشروع " ‪" Risk assessment‬‬
‫‪ .14‬أحيانا يقوم المالك أو االستشاري بفرض نوعيـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـة معين ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـة من مقاولي الباط ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـن‬
‫(‪ )Nominated Sub Contractor‬لكى يقوموا بتنفيذ بنود محددة فى المش ـ ـ ـ ـ ـ ــروع‪ .‬وبالتالى فالبد‬
‫لمحلل األس ــعار أن يقوم بتحديد البنود (أو أجزاء من البنود) التى س ــيتم إس ــنادها لهذه النوعية تحديدا‬
‫من مقاولي الباطن واالستقرار على أفضل العروض الممكنة‪.‬‬
‫ويمكن تلخيص أهم البنود التى تحسم مشاركة الشركة فى هذا العطاء من عدمه فيما يلى‪:‬‬
‫•‬
‫قيمة الدفعة المقدمة‪.‬‬
‫•‬
‫قيمة دفعة التشوينات‪.‬‬
‫•‬
‫مدة اعتماد المستخلص‪.‬‬
‫•‬
‫مدة سداد المستخلص‪.‬‬
‫•‬
‫حجم اإلعفاءات الجمركية‪.‬‬
‫•‬
‫حجم الموافقات االستيرادية‪.‬‬
‫•‬
‫عملة المستخلص (جنيه‪/‬دوالر)‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تكلفة تجهيزات الموقع‪.‬‬
‫قيمة التأمين المحتجز‪.‬‬
‫وجود اإلعفاء الضريبي ‪ Tax exemption‬من عدمه‪.‬‬
‫قيمة خطابات الضمان‪.‬‬
‫‪40‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وفيما يلى نعرض لبعض المهام التى يقوم بها محلل األسعار وذلك بصورة أكثر تفصيال ‪:‬‬
‫‪ 1 - 7 - 1‬التخطيط للمواد اخلام‬
‫تمثل المواد الخام ‪ %50‬من تكلفة المشـ ـ ـ ـ ــروع‪ ،‬ولذا يجب على محلل العطاءات أن يقوم بتخطيط ود ارسـ ـ ـ ـ ــة‬
‫توريد هذه المواد بهدف تحقيق‪:‬‬
‫•‬
‫مطابقة الخامات الموردة للمواصفات المطلوبة‪.‬‬
‫•‬
‫التوريد بالمعدالت المناسبة لبرنامج تنفيذ األعمال‪.‬‬
‫•‬
‫الحصول على الخامات بأقل التكاليف الممكنة‪.‬‬
‫‪ 2 - 7 - 1‬حساب تكلفة املعدات‬
‫تحتاج شركة المقاوالت عند دراسة قرار دخول أى مشروع أن تحسم أوال حجم توافر المعدات المطلوبة لتنفيذ‬
‫هذا المش ـ ـ ـ ـ ـ ــروع‪ ،‬فبعض هذه المعدات قد ال تكون مملوكة للش ـ ـ ـ ـ ـ ــركة‪ ،‬والبعض قد يكون موجودا لكن بكمية‬
‫وأعداد ال تناس ـ ـ ـ ـ ــب مدة التنفيذ المطلوبة‪ .‬وعلى محلل أس ـ ـ ـ ـ ــعار العطاءات أن يقارن بين أس ـ ـ ـ ـ ــلوبين فى هذه‬
‫النقطة‪:‬‬
‫•‬
‫حساب تكلفة التملك لهذه المعدات‪.‬‬
‫•‬
‫حساب تكلفة التأجير‪.‬‬
‫وفى كال الحالتين ســيحتاج لد ارســة تكلفة التشــغيل والصــيانة واإلهالك حتى يأخذ القرار المناســب إما بالشـراء‬
‫أو التأجير إن لم تكن الشركة تملك بالفعل هذه المعدات‪.‬‬
‫‪ 3 - 7 - 1‬حساب مصاريف ومستلزمات املوقع ‪Site Overheads‬‬
‫وهذه المهمة تشمل ‪:‬‬
‫•‬
‫المرتبات واألجور للعاملين بالمشروع‪.‬‬
‫•‬
‫تجهيزات ومصاريف الموقع‪.‬‬
‫•‬
‫تسهيالت وخدمات الموقع‪.‬‬
‫•‬
‫مصاريف سفر وضيافة‪.‬‬
‫‪41‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫متنوع ـ ـ ـ ـ ــات‪.‬‬
‫‪ 4 - 7 - 1‬حساب املصروفات العمومية ‪General Overhead‬‬
‫وهذا البند يشمل ‪:‬‬
‫•‬
‫األجور للعاملين فى إدارة الشركة‪.‬‬
‫•‬
‫القيم اإليجارية إلدارات ومباني الشركة‪.‬‬
‫•‬
‫وسائل االنتقال‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫الطاقة المستهلكة‪ ،‬اإلمداد والتغذية بالمياه‪.‬‬
‫المخازن العمومية‪.‬‬
‫تكاليف دراسة العطاءات‪.‬‬
‫التأمينات الصحية‪.‬‬
‫‪ 5 - 7 - 1‬حساب األعباء املالية ‪Finance Cost‬‬
‫بالطبع كثير من شـ ـ ــركات المقاوالت تحتاج لقروض من البنوك عند تنفيذ مشـ ـ ــروع كبير‪ ،‬ومن هنا يضـ ـ ــاف‬
‫بنود أخرى للمصروفات تشمل ‪:‬‬
‫•‬
‫أعباء التمويل من البنوك‪.‬‬
‫•‬
‫تكلفة تثبيت السعر‪.‬‬
‫•‬
‫الضرائب والرسوم والدمغات ومصاريف خطابات الضمان‪.‬‬
‫‪ 6 - 7 - 1‬حساب اهلامش ‪Mark Up‬‬
‫وهو عبارة ع ن نسـ ـ ــبة من إجمالي التكاليف المباش ـ ـ ـرة وغير المباش ـ ـ ـرة يتم تحديده بمعرفة اإلدارة العليا وبناء‬
‫على بيانات وتقارير محلل األسـ ــعار وإدارة العطاءات بالشـ ــركة وأي مصـ ــادر أخرى للمعلومات‪ .‬ويتكون من‬
‫التال ــى‪:‬‬
‫•‬
‫المخاطرة‬
‫•‬
‫الربح‬
‫•‬
‫االحتياطي‬
‫‪42‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ومن المتعارف عليه أن هناك عناص ـ ــر كثيرة يض ـ ــعها المقاول (أو ش ـ ــركة المقاوالت) فى اعتباره عند تحديد‬
‫هامش الربح فى مرحلة تسعير العطاء وهى على سبيل المثال وليس الحصر‪:‬‬
‫•‬
‫نوع المشروع ومدته ومكانه‪.‬‬
‫•‬
‫المنافسين وقوتهم ونوعيتهم وجنسيتهم‪.‬‬
‫•‬
‫خبرة الشركة فى النوعيات المماثلة للمشروعات‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫االستشاري والمصمم والمستخدم‪.‬‬
‫مدى توافر المعدات والتكنولوجيا والعمالة المطلوبة فى المشروع‪.‬‬
‫مدى االحتياج لهذا المشروع‪.‬‬
‫‪ 7 - 7 - 1‬عمل دراسة عن تقدير املخاطر‬
‫يخضــع كل مشــروع لنســبة إضــافي ة للمخاطر غير المحســوبة والعوامل المؤثرة فى تحديد قيمة المخاطرة‪ ،‬من‬
‫قبيل‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫مكان المشروع (محلى أم فى دولة أخرى)‪.‬‬
‫االستشاري والخبرة السابقة فى التعامل معه‪.‬‬
‫الخبرة السابقة فى التعامل مع المالك‪.‬‬
‫مدى االس ـ ــتقرار السـ ــياسـ ــي واالقتصـ ــادي وثبات ووضـ ــوح وش ـ ــفافية قوانين النقد واالسـ ــتيراد والعمل‬
‫والجمارك والضرائب والتجارة والهجرة فى الدولة التى يقع فيها المشروع‪.‬‬
‫ويكفى هنا أن تعلم أن مئات من شركات المقاوالت تعرضت لما يشبه اإلفالس بعد قرار تعويم الجنيه فى ‪3‬‬
‫نوفمبر ‪ ،2016‬فلو كان مثال تقدير الشــركة لش ـراء معدات أو خامات هو مليون دوالر‪ ،‬فإن هذا المبلق كان‬
‫يس ـ ـ ــاوى ‪ 8‬مليون جنيه يوم ‪ 2‬نوفمبر فص ـ ـ ــار تقريبا ‪ 20‬مليون جنيه يوم ‪ 3‬نوفمبر ‪ .!!2016‬فض ـ ـ ــال عن‬
‫تغير قوانين االستثمار والضرائب بين عشية وضحاها‪.‬‬
‫‪ 8 - 7 - 1‬ما هى مصادر املعلومات هلذه املهام؟‬
‫واإلجابة المختص ـ ـ ـ ـرة‪ :‬أنه يتم تحديد سـ ـ ـ ــعر تنفيذ كل بند فى قوائم الكميات للمشـ ـ ـ ــروع بناءا على مصـ ـ ـ ــادر‬
‫المعلومات التالية‪:‬‬
‫‪43‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫عروض األسعار الحالية‪.‬‬
‫•‬
‫عروض األسعار السابقة‪.‬‬
‫•‬
‫القوائم الدورية بأسعار المواد‪.‬‬
‫•‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫أسعار المصنعيات‪.‬‬
‫‪8-1‬‬
‫مناذج جلداول احلصر‬
‫ونختم هذا الفصل بنموذج لبعض الفئات في جداول حصر الكميات‪.‬‬
‫‪44‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪45‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪46‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪47‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫والمثال التالى لحصر الكميات المستخدمة في أعمال الشبكة الكهربية الخارجية‬
‫وأعمال الـــ ‪ Land Scape‬ألحد المشاريع‪:‬‬
‫‪48‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪49‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪50‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪51‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪Conceptual Design‬‬
‫يشللللللتمل أسللللللس التصللللللمي المبدئى ‪ )Conceptual Design‬لمنظومة القوى الكهربية على األعمال‬
‫التالية‪:‬‬
‫•‬
‫دراسة تقديرية لألحمال (راجع الفصل الثالث)‬
‫•‬
‫د ارس ـ ــة عن أس ـ ــلوب التغذية (ش ـ ــبكات الض ـ ــغط المتوس ـ ــط‪ ،‬الموزع الرئيس ـ ــي‪ ،‬لوحات تغذية حلقية‪،‬‬
‫•‬
‫معالم شبكات الضغط المنخفض التي ستستخدم (لوحات رئيسية‪ ،‬وفرعية‪ ،‬إنارة‪ ،‬كابالت الخ)‪.‬‬
‫•‬
‫أسس تصميم اإلنارة الخارجية (طرق داخلية‪ ،‬زراعة‪ ،‬وجهات)‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫لوحات توزيع‪ ،‬كابالت الخ)‪.‬‬
‫معالم تصميم اإلنارة الداخلية‪.‬‬
‫مخارج القوى العادية‪.‬‬
‫التغذية الداخلية‪.‬‬
‫•‬
‫تغذية المعدات الميكانيكية (معدات التكييف‪ ،‬طلمبات المياه‪ ،‬طلمبات الحريق‪ ،‬سخانات المياه)‪.‬‬
‫•‬
‫مصادر التغذية االحتياطية‪.‬‬
‫•‬
‫أنظمة األرضي والحماية من الصواعق‪.‬‬
‫وفيما يلى عرض لنموذج لدراسة ‪.Conceptual Design‬‬
‫‪ -1‬امل كونات الرئيسية فى م نظومة التغذية للمشروع‬
‫سـ ــيتم تغذية المشـ ــروع بالجهد المتوسـ ــط (‪ )50Hz ،22kV‬عن طريق عدد ‪ 9‬موزعات جهد متوسـ ــط سـ ــعة‬
‫‪ ،30 MVA‬داخل أرض المشــروع‪ ،‬ويتم تغذيتهم من محطة خاصــة بشــركة توزيع الكهرباء (‪)220/22 kV‬‬
‫خارج حدود المشروع‪.‬‬
‫‪52‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫محطات ش ـ ــركة نقل وتوزيع الكهرباء المصـ ـ ـرية س ـ ــوف تقوم بتغذية األحمال عن طريق الموزعات الخاص ـ ــة‬
‫بالمشروع‪ ،‬باإلضافة إلى محطات التوزيع الفرعية (غرف المحوالت) التي تحتوي علي وحدة التغذية الحلقية‪،‬‬
‫ومحول توزيع القوي‪ ،‬ولوحــة توزيع جهــد منخفض رئيسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـيــة والتي تقوم بتغــذيــة كهربــاء الجهــد المنخفض‬
‫الشترطات شركة الكهرباء‪.‬‬
‫ا‬
‫للعمارات السكنية والفيالت وجميع استخدامات المشروع طبقا‬
‫صورة توضيحية لموزن الجهد المتوسط‬
‫(راجع تفاصيل األجزاء التالية في هذا البند في الفصل الثانى من هذا الكتاب)‬
‫‪ 2 - 1‬وحدة تغذية حلقية جهد متوسط‬
‫يتم اســتخدام وحدات التغذية الحلقية (‪ )Ring Main Unit, RMU‬من النوع ‪ SF6‬طبقا الشــتراطات شــركة‬
‫توزيع الكهرباء المختصة بالمشروع ومكوناتها كالتالى‪:‬‬
‫•‬
‫مفتاح من النوع الفاصل عن الحمل (‪ )LBS‬قدرة ‪ 630‬أمبير لدخول الشبكة‪.‬‬
‫•‬
‫مفاتيح من النوع الفاصل عن الحمل (‪ )LBS‬قدرة ‪ 630‬أمبير لخروج الشبكة‪.‬‬
‫•‬
‫مفاتيح من النوع الفاصـ ـ ــل عن الحمل (‪ )LBS‬قدرة ‪ 400‬أمبير مع مصـ ـ ــهر (على حسـ ـ ــب سـ ـ ــعة‬
‫المحول) و أجهزة القياس وملحقاتها‪.‬‬
‫•‬
‫مفتاح من النوع الفاصل عن الحمل (‪ )LBS‬قدرة ‪ 630‬أمبير احتياطي‪.‬‬
‫•‬
‫وحدة ربط ‪ RTU‬للتحكم فى الوحدة الحلقية من خالل الشبكة الذكية للمشروع‪.‬‬
‫‪53‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫صورة توضيحية لوحدة التغذية الحلقية ‪Ring Main Unit‬‬
‫‪ 3 - 1‬حموالت توزيع القوى‬
‫تركــب محوالت التوزيع من النوع الجــاف جهــد ‪ 50Hz ،22/0.38 kV‬مزودة بملفــات األلومنيوم وجهــاز‬
‫تغيير نســبة التحويل فى حدود ‪ %2.5 ±‬ومزود بأجهزة الحماية ومبينات الح اررة ومزود بمراوح للتهوية على‬
‫أن يتم توصــيل مخارج الجهد المتوســط بالقاطع الموجود فى لوحة توزيع الجهد المتوســط عن طريق كابالت‬
‫الضـ ــغط المتوسـ ــط‪ .‬ويتم توصـ ــيل مخارج الجهد المنخفض ببارات نحاسـ ــية مغلفة (‪ )Bus duct‬ذات سـ ــعة‬
‫تتناسب مع سعة المحول‪ .‬وتوصل من الناحية األخرى بدخول لوحات توزيع الجهد المنخفض‪.‬‬
‫ســوف يتم اســتخدام محوالت من النوع الجاف بقدرة ‪ ،500 kVA‬أو ‪ 1000 kVA‬بنســبة تحميل للمحول ال‬
‫تتعدى ‪ %90‬من القدرة الفعلية للمحول طبقا الشتراطات شركة توزيع الكهرباء بالمنطقة‪.‬‬
‫‪54‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫صورة توضيحية لمحوالت التوزيع من النوع الجاف‬
‫‪ 4 - 1‬لوحات توزيع جهد منخفض رئيسية‪:‬‬
‫وتس ـ ــتخدم لتوزيع الطاقة إلى ص ـ ــناديق توزيع الجهد المنخفض لقطع األ ارضـ ـ ـي للعمارات الس ـ ــكنية وإض ـ ــاءة‬
‫الشوارع وتتكون من‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫مفتاح قاطع أوتوماتيكي من النوع الهوائى (‪ )ACB‬بسعة تتناسب مع سعة المحول المتصل به‪.‬‬
‫مجموعة بارات نحاس مركب عليها عدد مناس ــب من الفيوزات‪ ،‬أو قواطع رئيس ــية بس ــعات تتناس ــب‬
‫مع األحمال المطلوب تغذيتها طبقا الشتراطات شركة توزيع الكهرباء‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫مجموعة أجهزة الحماية والوقاية والقياس‪.‬‬
‫مجموعة لمبات بيان‪.‬‬
‫صورة توضيحية لنموذج محطات التوزيع والمكونات الرئيسية للمحطة‬
‫‪55‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 5 - 1‬صناديق توزيع اجلهد املنخفض‪:‬‬
‫وتستخدم لتوزيع الطاقة إلى قطع األراضى للفيالت أو المباني الخدمية وتتكون من‪:‬‬
‫•‬
‫عدد من المصهرات للدخول والخروج بسعات تتناسب مع أحمال كل مبنى‪.‬‬
‫•‬
‫وهى تكون طبقا الش ـ ـ ـ ـ ـ ــتراطات ش ـ ـ ـ ـ ـ ــركة توزيع الكهرباء وهى كما هو متوقع نوعين طبقا لألحمال‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫مجموعة بارات نحاس ويوصل عليها الكابالت الداخلة الرئيسية مباشرة‪.‬‬
‫كاآلتي‪-:‬‬
‫صندوق توزيع سعة ‪ 100‬ك‪.‬ف‪.‬أ (‪ 250‬أمبير)‪.‬‬
‫صندوق توزيع سعة ‪ 200‬ك‪.‬ف‪.‬أ (‪ 400‬أمبير)‪.‬‬
‫صورة توضيحية لصندوق توزيع‬
‫‪ 6 - 1‬مولدات الطوارئ الديزل‬
‫التى تعمل تلقائيا عند انقطاع التيار وبقدرات تغطى األحمال المهمة واألسـ ـ ـ ــاسـ ـ ـ ــية وتتكون من النوع الثابت‬
‫على كمرات حديدية‪ ،‬تبريد ماء‪ ،‬مزودة بخزان وقود بس ـ ـ ـ ـ ــعة ‪ 8‬س ـ ـ ـ ـ ــاعات وأجهزة الحماية واإلنذار وعدادات‬
‫القراءة‪ .‬وفيما يلى األحمال األساسية التى سوف توصل على المولدات‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫مضخات الحريق‪.‬‬
‫مضخات المياه والمجارى‪.‬‬
‫أنظمة التهوية والحريق (‪.(SMOKE FANS‬‬
‫‪56‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫•‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫أحمال التيار الخفيف المطلوب تغذيتها من أحمال الطوارئ‪.‬‬
‫بعض أحمال اإلنارة والقوى داخل المباني أو فى الموقع العام للمشروع‪.‬‬
‫صورة توضيحية للمولدات الكهربية المستخدمة بالمشروع‬
‫‪ 7 - 1‬وحدة عدم انقطاع القدرة الكهربي ة ( ‪) UPS‬‬
‫س ـ ـ ـ ـ ـ ــيتم تركيب وحدة عدم انقطاع القدرة الكهربية )‪ (UPS‬لتغذية األحمال الحرجة التي ال يمكن أن تنقطع‬
‫الكاميرت ‪ -‬أنظمة األمن والسالمة‪)......‬‬
‫ا‬
‫عنها الكهرباء كأحمال التيار الخفيف (شبكة المعلومات – شبكة‬
‫على أن تكون القدرة الكهربية للنظام كافية الستيعاب تلك األحمال لمدة ‪ 15‬دقيقة‪.‬‬
‫صورة توضيحية لوحدة عدم انقطاع القدرة الكهربية (‪)UPS‬‬
‫‪57‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪ -2‬أنظمة توزيع الكهرباء داخل امل باني ال سكنية ‪:‬‬
‫‪ 1 - 2‬ال مباني الدكنية متوسطة اال رتفان‬
‫يتم نقل القدرة الكهربية من اللوحة الرئيسـ ـ ـ ــية للمحول بالدور األرض ـ ـ ـ ـي إلى لوحة رئيسـ ـ ـ ــية عمومية‬
‫داخل غرفة الكهرباء التي يتم من خاللها تغذية الصـ ـ ـ ـ ـ ـ ـواعد الكهربية الخاصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــة بتغذية الوحدات‬
‫الس ـ ــكنية‪ ،‬علي أن يتم تقس ـ ــيم تلك الصـ ـ ـواعد إلى عدة مجموعات حيث يختص كل ص ـ ــاعد بتغذية‬
‫عدد محدد من الوحدات السكنية باألدوار المختلفة بصوره أفقية‪.‬‬
‫‪ 2 - 2‬ال مباني الدكنية شاهقة اال رتفان‬
‫المقترح األول ‪:‬‬
‫سـ ـ ـيتم االعتماد علي محطة خاص ـ ــة بكل مبنى سـ ـ ـيتم إنش ـ ــاءها في الدور األرضـ ـ ـي بداخل العمارة‬
‫باإلضـ ـ ـ ــافة إلى محطة أخرى في منتصـ ـ ـ ــف المبني (‪( MECHANICAL FLOOR‬لتقليل مقطع‬
‫الكابالت المس ــتخدمة للصـ ـواعد لتالفي الهبوط في الجهد الناتج عن طول المس ــارات على أن تكون‬
‫مكونات المحطة طبقا للنموذج السابق‪.‬‬
‫المقترح الثاني ‪:‬‬
‫س ـيتم االعتماد علي عدة محطات خاصــة بالعمارة ســيتم إنشــاؤها في الدور األرض ـي بداخل العمارة‬
‫علي أن يتم تغذية كل مجموعة من الطوابق من خالل ص ـ ـ ـواعد تغذي من لوحة خاصـ ـ ــة بهم علي‬
‫أن يتم تغذية تلك اللوحات الموجودة في بعض األدوار من خالل قضبان نحاسية (‪(BUS-WAY‬‬
‫لتقليل مقطع الكابالت لتالفي الهبوط في الجهد الناتج عن طول المسارات‪.‬‬
‫وفى حالة المباني المتوسطة والشاهقة االرتفان سيت أيضا‪:‬‬
‫توفير عداد من النوع الذكي لكل وحدة سكنية‪, ،‬يتم تغذيته من الصاعد عن طريق (ضفادع كهربية‬
‫ومفتاح قاطع للحماية لكل وحدة سكنية علي أن يتم وضعه بأقرب نقطة بجوار الوحدة)‪.‬‬
‫االعتماد علي مولد الطوارئ الديزل بس ـ ـ ـ ـ ـ ــعة ‪ 500 kVA‬تقريبا‪ ،‬الخا‬
‫ب كل مجموعة عمارات‬
‫(‪ ،)CLUSTER‬وسـ ــيتم وضـ ــعه في غرفة مولدات بالدور األرض ـ ـي بداخل العمارة لضـ ــمان تغذية‬
‫‪58‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫أنظمة التهوية والحريق (‪ (SMOKE FANS‬في حالة وجود خلل أو عطل في ش ـ ـ ـ ـ ـ ــبكة الكهرباء‬
‫القومية أوتوماتيكيا مع توفير مستودع وقود شهري‪.‬‬
‫بالنسبة لألجهزة الخاصة بأنظمة األمن والسالمة سيتم تأمين تغذيتها من الـ ـ‪ UPS‬لضمان استمرار‬
‫تغذيتها حتي تشغيل المولد طبقا لمتطلبات أنظمة التيار الخفيف في المبني‪.‬‬
‫‪ 3 - 2‬الفيالت ‪:‬‬
‫سوف يتم تغذية كل وحدة من خالل صندوق اتصال خارجى (‪ )Cofree‬على أن تكون تغذية كل‬
‫مجموعة من الصناديق من خالل صندوق توزيع (‪ )Pillar‬سعة ‪ 100 kVA‬أو ‪ 200 kVA‬و يتم‬
‫تحميلهـا بحـد أقص ـ ـ ـ ـ ـ ــى ‪ %80‬مع األخـذ في االعتبـار أن تغـذيـة األحمـال التي تزيـد عن األحمـال‬
‫المخصصة لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ (‪ )Pillar‬تكون مباشرة من اللوحات الرئيسية للمحوالت بناءا علي التقدير المبدئي‬
‫لألحمال الكهربية‪ .‬مع مراعاة متطلبات شركة الكهرباء‪.‬‬
‫يتم نقل القدرة الكهربية من ص ـ ـ ـ ـ ــناديق توزيع إلى لوحة رئيس ـ ـ ـ ـ ــية عمومية داخل الفيال التي يتم من‬
‫خاللها تغذية كل الدوائر الكهربية الخاصة بالفيال‪.‬‬
‫يتم توفير ع ــداد من النوع ال ــذكي لك ــل فيال‪ ،‬يتم تغ ــذيتــه من ‪ Cofree‬عن طريق مفتــاح قــاطع‬
‫للحماية لكل وحدة سكنية علي أن يتم وضعه بأقرب نقطة بجوار الوحدة‪.‬‬
‫‪ -3‬لوحات التوزيع الكهربية داخل امل ب اني ال سكنية‬
‫يتم نقل القدرة الكهربية من اللوحات الرئيسـ ـ ـ ـ ــية داخل المحطات إلى اللوحات الرئيسـ ـ ـ ـ ــية الخاصـ ـ ـ ـ ــة بالمباني‬
‫الموجودة بغرف الكهرباء بالدور األرض ـ ـ ـ ـ ـ ـي عن طريق كابالت نحاسـ ـ ـ ـ ـ ــية علي أن يتم توزيع القدرة من تلك‬
‫اللوحات إلى لوحات التوزيع الكهربية داخل الوحدات الس ـ ـ ــكنية عن طريق الربط على الصـ ـ ـ ـواعد الكهربية أو‬
‫إلى اللوحات ال خدمية بالمبنى الموزعة في المناطق المختلفة وذلك عن طريق كابالت نحاس ـ ـ ـ ـ ـ ــية وتتكون‬
‫اللوحات من اآلتي‪.‬‬
‫•‬
‫مفتاح قاطع عمومى من النوع المقولب‪.‬‬
‫•‬
‫مجموعة مفاتيح مقولبة أو منمنمة‪.‬‬
‫•‬
‫مجموعة بارات نحاس‪.‬‬
‫‪59‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫مجموعة عدادات ولمبات بيان‪.‬‬
‫صور توضيحية للوحات التوزيع الكهربية‬
‫‪ 1 - 3‬لوحات ال محركات المركزية عا ية وطوارئ )‬
‫يتم نقل القدرة الكهربية من اللوحات الرئيسـ ـ ـ ـ ـ ــية إلى المعدات الميكانيكية الموجودة بأدوار المباني عن طريق‬
‫كابالت نحاسـ ـ ــية أو قضـ ـ ــبان نحاسـ ـ ــية مدمجة علي أن يتم توزيع القدرة من لوحات المحركات المركزية إلى‬
‫المعدات الموزعة في المناطق المختلفة وذلك عن طريق كابالت نحاسية وتتكون لوحات المحركات المركزية‬
‫من االتي‪.‬‬
‫•‬
‫مفتاح قاطع عمومى من النوع المقولب‪.‬‬
‫•‬
‫مجموعة مفاتيح مقولبة‪.‬‬
‫•‬
‫أجهزة الحماية و الوقاية‪.‬‬
‫•‬
‫مجموعة بارات نحاس‪.‬‬
‫•‬
‫مجموعة عدادات ولمبات بيان‪.‬‬
‫•‬
‫البادئ بأنواعه‪.‬‬
‫‪60‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫لوحة محركات مركزية‬
‫(راجع تفاصيل الجزئين السابقين (‪ )3، 2‬في الفصل الخامس من هذا الكتاب)‬
‫‪ -4‬الكابالت و األ سالك ‪:‬‬
‫‪ 1 - 4‬كابالت الجهد المتوسط‬
‫تسـ ـ ــتخدم كابالت الضـ ـ ــغط المتوسـ ـ ــط (‪ 24 )30/18‬كيلو فولت من كابالت ألومنيوم ثالثية األقطاب بعزل‬
‫‪ XLPE‬وبمساحة مقطع ‪ 240‬مم‪ 2‬مسلحة مدفونة تحت األرض و بحد أقصي ‪ 7.5‬كم حتي نقطة الفصل‬
‫ويكون أقصي هبوط للجهد علي شبكة الجهد المتوسط كما يلي‪.‬‬
‫‪1.0 VD%‬‬
‫‪-Substation voltage regulator bandwidth‬‬
‫‪1.5 VD%‬‬
‫‪-Primary Feeder‬‬
‫‪2.5 VD%‬‬
‫‪-Distribution Transformer‬‬
‫‪61‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫كابالت الجهد المتوسط‬
‫‪ 2 - 4‬كابالت الجهد المنخفض المتعد ة األ قطاب‬
‫تس ــتخدم جميع كابالت الض ــغط المنخفض المتعددة األقطاب (‪ 1.2 )1/0.6‬كيلو فولت من النحاس وبعزل‬
‫‪ XLPE‬علي أن تكون غير مسـ ـ ـ ــلحة للتركيب داخل المباني وبالنسـ ـ ـ ــبة لخارج المباني من األلومنيوم وبعزل‬
‫‪ XLPE‬علي أن تكون مس ــلحة ؛ باإلض ــافة إلى اس ــتخدام كابالت مقاومة للحريق لتغذية أحمال الالزمة في‬
‫حالة اندالع الحريق و يؤخذ أيضا في حساب الكابالت االعتبارات اآلتية‪:‬‬
‫•‬
‫الحمل للتيار الكهربي بحيث ال تقل سعته لحمل التيار الكهربي عن أقصى تيار تغذية للقاطع‪.‬‬
‫•‬
‫هبوط الجهد بحيث ال يس ـ ـ ـ ـ ــمح بتعدى هبوط الجهد من نقطة التغذية الكهربية حتى أقص ـ ـ ـ ـ ــى نقطة‬
‫•‬
‫مستوى تيار القصر‪.‬‬
‫•‬
‫معامل تجميع الكابالت ‪.Grouping Factor‬‬
‫•‬
‫درجة ح اررة التربة للكابالت المدفونة وعمق الدفن وكذلك ‪.Ground thermal resistivity‬‬
‫•‬
‫معدات السالمة (‪.)Safety‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫إضاءة أو قوى عن ‪ %5‬من الجهد االسمى ‪.Rated voltage‬‬
‫درجات الح اررة المحيطة‪.‬‬
‫بدء حركة المحركات‪.‬‬
‫طريقة تمديد الكابل ((‪ Installation method‬سـ ـ ـواء مدفون دفن مباش ـ ــر‪ ،‬أو داخل مواس ـ ــير‪ ،‬أو‬
‫على حوامل كابالت وعدد طبقاتها‬
‫‪62‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫كابالت الجهد المنخفض متعددة األقطاب‬
‫‪ 3 - 4‬كابالت الجهد المنخفض أحا ى القطب‬
‫يتم استخدام كابالت مضاعفة العزل أحادية القطب فى الصواعد الكهربية المستخدمة داخل المباني السكنية‬
‫على أن تكون مماثلة لخوا‬
‫الكابالت المتعددة األقطاب‪.‬‬
‫كابالت الجهد المنخفض أحادية القطب‬
‫‪ 4 - 4‬أسالك الضغط المنخفض‬
‫تستخدم أسالك الضغط المنخفض (‪ )750/450‬فولت من أسالك النحاس المصمت وتركب داخل مواسير‬
‫كهربائية أو ‪ Turnking‬على أال يقل مقطعها عــن‪:‬‬
‫•‬
‫دوائر اإلنارة ‪ 2‬مم‪. 2‬‬
‫•‬
‫دوائر الـ ـ ‪ Sockets‬العادية ‪ 3‬مم‬
‫•‬
‫وبالطبع قد تختلف القيم السـ ـ ـ ــابقة من بلد إلى بلد‪ ،‬ففى السـ ـ ـ ــعودية مثال تسـ ـ ـ ــتخدم ‪ 2.5‬مم‪ 2‬لدوائر‬
‫•‬
‫•‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫دوائر القوى ‪ 4‬مم‬
‫اإلنارة‪ ،‬و ‪ 4‬مم‪ 2‬لدوائر القوى والـ ـ ‪.sockets‬‬
‫دوائر المعدات الميكانيكية طبقا للحمل المطلوب لكل معدة‪.‬‬
‫(راجع تفاصيل الجزء السابق والتالى في الفصل الثانى من هذا الكتاب)‬
‫‪63‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪ -5‬التمديدات الكهربي ة‬
‫‪ 1 - 5‬أنظمة حوامل الكابالت‬
‫تس ـ ـ ـ ــتعمل للنقل الكابالت الكهربية وتكون مص ـ ـ ـ ــنوعة من الصـ ـ ـ ــاج المجلفن بسـ ـ ـ ــمك يتناسـ ـ ـ ــب مع األحمال‬
‫الميكانيكية واألوزان المحملة عليه ويتم تحديد مقاساته طبقا ألقطار الكابالت المستخدمة وهى نوعان‪:‬‬
‫•‬
‫نوع س ـ ـ ـ ـ ـ ــلمى ‪ Ladder‬وهى عبارة عن زوايا من الص ـ ـ ـ ـ ـ ــلب المجلفن على الس ـ ـ ـ ـ ـ ــاخن ‪Hot Dip‬‬
‫•‬
‫نوع على شكل حوض مثقب من الصلب المجلفن على الساخن والمثنى جدارها إلى أعلى وبارتفاع‬
‫•‬
‫علما بأنه س ـ ـ ــيتم اختيار مقاس ـ ـ ــات هذه الحوامل بحيث تثبت عليها الكابالت بمسـ ـ ــافات ال تقل عن‬
‫‪ Galvanized Steel‬موصلة بعضها بعوارض من الخو‬
‫المعدنية المجلفنة‪.‬‬
‫مناسب للكابالت المحمولة‪.‬‬
‫قطر الكابل‪.‬‬
‫حوامل الكابالت الكهربية‬
‫‪ 2 - 5‬مواسري البالستيك‬
‫وهى مواسـ ــير مصـ ــنوعة من مادة ‪ PVC‬بأقطار ال تقل عـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــن ‪ 20‬مم وتوصـ ــل بعضـ ــها ببعض بواسـ ــطة‬
‫ملحقاتها مثل جلب التوص ـ ـ ـ ــيل واألكواع والجلب وعلب التوص ـ ـ ـ ــيل وعلب الش ـ ـ ـ ــد وعلب المخارج وهى تركب‬
‫مدفونة فى الخرسانة أو فى الحوائط أو خارجية تحت السقف الساقط‪.‬‬
‫‪64‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مواسير تمديدات الكابالت الكهربية‬
‫‪ 3 - 5‬مواسير ال حديد المجلفن‬
‫وهى مواســير مصــنعة من مادة الحديد والمجلفنة على الســاخن من النوع الجاســئ وتوصــل بواســطة ملحقاتها‬
‫وتركب خارج الحائط بواس ـ ـ ـ ـ ـ ــطة قفزان من الحديد المجلفن فى األماكن الرطبة وحجرة الماكينات وأى أعمال‬
‫ظاهرة‪ .‬وفى كل األحوال ال يجب أن يقل القطر عن ‪ 20‬مم‪.‬‬
‫وتنقسم مواسير الحديد إلى نوعين ‪:‬‬
‫‪ .1‬النوع األول هو) ‪ ،)Electrical Metal Tube, EMT‬وتسـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم فى األعمال الظاهرة أو فوق‬
‫األسقف المعلقة ‪.‬‬
‫‪ .2‬النوع الثانى هو) ‪ ،)Rigid Galvanized Steel, RGS‬و تستخدم فى غرف الماكينات واألماكن‬
‫الرطبة ‪.‬‬
‫ويراعى فى اختيار األقطار حساب نسب المأل ‪.filling ratio‬‬
‫‪ -6‬الدوائر العمومي ة واملغذيات‬
‫‪ 1 - 6‬دوائر اإل ضاءة‬
‫ســيتم تصــميم دوائر اإلضــاءة الداخلية بحيث تتكون من األســالك النحاســية أحادية القطب بمســاحة مقطع ال‬
‫يقل عن ‪ 2‬مم‪ 2‬داخل مواســير البالســتك أو الحديد المجلفن بحيث يتناســب عدد األســالك مع قطر الماســورة‬
‫مع األخذ فى االعتبار معامل الحيز‪ .‬وبحيث يكون عدد نقاط اإلضــاءة على الدائرة الواحدة مناســبا لمســاحة‬
‫‪65‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المقطع وطول الس ـ ــلك للحص ـ ــول على أقل انخفاض ممكن فى الجهد فى آخر نقطة‪ .‬وهذه الدوائر س ـ ــتحمى‬
‫بواس ــطة مفاتيح منمنمة ذات س ــعات قطع مناس ــبة وال يقل عن ‪ 10‬أمبير على أن يتم فص ــل دوائر الطوارئ‬
‫عن الدوائر العادية‪ .‬وسيتم استخدام كابالت ألومنيوم إلنارة الشوارع والمناطق الخضراء‪.‬‬
‫‪ 2 - 6‬دوائر الــ ‪ Sockets‬العادية‬
‫سيتم تصميم دوائر القوى الداخلية بحيث تكون من األسالك النحاسية أحادية القطب بمساحة مقطع ال‬
‫يقـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـل عن ‪ 3‬مم‪ 2‬مركب داخل مواسير من البالستك أو الحديد المجلفن سعة كل بريزة ‪ 16‬أمبير‪.‬‬
‫(راجع تفاصيل األجزاء السابقة في الفصل الرابع من هذا الكتاب)‬
‫‪ -7‬أعمال اإل ضاءة‬
‫‪ 1 - 7‬اإل ضاءة اخلارجية‬
‫فى الطرق الداخلية يتم عمل تصميمات ألعمدة اإلنارة لكى تعطى شدة اإلضاءة المطلوب باستخدام وحدات‬
‫من الليد ‪ LED‬بقدرات تتناسب طبقا لدراسة حسابات شدة اإلضاءة وكذلك كود ‪.CIBSE‬‬
‫فى األماكن المزروعة يتم تحديد نوع الوحدات بالتنس ـ ـ ــيق مع مص ـ ـ ــمم أعمال الزراعة طبقا للش ـ ـ ــكل الجمالى‬
‫وشدة اإلضاءة المطلوبة‪.‬‬
‫‪66‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫إضـ ـ ـ ــاءة خاصـ ـ ـ ــة للمالعب باسـ ـ ـ ــتخدام وحدات إضـ ـ ـ ــاءة ‪ Flood Lighting‬تثبت على أعمدة على جوانب‬
‫المالعب لتحقيق شدة اإلضاءة المطلوبة‪.‬‬
‫إضاءة الواجهات بما يتناسب مع التصميم المعمارى والرؤية الجمالية المطلوبة للمبنى‪.‬‬
‫‪67‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫‪ 2 - 7‬ال ضاءة الداخلية‬
‫وتشـــمل إضـــاءة الفراغات المختلفة داخل وخارج الوحدات الســـكنية والمباني على أن يتم تصـــميم اإلض ـ ـاءة‬
‫لتلك الفراغات باســتخدام وحدات إضــاءة من النوع ‪ LED‬لتحقيق شــدة اإلضــاءة المطلوبة ومعامل التجانس‬
‫طـ ـ ـ ـ ـبـ ـ ـ ـ ـق ـ ـ ـ ــا ل ـ ـ ـ ــألكـ ـ ـ ـ ـواد ال ـ ـ ـ ــتص ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـمـ ـ ـ ـ ـيـ ـ ـ ـ ـمـ ـ ـ ـ ـيـ ـ ـ ـ ـة ألعـ ـ ـ ـ ـم ـ ـ ـ ــال اإلن ـ ـ ـ ــارة ( وم ـ ـ ـ ــن أش ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـه ـ ـ ـ ــره ـ ـ ـ ــا‬
‫▪ ‪ Illuminating Engineering Society, IES‬للنظام األمريكي‬
‫• وال ـ ـ ‪ Charted Institute of Building Services Engineers, CIBSE‬للنظام األوروبى‬
‫والجدول التالى يوضح شدة اإلضاءة المطلوب تحقيقها فى بعض الفراغات الخاصة بمباني المشروع‪:‬‬
‫الفراغ‬
‫شدة الضاءة ‪)LUX‬‬
‫ممرات‬
‫‪100-150‬‬
‫‪200‬‬
‫غرف خدمات ‪MEP‬‬
‫مخازن‬
‫‪150‬‬
‫غرف إ ارية ومكاتب‬
‫‪500‬‬
‫سالل‬
‫‪75-100‬‬
‫جراج‬
‫‪75‬‬
‫مداخل‬
‫‪200‬‬
‫جدول يوضح شدة اإلضاءة المطلوبة للفراغات‬
‫‪ 3 - 7‬وحدات إضاءة الطوارئ‬
‫سيتم اختيار نسبة ال تقل عن ‪ %30‬من وحدات اإلضاءة للتوصيل على مولدات الديزل (هذه النسبة ليست‬
‫بناءا على الكود إنما هي من اختيارات المالك)‪ ،‬وأيض ـ ـ ــا وحدات اإلض ـ ـ ــاءة المزودة ببطاريات أو تغذي من‬
‫وحدة البطاريات المركزية س ـ ـ ـ ـ ـ ــيتم تركيبها فى ممرات الهروب وبعض األماكن األخرى مثل غرف الكهرباء‪،‬‬
‫كما سـ ـ ـ ــيتم تصـ ـ ـ ــميم وحدات هروب مركب عليها عالمات الهروب واالتجاه طبقا للكود وذلك لسـ ـ ـ ــهولة تتبع‬
‫الخروج فى حالة إخالء المبنى‪.‬‬
‫‪68‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 4 - 7‬طر ق التحك فى ال ضاءة‬
‫•‬
‫•‬
‫التحكم بواسطة مفتاح إضاءة ال يقل عن ‪ 10‬أمبير داخل الغرفة نفسها‪.‬‬
‫التحكم المركزى بواس ـ ـ ــطة مفاتيح ض ـ ـ ــاغطة يش ـ ـ ــغل كونتاكتور مركب فى اللوحة الفرعية وذلك فى‬
‫الطرقات والصاالت الكبيرة واألماكن العامة‪.‬‬
‫مفتاح إضاءة لوحة مفاتيح ضاغطة مركزية‬
‫(راجع تفاصيل األجزاء السابقة في الفصل السابع من هذا الكتاب)‬
‫‪ 5 - 7‬المخارج العامة اللل ‪Sockets‬‬
‫سيتم التصميم على أساس توفير ‪ Sockets‬في كل الغرف على أن تكون ذات جهد ‪ 220‬فولت)‪.(2P+E‬‬
‫وفي بعض األماكن مثل المطبخ وبعض الغرف التي بها أجهزة كهربائية متعددة‪ ،‬س ـ ـ ـ ـ ـ ــيتم توفير ‪Socket‬‬
‫ذات جهد ‪ 380‬فولت فى حالة الحاجة إليه وعلى أن تزود جميع المخارج بنظام األرضي للحماية‪.‬‬
‫‪69‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وفي األماكن الرطبة والمعرضة للعوامل الجوية تكون ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Sockets‬من النوع ذات حماية ضد العوامل‬
‫الجوية )‪ (WP‬كما تم توفير مفاتيح عزل )‪ (Disconnect Switch‬لتغذية سـ ـ ــخانات المياه ومراوح التهوية‬
‫والـ )‪ (Fan Coil Unit, FCU‬الخا‬
‫بالتكييف‪.‬‬
‫)‪(a‬‬
‫)‪(b‬‬
‫صورة توضيحية لمأخذ كهربائية ‪Socket‬‬
‫‪ -8‬نظام األرض ي‬
‫ســيتم تصــميم نظام أرضــي منفصــل لتحقيق الحماية لكل من األفراد ضــد الصــدمات الكهربية والمعدات من‬
‫التلف وللوص ــول إلى أنس ــب نظام لتش ــغيل أجهزة الحماية ض ــد التيار األرضـ ـي‪ .‬وس ــوف يتم التص ــميم على‬
‫أس ـ ـ ــاس نظام (‪ ،)TN-S‬أو (‪ )TN-C-S‬لمنظومة القوى الكهربية‪ ،‬ولذا فان جميع أجهزة الجهد المنخفض‬
‫سـ ـ ــتكون مصـ ـ ــممة لهذا الغرض أى خمسـ ـ ــة موصـ ـ ــالت (ثالث أطوار‬
‫متعادل أرضـ ـ ــي) ويتكون النظام‬
‫باإلضافة إلى الموصالت غير المعزولة على أقطاب لألرضي من نوع الصلب المغطى بطبقة نحاس داخل‬
‫غرف تفتيش‪ ،‬ويحدد عدد اإللكترود ومقاس الموص ـ ـ ـ ـ ـ ــالت طبقا لطبيعة التربة من حيث المقاومة الكهربية‬
‫وذلك لتحقيق القيمة التالية‪:‬‬
‫•‬
‫أقصى مقاومة للجهد المتوسط‬
‫أقصى مقاومة للجهد المنخفض‬
‫‪ 2‬أوم‬
‫•‬
‫أقصى مقاومة للحماية من الصواعق‬
‫‪ 10‬أوم‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ 2‬أوم‬
‫أقصى مقاومة ألعمال التيار الخفيف لتحقيق أرضي نظيف‬
‫‪70‬‬
‫‪ 1/2‬أوم‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫صور توضيحية لنظام األرضي‬
‫‪ -9‬احلماية من الصواعق‬
‫سيتم دراسة العوامل التى ترجح احتياج المباني لمانعة صواعق من عدمه طبقا للحسابات‪.‬‬
‫(راجع تفاصيل األجزاء السابقة في الفصل السادس من هذا الكتاب)‬
‫صور‬
‫توضيحية لنظام الحماية من الصواعق‬
‫‪71‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -10‬اع تبار ات التصميم‬
‫‪ 1 - 10‬اعتبارات الظروف المناخية‬
‫سيتم تصميم وإنشاء واختبار المعدات والمهمات الكهربية على أساس معدالت الظروف المناخية التالية‪:‬‬
‫•‬
‫أقصى درجة ح اررة هى ‪º45‬م‪.‬‬
‫•‬
‫الرطوبة النسبية بين ‪ %6‬إلى ‪.%90‬‬
‫•‬
‫أحيانا يوجد بعض األتربة والغبار‪.‬‬
‫•‬
‫االرتفاع هو مستوى سطح البحر‪.‬‬
‫‪ 2 - 10‬اعتبارات التوافق مع المعدات األخرى‬
‫س ـ ـ ـ ـ ــيتم األخذ فى االعتبار عند تص ـ ـ ـ ـ ــميم وإنش ـ ـ ـ ـ ــاء واختيار المعدات الكهربية التوافق مع المعدات الكهربية‬
‫والميكانيكية وكذلك مص ـ ـ ـ ـ ـ ــادر التغذية لتالفى أى عدم توافق مثل الجهود الزائدة العابرة‪ ،‬األحمال سـ ـ ـ ـ ـ ـ ـريعة‬
‫التغير‪ ،‬التيــارات ال ازئــدة عنــد بــدء الحركــة‪ ،‬التيــارات التوافقيــة‪ ،‬الــذبــذبــات عــاليــة التردد‪ ،‬تيــارات التس ـ ـ ـ ـ ـ ــرب‬
‫األرضي‪ ..‬الخ‪.‬‬
‫‪ 3 - 10‬اعتبارات الصيانة‬
‫ســيتم األخذ فى االعتبار عند تصــميم وإنشــاء واختيار وتركيب المعدات واإلنشــاءات الكهربية إمكانية ســهولة‬
‫الفحص واالختبار والصيانة واإلصالحات الضرورية خالل العمر االفتراضي لها وذلك بطريقة مأمونة‪.‬‬
‫‪ 4 - 10‬اعتبارات الوقاية واألمان‬
‫س ـ ـ ـ ــيتم األخذ فى االعتبار عند تص ـ ـ ـ ــميم واختيار وتركيب المعدات واإلنش ـ ـ ـ ــاءات الكهربية كافة االحتياطات‬
‫الوقائية األساسية لتحقيق أقصى درجات األمان مثل ما يلى‪:‬‬
‫•‬
‫الوقاية ضد الصدمات الكهربية سواء فى التشغيل العادى أو عند حدوث خطأ‪.‬‬
‫•‬
‫الوقاية ضد التأثيرات الح اررية والحريق‪.‬‬
‫•‬
‫الوقاية ضد تيار القصر مع التنسيق الكامل بينه وبين زيادة الحمل‪.‬‬
‫•‬
‫الوقاية ضد زيادة الحمل‪.‬‬
‫‪72‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫الوقاية ضد هبوط الجهد‪.‬‬
‫•‬
‫الوقاية من عكس اتجاه التيار‪.‬‬
‫‪-11‬‬
‫الفصل األول‪ :‬األعمال االستشارية والتنفيذية الكهربية‬
‫املواصفات القياسية واألكواد واملراجع‬
‫س ـ ــيتم التص ـ ــميم واختيار القدرات والتص ـ ــنيع واإلنش ـ ــاء والتوريد والتركيب واالختبارات للمعدات الكهربية طبقا‬
‫ألحدث إصدار لـ ‪ IEC‬المناظر لكل حالة‪ .‬باإلضافة إلى األكواد المحلي ــة اآلتية‪:‬‬
‫‪− Egyptian Building Codes and Regulations‬‬
‫)‪− International Electrotechnical Commission (IEC‬‬
‫)‪− Egyptian Standard Specifications (ES‬‬
‫وفى حالة عدم تغطية هذه اإلصدارات فإنه يعتد ب خر إصدار لألكواد اآلتية‪:‬‬
‫)‪− British Standard Specifications (BS‬‬
‫)‪− National Electrical Code (NEC‬‬
‫)‪− National Electrical Manufacturing Association (NEMA‬‬
‫)‪− Association of German Engineers Specification (VDE‬‬
‫)‪− German Industry Standards (DIN‬‬
‫)‪− Chartered Institute of Building Services Engineers (CIBSE‬‬
‫‪73‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪‬‬
‫املعدات واملواد الرئيسية فى‬
‫الرتكيبات الكهربية‬
‫‪74‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪2‬‬
‫الفصل الثاني‬
‫املعدات واملواد الرئيسية فى الرتكيبات الكهربية‬
‫‪Main Electrical Equipment and Materials‬‬
‫بعد توليد الطاقة الكهربية فى محطات التوليد الرئيسـ ــية يتم رفع الجهد داخل هذه المحطات حتى يصـ ــل إلى‬
‫‪ 500 kV‬أو ‪ 220 kV‬كما فى مصــر‪ ،‬أو ‪ 400 kV‬كما فى معظم دول الخليج بواســطة محوالت رفع من‬
‫أجل خفض الفقد فى الطاقة أثناء مرحلة نقل الطاقة إلى مناطق االسـ ـ ـ ـ ـتخدام‪ ،‬وكذلك من أجل تقليل الهبوط‬
‫فى الجهد‪ .Voltage Drop‬ويتم بعد ذلك خفض الجهد إلى ‪ ،11kV‬وأحيانا ‪ ،22kV‬قرب مناطق التوزيع‬
‫الرئيس ــية مثل المدن والمنشـ ـ ت الص ــناعية الكبيرة تمهيدا لتغذية األبنية الكبيرة والمص ــانع و محوالت التوزيع‬
‫في األحياء السكنية التي توضع فى محطات التوزيع الثانوية ‪ ،Distribution Substation‬حيث تقوم هذه‬
‫المحوالت بخفض الجهد مرة أخرى إلى ‪ )3-Phase( 400 V‬وهو ال ـجهد المستخدم داخل المنازل‪.‬‬
‫والكتاب ال يتعرض لمعدات القوى الكهربية الموجودة فى مرحلة التوليد أو مرحلة النقل أو تفاصـ ـ ـ ــيل شـ ـ ـ ــبكة‬
‫توزيع الجهد المتوس ـ ـط ومحطات التوزيع االبتدائية (تفاصـ ــيل هذه المراحل وغيرها فى كتابى الرابع‪ :‬هندسـ ــة‬
‫القوى الكهربية)‪ .‬أما شـ ـ ـ ـ ــبكة التمديدات التى نحن بصـ ـ ـ ـ ــدد الحديث عنها فى هذا الكتاب فهى تبدأ فعليا من‬
‫محطة التوزيع الثانوية‪ ،‬وتنتهى عند األحمال داخل المباني‪ ،‬ولذا يهتم الكتاب فقط بالمعدات المس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدمة‬
‫ضمن هذه المرحلة وأغلبها في مرحلة الجهد المنخفض‪.‬‬
‫وعموما فإن مصـ ــطلح " منظومات (شـ ــبكات) التوزيع الكهربية ‪ " Power Distribution System‬يشـ ــمل‬
‫التركيبات والتص ــميمات في مرحلة الجهد المتوس ــط ويش ــمل أيض ــا التركيبات والتص ــميمات في مرحلة الجهد‬
‫المنخفض‪ ،‬وهذه األخيرة هي التي يهتم بها هذا الكتاب‪.‬‬
‫‪75‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ويمكن القول أن منظومة التوزيع في هذه المرحلة مهما كانت درجة تعقيدها – فإنها تتكون فى األس ــاس من‬
‫أربع مجموعات رئيسية من المعدات‪ ،‬وهى‪:‬‬
‫‪-1‬المجموعللة األولى ‪ :‬وهى مجموعللة أجهزة القوى الرئيدللللللللليللة ‪Power Handling Equipment‬‬
‫وتشمل‪:‬‬
‫•‬
‫لوحة الجهد المتوسط ‪.Medium Voltage Switch Gear‬‬
‫•‬
‫مولدات الطوارئ‪ ،‬و يلحق بمولدات الطوارئ ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Automatic Transfer Switch ATS‬كما‬
‫•‬
‫•‬
‫المحول ويلحق به ‪.RMU Ring Main Unit‬‬
‫سنشير بالتبعية إلى ال ـ ‪.UPS‬‬
‫لوحات التوزيع ‪ Distribution Boards‬بأنواعها المختلفة‪.‬‬
‫‪-2‬المجموعة الثانية‪ :‬و هي مجموعة الكابالت والموصالت وطرق تمديللللللللللللللللللللللللللللللللللللللللداتها ‪Wiring and‬‬
‫‪ Raceways‬وتشمل ‪:‬‬
‫•‬
‫الكابالت ‪ Cables‬والموصالت ‪ Conductors‬بأنواعها المختلفة‪.‬‬
‫•‬
‫الـ ‪Bus Duct‬‬
‫•‬
‫ويلحق بهذه المجموعة د ارسـ ـ ـ ــة طرق التمديدات المختلفة مثل اسـ ـ ـ ــتخدام حوامل الكابالت ‪Cable‬‬
‫)‪ ،)Trays‬وال ـ )‪ ،(Raceways‬والمواسير (الصلبة والمرنة) ‪ ،‬ودفن الكابالت باألرض‪ ،‬إلخ‪.‬‬
‫‪ -3‬المجموعة الثالثة ‪ :‬وهى مجموعة اللل ‪ ،Protective Devices‬وتض أجهزة الوقاية المختلفة مثل‬
‫‪:‬‬
‫•‬
‫القواطع)‪ (CBs‬بأنواعها‪.‬‬
‫•‬
‫الفيوزات‪.‬‬
‫•‬
‫أما أجهزة الحماية األعلى من ذلك مثل ال ـ ‪ Differential or Overcurrent Relays‬فهى خارج‬
‫نطــاق هــذا الكتــاب‪ ،‬ويمكن الرجوع لكتــابى "نظم الحمــايــة الكهربيــة" للمزيــد حول هــذه النوعيــة من‬
‫أجهزة الوقاية‪.‬‬
‫‪ -3‬المجموعة الرابعة وهى مجموعة ‪ ،Control and Utilization Equipment‬وتشمل‪:‬‬
‫•‬
‫األحمال مثل لمبات اإلنارة والمحركات والمصاعد وأجهزة التكييف‪.‬‬
‫‪76‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫كما تشمل معدات التحكم مثل ال ـ ـ ــ ‪ ،Contactors‬وال ـ ـ ــ ‪ ،Dimmers‬و المفاتيح العادية‪ ،‬والمفاتيح‬
‫•‬
‫البرايز (الم خذ الكهربية)‪ ،‬وتسمى أيضا المقابس‪ ،‬وكلها تعنى (‪.)Sockets‬‬
‫•‬
‫باإلض ـ ــافة إلى مجموعات التيار الخفيف‪ Light Current‬والتى تشـ ــمل التليفونات وأجهزة اإلنذار‬
‫الخاصة بأنواعها المختلفة ‪. cross-over ،change-over, etc‬‬
‫ض ـ ـ ـ ــد الحريق ‪ Fire Alarm‬واإليريال المركزى ‪ ،Central Satellite‬والص ـ ـ ـ ــوتيات‪ ،‬والتحكم في‬
‫األبواب ‪ Door Access‬وغيرها‪.‬‬
‫وفى األجزاء التالية ســنبدأ فى شــرح طبيعة دور كل عنصــر من عناصــر المجموعة األولى والثانية والثالثة‪،‬‬
‫وأهم المواصفات الخاصة به‪ ،‬باإلضافة إلى عناصر منتقاة من المجموعة الرابعة‪ ،‬مثل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Contactors‬‬
‫الذي سـ ــندرسـ ــه في هذا الفصـ ــل‪ ،‬و مثل اللمبات و التي سـ ــيتم الحديث عنها تفصـ ــيال فى الفصـ ــل السـ ــابع‪،‬‬
‫وسـ ــنشـ ــير أيضـ ــا إلى مالمح فى عمل التكييف والمصـ ــاعد فى الفصـ ــل الثالث‪ .‬أما بقية عناصـ ــر المجموعة‬
‫الرابعة فمعظمها خارج حدود هذا الكتاب‪ ،‬ويمكن الرجوع لكتابى الخامس ‪" :‬المرجع فى ش ـ ـ ـ ـ ـ ــبكات التيار‬
‫الخفيف "‪.‬‬
‫‪77‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اجلزء األول ‪:‬‬
‫اجملموعة األوىل‪ :‬معدات القوى الرئيسية‬
‫‪1-2‬‬
‫املعدات يف شبكات اجلهد املتوسط‬
‫في هذا الفصـ ــل نتحدث عن أهم ثالث معدات في شـ ــبكة الجهد المتوسـ ــط يلزم فهم أدوارها قبل اإلجابة عن‬
‫األسئلة السابقة‪ ،‬وهي ‪ :‬المحوالت‪ ،‬والموزعات‪ ،‬وال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .RMU‬علما بأن بقية عناصر الشبكة يمكن القراءة‬
‫بالتفص ـ ــيل عنهم في الباب الرابع من كتابى هندس ـ ــة القوى الكهربية (الفص ـ ــل ‪ 18‬و ‪ ، )19‬وال داع لتكرارها‬
‫هنا‪.‬‬
‫‪ 1 - 1 - 2‬لوحات ‪R.M.U‬‬
‫المحوالت الموجودة داخل كل محطة فرعية ‪ Substation‬ترتبط بشــبكة الجهد المتوســط الرئيســية من خالل‬
‫لوحات تعرف بال ـ ‪ ،Ring Main Unit‬أو وحدة الربط الحلقية (المربعات الخضراء في شكل ‪.)1-2‬‬
‫شكل ‪1-2‬‬
‫‪78‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫والـ ـ ‪ RMU ،Ring Main Unit‬مكونة من ثالثة أقسام‪ ،‬يقوم القسم األول منها باستالم الجهد ال ـ‪11kV‬‬
‫القادم من لوحات التوزيع (الموزعات) أو من محطة سابقة لها‪ ،‬والقسم الثاني يقوم بتغذية المحول‪ ،‬أما القسم‬
‫الثالث فيتصل ب ـ ‪ RMU‬أخرى لتغذية محول آخر كما فى شكل ‪ ،2-2‬ومن هنا أصبحت هى وسيلة التحكم‬
‫في المحول من فصل وتشغيل‪ ،‬ولذا تقع دائما بجوار المحول مباشرة‪ .‬وعادة تستخدم لوحة ال ـ ‪ RMU‬فى‬
‫ربط المحوالت ذات قدرة أقل من ‪.5 MVA‬‬
‫شكل ‪2-2‬‬
‫وعموما فإن لوحة ال ـ ‪ RMU‬بداخلها كما ذكرنا ثالثة خاليا ‪ : 3- Cells‬إحدى هذه الخاليا بها كابل دخول‬
‫قادم من محطة ثانوية أو فرعية تسمى هنا ‪ H33‬في شكل ‪ ، ،3-2‬والخلية الثانية بها كابل خروج‬
‫متجـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـه إلى محطة فرعي ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـة ثانية هي هنا ‪ H35‬وكلهما مزود ب ـ ‪Break Switch, LBS-‬‬
‫‪ ،630A Load‬وذات تيار قصر ‪ 25‬كيلو أمبير عند جهد ‪ 12‬كيلو فولت (يجدر اإلشارة إلى أن هذا الجهد‬
‫هو المناسب لجهد التشغيل ‪ ،11 kV‬وأيضا ‪ 24‬لجهد التشغيل ‪ . )22 kV‬أما الخلية الثالثة فتحتوى على‬
‫الوقاية الخاصة بالمحول المغذى من هذه ال ـ ‪ ،RMU‬وتحتوى على فيوز ‪ 100A‬لحماية المحوالت قدرة‬
‫‪ 1000kVA‬كما فى شكل ‪( 3-2‬يستخدم فيوز ‪ 40‬أمبير للمحول إذا كانت قدرة المحول ‪.)500kVA‬‬
‫ويقتصر دور ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ LBS ،Load Break Switch‬على فصل كابالت الدخول والخروج إلجراء عمليات‬
‫الصيانة‪ ،‬وليس له دور فى حماية أو وقاية المحول من األعطال والتى هى مسئولية الفيوز‪.‬‬
‫‪79‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وتحتوى لوحة الـــ ‪ RMU‬أيضا على خلية بها أطراف (روزيتة) توصل إلى أطراف محوالت التيار ومحوالت‬
‫الجهد لزوم تركيب عدادات قياس الطاقة (‪ )Active Power and Reactive Power‬وذلك للوحات‬
‫التى تغذى محول قدرة ‪ 1000 kVA‬أو أكبر (بمعنى أن عدادات القياس توض ـ ــع جهة الجهد المرتفع)‪ ،‬أما‬
‫المحوالت قدرة ‪ 500 kVA‬أو أقل فيتم تركيب العدادات على الجهد المنخفض‪.‬‬
‫شكل ‪3-2‬‬
‫وتحتوى لوحة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ RMU‬أيضا على مفاتيح توصيل إلى األرضي ‪ Earthing Switches‬وهو يستخدم‬
‫لض ـ ــمان تسـ ـ ـريب أى ش ـ ــحنات بعد فص ـ ــل اللوحة من الخدمة و قبل إجراء الص ـ ــيانة بداخلها‪ ،‬أى أنه يمثل‬
‫عنصر أمان أثناء عمل فريق الصيانة‪ .‬و تزود اللوحة كذلك بـ ـ ــ‪ Interlock‬يوصل بين كل من ‪ LBS‬وبين‬
‫ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Earthing Switch‬لضمان أال يكون االثنان فى الوضع "‪ " Close‬فى نفس الوقت حتى ال يحدث‬
‫‪.Short‬‬
‫و يستخدم الفيوز على التوالى مع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ LBS‬للحماية من تيارات القصر شديدة االرتفاع‪ ،‬وأحيانا يستخدم‬
‫الفيوز مع ‪ CB‬مقنن على ‪( 400A‬بدال من ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ )LBS‬حيث أنه من المعلوم أن الفيوز دائما أسرع من ال ـ ـ ـ‬
‫‪ CB‬في فصل األعطال شديدة االرتفاع‪.‬‬
‫الحظ أن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Rated Current‬لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬إذا استخدم (‪ )400A‬سيكون أعلى بكثير من قيمة تيار الفيوز‬
‫المستخدم فى حماية نفس المحول (‪ ، )100A‬وذلك حتى ال يفصل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬عند مرور تيارات االندفاع‬
‫المرتفعة (ال ـ ـ ـ ـ ‪ ، )Inrush Currents‬والتى غالبا ال تؤثر فى الفيوز ألنه ‪ -‬و إن كانت تيارات ال ـ ـ‪Inrush‬‬
‫‪80‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مرتفعة القيمة ‪ -‬إال أنها تمر لفترة وجيزة جدا‪ ،‬و يعود التيار بعدها بس ـ ـ ـ ـ ـ ــرعة لقيمته الطبيعية‪ ،‬و من ثم ال‬
‫تحدث التأثير الحراري الكافي لفصل الفيوز‪.‬‬
‫وتزود اللوحة عادة بتجهيزات لدخول الكابالت للوحة )‪ ،)HV Cable Termination‬وتحتوى اللوحة أيضا‬
‫على معدات تحكم وقياس‪ .‬الحظ أن التعبير ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ HV‬هو تعبير عرفى شائع ولكنه غير دقيق‪ ،‬ألننا بالطبع‬
‫نقصد به ال ـ ‪.MV ،Medium Voltage‬‬
‫وفى شكل ‪ 4-2‬تجد نموذجا للوحة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ RMU‬المستخدمة فى دولة قطر‪ ،‬فالصندوقين الخاصين بكابلى‬
‫الدخول والخروج ‪ HV. Cable Termination‬يظهران فى يمين وش ـ ــمال الش ـ ــكل من أس ـ ــفل‪ ،‬بينما الكابل‬
‫الثالث والمتجه للمحول يكون من خلف ال ـ ‪ RMU‬كما فى الصورة اليسرى‪.‬‬
‫(ملحوظة ‪ :‬الكابل الظاهر فى الصـ ــورة اليمنى على األرض هو الكابل الخا‬
‫بسـ ــيارة فحص الكابالت وال‬
‫عالقة له باللوحة األصلية‪ ،‬حيث التقطت الصورة أثناء قيام المؤلف (يسار الصورة) بتعريف الطالب عمليا‬
‫بطريقة فحص الكابالت وتحديد مكان العطل)‪.‬‬
‫شكل ‪4-2‬‬
‫‪81‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 - 1 - 2‬لوحات اجلهد املتوسط (املوزعات)‬
‫في الشـ ــبكات العامة تكون المحوالت متصـ ــلة معا في جهة الجهد المتوسـ ــط إما بطريقة ‪ Radial‬أو بطريقة‬
‫‪ Ring‬أو بخليط من األ سلوبين‪ ،‬لكن فى حالة المشروعات الكبيرة (كبار المستهلكين) تكون تغذية المشروع‬
‫من خالل لوحة للجهد المتوس ــط خاص ــة بالمش ــروع تعرف بالموزع ‪ ،Distributor‬ومتص ــلة مباشـ ـرة بمحطة‬
‫التغذية الرئيس ــية بالمدينة (جهد ‪ 66/11 kV‬أو جهد ‪ ، )132/11‬وحاليا في مص ــر يس ــتخدم جهد ‪22kV‬‬
‫لكل المدن الجديدة بدال من ‪ . 11 kV‬ثم يتم من لوحة الموزع تغذية محوالت المشـ ــروع كما سـ ــيتم تفصـ ــيله‬
‫فى الجزء األخير من الفصل الخامس عند الحديث عن تصميم شبكات التوزيع لكبار المستهلكين‪.‬‬
‫ويتكون الموزع من عدد من خاليا الدخول ‪ Incoming‬للتغذية (غالبا عددهم يكون اثنين أو أربعة) وعدد‬
‫من خاليا الخروج ‪ Outgoing‬حسـ ــب حجم اللوحة لتغذية محوالت التوزيع الخاصـ ــة بهذا المشـــروع كما فى‬
‫شكل ‪ 5-2‬الذى يوضح نظام ترتيب خاليا موزع به ‪ 12‬خلية‪.‬‬
‫خاليا دخول‬
‫‪8‬‬
‫‪12‬‬
‫‪11‬‬
‫‪10‬‬
‫‪9‬‬
‫خاليا ربط‬
‫‪,7‬‬
‫‪ 6‬قواطع كهربائية‬
‫قضبان التوزيع‬
‫‪5‬‬
‫خاليا خروج‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫خاليا خروج‬
‫شكل ‪5-2‬‬
‫وتتميز هذه اللوحات بأن كافة المعدات بها تكون من فئة الجهد المتوسط )‪.(11 or 22 kV‬‬
‫والمعدات األخرى الموجودة في مباني الموزعات في الشبكات العمومية عرضتها تفصيليا في الفصل التاسع‬
‫عشــر من كتاب هندســة القوى الكهربية عند الحديث عن الشــبكات العمومية‪ ،‬أما هنا فنتحدث عن موزعات‬
‫في شبكات خاصة وليس شبكات عمومية‪ ،‬ولذا فالموزع هنا ليس أكثر من لوحة جهد متوسط كبيرة كما في‬
‫شكل ‪.6-2‬‬
‫‪82‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وفى الغالب يتم تغذية المشـ ــروع من دائرتين ‪( two incoming feeders‬في الغالب تكون كل واحدة منها‬
‫قادمة من محطة توزيع ابتدائية مختلفة عن األخرى لض ــمان اس ــتم اررية التغذية في حالة انقطاع التغذية من‬
‫أحدهما)‪.‬‬
‫شكل ‪6-2‬‬
‫وأحيانا تكون كابالت الدخول على الموزع قادمة من لوحة ‪ ،RMU‬وليس من ال ـ ـ ‪ Substation‬مباشرة كما‬
‫في ش ـ ــكل ‪ 7-2‬الذى تظهر فيه تفاص ـ ــيل لوحة جهد متوس ـ ــط (موزع) لمش ـ ــروع خا‬
‫مكونة من ‪ 6‬خاليا‬
‫فقط‪ ،‬حيث الخلية الثانية والخامسة تسمى خاليا دخول‪ ،‬وهما اللتان تستقبالن كابلى التغذية من الــ ‪.RMU‬‬
‫أما الخلية األولى والسـ ـ ـ ـ ـ ــادسـ ـ ـ ـ ـ ــة فهما خاليا خروج‪ ،‬تغذيان اثنين من المحوالت‪ .‬و الخلية الثالثة خاصـ ـ ـ ـ ـ ــة‬
‫باستعدال الكابالت والرابعة خاصة بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .Bus coupling‬وكل خلية من الخاليا الستة (ماعدا الثالثة)‬
‫‪83‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫تحتوى على ‪ CB‬ومنظومة حماية كاملة‪ .‬وبالطبع فكل خلية دخول قادرة من خالل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Bus Coupler‬‬
‫على تغذية المحولين في أي وقت‪ .‬وأحيانا تضاف خلية فى كل سيكشن خاصة بالـ ـ ‪.earthing switch‬‬
‫ويمكن مراجعة أساليب أخرى لتغذية المحوالت بالجهد المتوسط في الفصل الخامس من هذا الكتاب‪.‬‬
‫شكل ‪7-2‬‬
‫‪84‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪2-2‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫حموال ت التوزيع‬
‫هو أهم جهاز فى ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Distribution Station‬إذ يتم بواسطته تخفيض الجهد من )‪(11 kV or 22 kV‬‬
‫إلى )‪ (400V‬تمهيدا لتوزيع الطاقة على المســتهلكين‪ .‬وعادة يتم توصــيف المحول بناء على عدة عناصــر‪،‬‬
‫من أهمها‪:‬‬
‫‪ -1‬قدرة المحول ‪ Rating‬مقاسة بالــ ‪ ،MVA‬وعادة تسمى المحوالت ذات قدرة أقل من ‪ 5MVA‬بمحوالت‬
‫التوزيع ‪ ،Distribution Transformer‬وهى التى نتعامل معها فى منظومة التمديدات‪ ،‬أما المحوالت‬
‫األكبر من ذلك فهى محوالت لنقل القدرة بين محطات التوليد ومحطات التحويل الرئيس ـ ــية فى الش ـ ــبكة‬
‫الكهربية العامة للدولة (‪ ، )Power Transformers‬والفرق بينهما في الحجم فقط‪.‬‬
‫‪ -2‬طريقة اللللللللللل ‪ Earthing‬الخاص بنقطة التعا ل‪ ،‬وعادة تكون نقطة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـتعادل ‪ Neutral‬إما موصلة‬
‫توص ــيال مباشـ ـ ار باألرض ‪ ،Solidly Earthed‬أو من خالل مقاومة ص ــغيرة فى حدود ‪ ،10Ω‬ويكون‬
‫الغرض من هذه المقاومة إن وجدت هو خفض مستويات تيارات القصر ‪.Short Circuits Current‬‬
‫‪ -3‬قيمة اللللللل ‪ Percentage Impedance‬الخاصة بالمحول ‪ X%‬أو ‪ ،Z%‬وتعرف بالمعاوقة‪ ،‬وهذه‬
‫القيمة لها أهمية كبيرة فى حس ــابات ‪ Short Circuit‬التى س ــندرس ــها تفص ــيال فى الفص ــل الرابع‪ ،‬لكننا‬
‫نش ــير هنا فقط إلى أن تيار القص ــر المار عند حدوث عطل فى أى نقطة فى ش ــبكة التمديدات (الجهد‬
‫المنخفض) سيتأثر بدرجة كبيرة بإجمالي ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Z ،Impedance‬التى يالقيها من لحظة خروجه من‬
‫مصـ ـ ــدر التغذية وحتى نقطة العطل‪ .‬وتعتبر قيمة ‪ Z%‬الخاصـ ـ ــة بالمحول واحدة من القيم المؤثرة جدا‬
‫فى هذه الحس ــابات‪ .‬الحظ أن قيمة تيار القص ــر الناتج من هذه الحس ــابات س ــتتوقف عليه قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Short Circuit Capacity SCC‬لكافة العناصـ ــر المسـ ــتخدمة فى منظومة التركيبات والتي تتغذى‬
‫من المحول (الكابالت‪ ،‬القواطع‪ ،‬لوحات التوزيع إلخ)‪ ،‬و أسعار هذه العناصر تتوقف أساسا على قيمة‬
‫ال ـ ‪.SCC‬‬
‫‪ -4‬طريقة توصللللليل الملفات ويتم توصـ ـ ـ ــيف المحوالت أيضـ ـ ـ ــا بناء على طريقة توصـ ـ ـ ــيل ملفات المحول‬
‫االبتدائية و الثانوية ‪ ،Primary & Secondary Windings‬والتى توص ـ ـ ـ ـ ـ ــل فى الغالب إما على‬
‫شـ ـ ــكل دلتا‪/‬سـ ـ ــتار‪ ،‬أو سـ ـ ــتار ‪/‬دلتا‪ ،‬أو دلتا ‪ /‬دلتا‪ ،‬إلخ‪ .‬ولكل توصـ ـ ــيلة من هذه التوصـ ـ ــيالت مميزات‬
‫وعيوب‪ ،‬و تتمحور جميع هذه المميزات والعيوب حول كفاءة كل توصيلة فى واحد من السمات التالية‪:‬‬
‫‪85‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .1‬منع ظهور الـ ‪ Third Harmonic‬أو ‪.Zero Sequence Current‬‬
‫‪ .2‬مدى تحملها لإلجهادات الكهربية والميكانيكية الناشئة عن المجاالت الكهربية‪.‬‬
‫‪ .3‬مدى الحاجة إلى توصيل المحوالت على التوازى أم ال‪.‬‬
‫‪ .4‬اقتصاديات التصنيع (عدد اللفات وشدة العزل المطلوبة)‪.‬‬
‫‪ .5‬مدى ثبات جهد نقطة التعادل‪.‬‬
‫‪ .6‬مدى الحاجة إلى وجود نقطة تعادل من عدمه (هل توجد أحمال ‪ Single Phase‬مثال)‪ .‬إلى‬
‫آخر هذه المتغيرات التى تقع تفاص ـ ـ ـ ـ ـ ــيلها خارج نطاق هذا الكتاب ويمكن قراءة المزيد عنها في‬
‫كتابى المرجع في محوالت القوى الكهربية‪.‬‬
‫‪ -5‬معامل اللللللللل ‪ K-Factor‬ظهرت أهمية هذا المعامل مع تزايد نوعية األحمال التى بها أجهزة إلكترونية‬
‫والتى تس ـ ـ ـ ــتخدم ‪ ،Hi Speed-Power Electronic Switches‬وكذلك مع تزايد اسـ ـ ـ ــتخدام لمبات‬
‫التفريق الكهربى ‪ ،Discharge Lamp‬فكــل هــذه األحمــال تص ـ ـ ـ ـ ـ ــنف على أنهــا أحمــال غير خطيــة‬
‫‪ Non-Linear loads‬ويعنى ذلك أنها ال تخضـ ــع لقانون أوم المشـ ــهور‪ ،‬بمعنى آخر أن مقاومة هذه‬
‫األجهزة غير ثابتة بل تتغير مع تغير الجهد والتيار‪ ،‬ومن ثم فاحتمال وجود ال ـ ـ ‪ Harmonics‬المسببة‬
‫الرتف ــاع درج ــة ح اررة المحول يكون كبيرا‪ .‬ومن ثم ظهرت الح ــاج ــة لوجود نوعي ــة من المحوالت له ــا‬
‫تصميم خا‬
‫للتعامل مع النسبة العالية لوجود األحمال الغير خطية‪ .‬على سبيل المثال فالـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪K-4‬‬
‫‪ Transformers‬تستخدم إذا كانت نسبة األحمال الغير خطية تصل إلى ‪ ،%50‬وعادة تستخدم هذه‬
‫النوعية من المحوالت فى تغذية المباني اإلدارية التى تكثر بها هذه النوعية من األحمال‪.‬‬
‫‪ -6‬طريقة تبريد المحول (زيت‪ ،‬هواء‪ ،‬مراوح‪ ،‬إلخ)‪ ،‬وتعتبر عملية التبريد أم ار ض ـ ـ ـ ـ ـ ــروريا حيث أنه كلما‬
‫ازدادت كفاءة التبريد كلما ارتفعت كفاءة المحول وازداد عمر المكونات الداخلة فى تركيبه‪ ،‬بل وازدادت‬
‫ال ـ ‪ Power‬التى يمكن أن نحصل عليها من هذا المحول‪.‬‬
‫وعادة يحدد المصــ ـ ــنع طريقة تبريد المحول باسـ ـ ـ ــتخدام أربع حروف‪ ،‬يرمز الحرفان األوالن إلى الموائع‬
‫المسـ ـ ــتخدمة في تبريد الملفات داخل المحول‪ ،‬ووسـ ـ ــيلة دفع هذه الموائع‪ ،‬و يرمز الحرفان اآلخران إلى‬
‫الموائع المس ــتخدمة لتبريد جس ــم المحول من الخارج‪ ،‬ووس ــيلة دفع هذه الموائع‪ ،‬و يحتوي الجدول (‪-1‬‬
‫‪ )2‬علي الرموز المس ـ ــتخدمة في هذا النظام‪ ،‬على س ـ ــبيل المثال فإن طريقة التبريد "‪ " ONAN‬يقص ـ ــد‬
‫‪86‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫بها أن لدينا محول زيتي (يبرد داخليا بس ـ ـريان الزيت س ـ ـريانا طبيعيا ويبرد الجسـ ــم من الخارج بس ـ ـريان‬
‫الهواء حوله سريانا طبيعيا أيضا)‪.‬‬
‫جدول ‪ : 1-2‬جدول توضيحي للحروف المدتخدمة في هذا النظام‬
‫المائع المبرد‬
‫الرمز‬
‫سريان المائع‬
‫الرمز‬
‫زيت معدني أو زيت اص ـ ـ ـ ـ ـ ــطناعي درجة ح اررة‬
‫‪O‬‬
‫طبيعي‬
‫‪N‬‬
‫زيوت اصطناعية أخرى ‪Liquid‬‬
‫‪L‬‬
‫غاز درجة ح اررة اشتعاله ≤ ‪ °300‬م ‪Gas‬‬
‫‪G‬‬
‫هواء ‪Air‬‬
‫‪A‬‬
‫ماء ‪Water‬‬
‫‪W‬‬
‫اشتعاله ≤‪ °300‬م ‪Oil‬‬
‫‪Nature‬‬
‫(دفع بمضخات)‬
‫‪F‬‬
‫‪Forced‬‬
‫والمحوالت المستخدمة مع التركيبات الكهربية عادة تكون‪:‬‬
‫• إما محوالت جافة ‪ ،Dry Transformers‬وهذه تستخدم داخل المباني السكنية والتجارية‪.‬‬
‫• أو محوالت مغمورة فى الزيت‪ ،‬وقد أصـ ـ ـ ـ ــبح هذا النوع أقل اسـ ـ ـ ـ ــتخداما داخل المباني السـ ـ ـ ـ ــكنية أو‬
‫التجارية‪ ،‬وإذا وجد فهناك اش ــتراطات أمان عالية يجب إتباعها اذا اس ــتخدم فى مبنى س ــكنى ولكنها‬
‫تعتبر األكثر انتشا ار فى الشبكات العامة بالشوارع‪.‬‬
‫في شكل ‪ 8-2‬على اليمين محول زيتى قدرة ‪ ،2MVA‬وعلى اليسار محول آخر من الن ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـوع‬
‫الج ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـاف ‪.Dry Transformer‬‬
‫‪87‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪8-2‬‬
‫‪ -7‬الزيت المدللللللتخدم‪ ،‬يس ـ ـ ـ ــتخرج الزيت المعدنى ‪ Mineral oil‬المس ـ ـ ـ ــتخدم فى المحوالت من البترول ثم‬
‫يض ـ ـ ــاف إليه مادة مانعة لألكس ـ ـ ــدة‪ .‬ويعتمد أداء المحول إلى درجة كبيرة على خوا‬
‫الزيت الفيزيائية‬
‫والكيميائية والكهربية‪ .‬ويجب أن يخض ـ ـ ــع زيت المحوالت لعدة اختبارات تحددها المواص ـ ـ ــفات العالمية‪.‬‬
‫ومن أهم هذه االختبارات اختبار درجة اللزوجة‪ ،‬واختبار نس ـ ـ ـ ــبة الماء فى الزيت‪ ،‬واختبار ش ـ ـ ـ ــدة العزل‬
‫الكهربى‪ ،‬واختبار معدالت تزايد درجة الح اررة‪ ،‬إلخ‪.‬‬
‫‪ -8‬مدللتويات الصللوت‪ ،‬وهذا أيضــا عنصــر مهم عند توصــيف المحوالت خاصــة تلك التى ســتوضــع داخل‬
‫المباني الســكنية‪ ،‬حيث يجب مراعاة أن تكون نســبة الضــوضــاء الصــادرة منها فى مســتويات منخفضــة‪،‬‬
‫ويفضـ ــل أن تكون أقل من ‪( 65 dB‬مسـ ــتوى الصـ ــوت العادى لإلنسـ ــان يتراوح بين ‪. )dB 50 – 40‬‬
‫ونش ــير هنا إلى أن المحوالت تص ــدر منها عادة أصــوتا تشــبه األزيز‪ ،‬وس ــبب هذا الصــوت هو المجال‬
‫المغناطيسـ ـ ــي المتردد داخل المحول والذى يتسـ ـ ــبب فى نوع من الحركة البسـ ـ ــيطة جدا لش ـ ـ ـرائح الحديد‬
‫بسـ ـ ـ ـ ـ ــبب ت غير المجال المغناطيسـ ـ ـ ـ ـ ــي والتى ينتج عنها هذا الصـ ـ ـ ـ ـ ــوت‪ .‬لذلك يوضـ ـ ـ ـ ـ ــع المحول داخل‬
‫‪ enclosure‬لتقليل مستويات الصوت‪ ،‬باإلضافة إلى زيادة درجة الحماية‪.‬‬
‫‪ 1 - 2 - 2‬قراءة لوحة الــ ‪ Nameplate‬للمحول‬
‫من أهم المهـارات التى يجـب أن يتحلى بهـا مهنـدس التركيبـات أن يكون بارعا فى فهم معـانى كافة الرموز‬
‫التى تظهر على لوحة بيانات األجهزة عموما‪ ،‬ومنها بالطبع لوحة بيانات المحول والتى يظهر نموذج لها‬
‫فى شـ ـ ـ ـ ـ ـ ـكل ‪.9-2‬‬
‫‪88‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪9-2‬‬
‫ويمكن الرجوع إلى كتابى المرجع فى المحوالت الكهربية لفهم كافة هذه الرموز‪ .‬لكن اختص ـ ـ ـ ـ ـ ــا ار‪ ،‬يمكن من‬
‫قراءة اللوحة السابقة الوصول بسهولة للمعلومات المكتوبة فى المقطع التالى‪:‬‬
‫هذا المحول قدرة ‪ 200kVA‬ثالثى األوجه ‪ ،3-phase‬يعمل على تردد ‪ ،50Hz‬وبجهد ‪،11000/415‬‬
‫موص ـ ـ ـ ـ ـ ــل بطريقة ‪ ،Dyn11‬وهذا الرموز يعنى أن الجهد العالي له موص ـ ـ ـ ـ ـ ــل دلتا ‪ ، ،D‬والجهد المنخفض‬
‫موصل ستار ‪ ،y‬ونقطة الـــ )‪ Neutral (n‬ظاهرة ومت ـــــــــــــــــاحة‪ ،‬وهناك ‪ phase shift‬بين جهد االبتدائي‬
‫وجهــد الثــانوى قــدره ‪ 330‬درجــة (‪ . )11×30‬والمحول معزول بــالزيــت ويحتوى على ‪ 267‬لتر (واألوزان‬
‫أيض ــا ظاهرة باللوحة)‪ .‬والمحول يتض ــمن ‪ Tap Changer‬له خمس خطوات يمكن من خاللهم تغيير جهد‬
‫‪89‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫االبتدائي من ‪ 11275‬فولت إلى ‪ 10175‬فولت حسب اختيارك لموضع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .Switch‬والمحول تبريده‬
‫بنظام ‪ ،ONAN‬وله ‪. Z%=4.2%‬‬
‫‪ 2 - 2 - 2‬معرفة قدرة احملول‬
‫البيانات الهامة الخاصــة بالمحول يمكن الحصــول عليها من لوحة البيانات المثبتة على جســم المحول كما‬
‫في الجزء الس ـ ـ ــابق‪ .‬وفى حالة فقد هذه اللوحة يمكن تحديد على األقل قدرة المحول من رقم موجود ومحفور‬
‫على جس ـ ــم المحول بين عوازل الجهد العالي والمنخفض‪ .‬والمثال ‪ 1-2‬يش ـ ــرح كيفية اس ـ ــتنتاج البيانات من‬
‫هذه األرقام‪:‬‬
‫مثال ‪:1-2‬‬
‫وجد الرق ‪ 925554:‬محفو ار على جد محول‪ .‬حد ما يمكن استنباطه من هذا الرق ‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫❖ الرقمين األول والثاني من اليسار دائما يعبران عن سنة تصنيع المحول ف ـ "‪ "92‬هنا تعنى ‪،1992‬‬
‫و "‪ "75‬فى مثال آخر تعنى ‪ ،1975‬و"‪ "02‬تعنى ‪ ،2002‬وهكذا)‪.‬‬
‫❖ أما الرقم الثالث من الشمال‪ ،‬فهو أهم رقم‪ ،‬ألنه يبين قدرة المحول‪ ،‬ويق أر على النحو التالى‪:‬‬
‫‪ 1‬يعنى محول ذو قدرة تساوى‬
‫‪50 KVA‬‬
‫‪ 2‬يعنى محول ذو قدرة تساوى ‪100 KVA‬‬
‫‪ 3‬يعنى محول ذو قدرة تساوى ‪200 KVA‬‬
‫‪ 4‬يعنى محول ذو قدرة تساوى ‪300 KVA‬‬
‫‪ 5‬يعنى محول ذو قدرة تساوى ‪500 KVA‬‬
‫‪ 6‬يعنى محول ذو قدرة تساوى‬
‫‪ 7‬يعنى محول ذو قدرة تساوى‬
‫‪ 8‬يعنى محول ذو قدرة تساوى‬
‫‪800KVA‬‬
‫‪1000 KVA‬‬
‫‪1500 KVA‬‬
‫‪90‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وأخي ار‪ ،‬فالرقم األول والثاني والثالث من اليمين فيعبروا معا عن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Serial Number‬الخا‬
‫بخط‬
‫اإلنتاج بالمصـ ـ ــنع‪ .‬وعلى هذا فالرقم المذكور بالمثال يعبر عن محول بقدرة ‪ 500 kVA‬مصـ ـ ــنوع س ـ ـ ــنة‬
‫‪.1992‬‬
‫ولمزيد من التفاص ـ ـ ـ ـ ـ ــيل حول المحوالت الكهربية يمكن الرجوع لكتابى "المرجع فى محوالت القوى الكهربية""‬
‫وهو أيضا متاح كوقف هلل على شبكة النت‪ .‬أيضا يمكن الرجوع لكتابى الرابع ‪ :‬هندسة القوى الكهربية" وفيه‬
‫عدة فصول عن شبكات التوزيع وتفصيالتها‪.‬‬
‫‪3-2‬‬
‫مولدات الطوارئ‬
‫يمكن تقس ـ ـ ـ ـ ـ ــيم األحمال فى أى مبنى إلى نوعين ‪ :‬أحمال عادية وأحمال مهمة (أحمال الطوارئ)‪ ،‬والفرق‬
‫األسـ ــاسـ ــي بينهما أن األحمال المهمة هى التى ال يجب أن ينقطع عنها التيار‪ .‬ويتم تجميع هذه النوعية من‬
‫األحمال فى لوحات منفص ـ ـ ـ ـ ـ ــلة تس ـ ـ ـ ـ ـ ــمى لوحات الطوارئ ‪ ،Emergency DBs‬هذه اللوحات يتم تغذيتها‬
‫بواســطة مولدات الطوارئ المعروفة بمولد الديزل عند انقطاع المصــدر األســاســي للتغذية والتى يظهر أحدها‬
‫فى شكل ‪.10-2‬‬
‫وكما يبدو فى الشـ ـ ـ ــكل فمولد الديزل يتكون من جزئين األول (على اليسـ ـ ـ ــار) هو محرك الديزل‪ ،‬والثاني هو‬
‫المولد الكهربى‪.‬‬
‫شكل ‪10-2‬‬
‫‪91‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وعموما فإنه عند توفير مصدر بديل للطاقة في حالة الطوارئ يجب مراعاة البعد االقتصادي وذلك بحساب‬
‫مقدار الخس ـ ــائر واألضـ ـ ـرار والخطورة الناتجة عن فقد مص ـ ــدر التيار‪ ،‬وفى نفس الوقت تقدير اقتص ـ ــاديات‬
‫الوسائل البديلة للتغذية من الشبكة العامة والتى تتراوح بين‪:‬‬
‫‪ -1‬االتفاق مع شـ ـ ــركة التوزيع بالمنطقة على تأمين تغذية المبنى من مصـ ـ ــدرين منفصـ ـ ــلين بتكاليف‬
‫إضافية بحيث تظل تغذية المبنى مؤمنة فى حالة فصل أو عطل أحدهم‪.‬‬
‫‪ -2‬استخدام بطاريات (منفصلة أو مركزية) لتأمين إنارة الطوارئ فقط‪.‬‬
‫‪ -3‬اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام مولد للطوارئ لتأمين تغذية عدد من األحمال الهامة بالمبنى‪ .‬ويتم نقل األحمال في هذه‬
‫الحالة إلى المولد بإحدى طريقتين ‪:‬‬
‫إما يدويا بواسطة بال ـ ـ ـ ـ ‪ ، ،MTS Manual Transfer Switch‬أو أوتوماتيكيا بواسطة ال ـ ـ ـ ـ ‪ATS‬‬
‫‪.، Automatic Transfer Switch‬‬
‫مالحظة هامة‪ :‬عند توصيل مولد الطوارئ على اللوحة الرئيسية يتم فصل ال ـ ـ ـ ‪ Capacitor Bank‬إن وجد‬
‫عن طريق ال ـ ‪ Shunt Trip‬حتى ال يتسبب فى ارتفاع الجهد على أطراف المولد‪.‬‬
‫وقد ال يكون هناك أحماال هامة فى المنازل العادية تس ـ ـ ـ ـ ــتلزم تخص ـ ـ ـ ـ ــيص مولد طوارئ لها‪ ،‬لكن يجب على‬
‫األقل فى هذه الحالة أن نس ـ ـ ــتخدم اللمبات ذات البطارية التى تض ـ ـ ــيء أوتوماتيكيا بمجرد انقطاع التيار فى‬
‫المداخل والساللم لضمان سهولة الحركة عند انقطاع التيار‪.‬‬
‫و بص ـ ـ ــفة عامة تكون نس ـ ـ ــبة أحمال الطوارئ فى المباني اإلدارية واألبراج الس ـ ـ ــكنية فى حدود ‪،%20-10‬‬
‫حيث تغطى على األقل إنارة الطرقات‪ ،‬ومراوح سـ ـ ـ ــحب الدخان من ممرات وسـ ـ ـ ــاللم الهروب‪ ،‬وأنظمة إنذار‬
‫الحريق وأنظمة التليفونات واإلذاعة الداخلية بالمبنى وثالجات المطابخ‪ ،‬ومعدات ض ــخ وص ــرف المياه وربما‬
‫يضــاف أحد المصــاعد (مصــعد رجال اإلطفاء)‪ ،‬بينما تصــل هذه النســبة فى المســتشــفيات إلى حوالى ‪%50‬‬
‫من إجمالي األحمال لكثرة األحمال المرتبطة بحياة المرضى‪.‬‬
‫مع مالحظة أنه عند حسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاب القدرة الالزمة لمولد الطوارئ فى مبنى معين فإننا ال نطبق على األحمال‬
‫السابقة أى معامالت لتباعد األحمال (‪. )No Diversity Factors‬‬
‫يالحظ أيض ـ ـ ــا أن األحمال ذات المحركات لها حس ـ ـ ــاباتها واعتباراتها الخاص ـ ـ ــة‪ ،‬ويمثل الجزء التالى نموذجا‬
‫لحسابات حجم المولد الذى يغذى أحماال تحتوى على محركات‪.‬‬
‫‪92‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 3 - 2‬تقدير قدرة مولد الطوارئ املناسب لتغذية حمركات‬
‫هناك عدة نقاط البد من أخذها فى االعتبار قبل تحديد الحجم المناس ـ ـ ــب لمولد الطوارئ المس ـ ـ ــتخدم فى أى‬
‫مشــروع‪ ،‬فالبعض يظن أن أحمال الطوارئ مثال إذا كان مجموعها ‪ 100 kW‬فإن اختيار مولد بقدرة ‪120‬‬
‫‪ kW‬مثال سيكون مناسبا‪ ،‬وهذا التفكير البسيط بالطبع يمكن أن يسبب مشاكل عديدة لهذا المولد ألنه أغفل‬
‫االعتبارات التالية‪:‬‬
‫‪ -1‬البــد أن يكون مولــد الطوارئ قــاد ار على تغــذيــة األحمــال حــال البــدء ‪ ،Starting‬فمعلوم أن المحركــات‬
‫تسحب تيا ار عاليا أثناء البدء ‪ Starting Current‬فما لم يكن المولد قاد ار أيضا على توليد هذا التيار‬
‫المرتفع فلن يكون مناس ـ ـ ـ ـ ــبا حتى لو كانت قدرة المولد ‪ G-running kW‬أكبر من قدرة الموتور ‪M-‬‬
‫‪.Running kW‬‬
‫‪ -2‬تكون قدرة المولد غالبا محسوبة على افتراض أن معامل قدرة (‪ )Load power factor‬يساوى ‪،0.8‬‬
‫فإذا كان ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ PF‬أقل من ذلك فالبد من عمل ‪ De-rating‬للمولد بحيث يتم زيادة قدرته (بالقسمة‬
‫على معامل تحســين أقل من الواحد الصــحيح) لتعويض النقص فى معامل قدرة األحمال‪ .‬وغالبا يكون‬
‫ضمن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Data sheet‬للمولد منحنى يعطى قيمة هذا المعامل كما فى شكل ‪ .11-2‬فعلى سبيل‬
‫المثال‪ ،‬إذا كان مثال معامل القدرة لألحمال يساوى ‪ 0.5‬فيجب أن تزيد قدرة المولد بمقدار ‪.1/0.88‬‬
‫شكل ‪11-2‬‬
‫‪ -3‬وبالمثل‪ ،‬هناك منحنيات لحساب معامل تصحيح درجة الح اررة‪ ،‬فكلما ارتفعت درجة الح اررة عن الدرجة‬
‫التى ص ـ ـ ـ ـ ـ ــمم المولد عليها كلما احتاجنا إلى تقليل الحمل على المولد (إذا كان المولد قد تم شـ ـ ـ ـ ـ ـ ـراؤه‬
‫بالفعل)‪ ،‬أو زيادة القدرة التصميمة (إذا كنا الزلنا فى مرحلة االختيار والتصميم)‪ ،‬وتكون الزيادة حسب‬
‫‪93‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫درجة الح اررة (بالقسمة على الــ ‪ Factor‬الذى نحصل عليه من المنحنى الموج ـــــــــــــــــود في شكل ‪-2‬‬
‫‪.12‬‬
‫‪ -4‬وهناك منحى ثالث لتأثير االرتفاع عن س ـ ـ ـ ـ ــطح البحر‪ ،‬وذلك حتى نأخذ فى االعتبار النقص فى كمية‬
‫األكســجين الالزم لالحتراق إذا وضــع المولد على ارتفاعات عالية‪ ،‬وكذلك بســبب انخفاض عزل الهواء‬
‫كلما ارتفعنا إلى أعلى‪.‬‬
‫ملحوظة‪:‬‬
‫كلما ارتفعت عن سطح البحر تقل كثافة الهواء وهذا يعنى أن الذرات المتأينة بالجهد ستجد طريقها أكثر‬
‫سهولة فى حركتها ألنها ال تجد ذرات هواء كثيرة تصطدم بها كما فى الوضع العادى‪ ،‬ولذا يكون انهيار‬
‫العزل الهوائى أسرع كلما ارتفعت عن البحر‪ .‬أما نسب التخفيض فهذه تعود لمسافة االرتفاع ونسبة التلوث ‪.‬‬
‫والمعادالت المستخدمة فى ذلك تجدها فى بحث منشور هنا‬
‫‪High-Altitude Considerations for Electrical Power Systems and‬‬
‫‪Components - IEEE Journals & Magazine‬‬
‫والشكل التالى يوضح أن جهد االنهيار يتناقص حتى ارتفاع معين ثم يزيد بعد ذلك‪ ،‬لكن هذه الزيادة تبدأ‬
‫على ارتفاعات عالية جدا فوق ال ـ ‪ 50‬كم‪.‬‬
‫‪94‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -5‬أيضــا من االعتبارات الهامة فى اختيار قدرة المولد‪ ،‬حســاب مدى التزامن فى تشــغيل األحمال (خاصــة‬
‫المحركــات)‪ ،‬فب ــالطبع يج ــب أن يكون المول ــد ق ــاد ار على تغ ــذي ــة ك ــاف ــة األحمــال التى تعمــل متزامن ــة‬
‫‪ ،Simultaneously‬ولكن قد نحتاج فقط لدائرة تحكم بسـ ـ ـ ــيطة تمنع بدء تشــ ـ ــغيل المحركات بصـ ـ ـ ــورة‬
‫متزامنة حتى نقلل تيار البدء الكلى مالم يكن التشـ ـ ــغيل المتزامن جزءا أص ـ ـ ــيال من تشـ ـ ــغيل المنظومة‪،‬‬
‫وهذا ناد ار ما يحدث‪.‬‬
‫شكل ‪12-2‬‬
‫‪ -6‬إذا أمكن حل مشـ ــكلة تزامن البدء للمحركات‪ ،‬فعندئذ يمكن اختيار المولد بحيث يكون قاد ار على تغذية‬
‫تيار يسـ ــاوى أعلى تيار البدء ‪ Highest starting current‬ألكبر المحركات بالمنظومة مضـ ــافا إليه‬
‫مجموع التيارات الطبيعية ‪ Rated current‬لبقية المحركات التى تعمل متزامنة طبقا للمعادلة ‪: 1-2‬‬
‫‪𝐼𝐺𝑒𝑛 = 𝐼ℎ𝑖𝑔ℎ𝑒𝑠𝑡 𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡 𝑐𝑢𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡 + ∑ 𝐼𝑟𝑎𝑡𝑒𝑑 … … … … … … … 2 − 1‬‬
‫يمكن أيضا التغلب على مشكلة تيار البدء المرتفع بالبحث فى طرق تقليل هذا التيار من قبيل استخدام‬
‫‪ Delta/Star Switch‬إذا كانت توصيلة المحرك تسمح بذلك‪ ،‬أو شراء واستخ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـدام أجهزة ال ـ ‪Soft‬‬
‫‪ ،starting‬وبالطبع ستحتاج لدراسة اقتصادية لتحديد الجدوى االقتصادية لشرائها‪.‬‬
‫‪ 2 - 3 - 2‬خطوات اختيار القدرة املناسبة للمولد‬
‫مع أخذ النقاط السابقة فى االعتبار‪ ،‬يمكن تبسيط خطوات اختيار القدرة المناسبة لمولد الطوارئ فيما يلى‪:‬‬
‫‪ -1‬احسب القيم التالية لكل حمل على حدة (‪: )R-for running & S for Starting‬‬
‫‪Running kilowatts (RkW) ,‬‬
‫•‬
‫)‪Running kilovolt-amperes (RkVA‬‬
‫•‬
‫‪95‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫)‪Starting kilovolt-amperes (SkVA‬‬
‫•‬
‫)‪Starting kilowatts (SkW‬‬
‫•‬
‫)‪Running motor power factor (PF‬‬
‫•‬
‫‪Starting motor PF‬‬
‫•‬
‫‪ -2‬احسب مجموع ‪ and SkVA ،SkW ،RkVA ،RkW‬لكافة األحمال‪.‬‬
‫‪ -3‬اختر من كتالوج الشركة المنتجة للمولد الحجم المناسب الذى يكون قاد ار على توليد القيم السابقة‪ ،‬مع‬
‫مالحظة أن المولد القادر على تغذية ‪ 100‬أمبير مثال بصورة مستمرة سيكون قاد ار على تغذية ربما‬
‫‪ 130‬أو ‪ 140‬أمبير عند البدء‪ ،‬لكن تحديد الرقم ال يتم إال من خالل كتالوج الشركة أو بمراسلة فريق‬
‫الدعم الفنى للشركة المصنعة للمولد‪.‬‬
‫مثال ‪:2-2‬‬
‫احدب القدرة المناسبة لمولد مطلوب لتغذية األحمال التالية‪:‬‬
‫‪• Two 200 HP motors ،Code G ،92% running efficiency ،0.25‬‬
‫‪starting PF ،0.91 running PF.‬‬
‫‪• Total 100kVA of fluorescent lighting ،starting PF of 0.95 ،and‬‬
‫‪running PF of 0.95‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫الخطوة األولى ‪:‬‬
‫هى حساب ‪ SkVA ،SkW ،RkVA ،RkW‬لكل حمل على حدة‬
‫الحظ أن قيمة ال ـ ـ ‪ Starting kVA‬تحسب من خالل ما يعرف ‪( Code G‬راجع شرح هذا الكود وقيمته‬
‫التي تساوى هنا ‪ 5.9 kVA/HP‬في الفصل الرابع عند شرح مفردات الـ ـ ‪ Name Plate‬للمحركات)‬
‫‪For the 200 HP motor:‬‬
‫‪• RkW = (200 hp × 0.746 kW/hp) ÷ 0.92 = 162.2kW‬‬
‫‪96‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪• RkVA = 162.2kW ÷ 0.91 RPF = 178.2kVA‬‬
‫‪• SkVA = 200 hp × 5.9 kVA/hp = 1180kVA‬‬
‫‪• SkW = 1180kVA × 0.25 SPF = 295kW‬‬
‫‪For the Florescent Lighting:‬‬
‫‪• RkW = 100kVA × 0.95 PF = 95kW‬‬
‫‪• RkVA = 100kVA‬‬
‫‪• SkVA = 100kVA‬‬
‫‪• SkW = 100kVA × 0.95 PF = 95kW‬‬
‫الخطوة الثانية ‪:‬‬
‫هى جمع أحمال كل وحدة من وحدات القدرة كما يلى‪:‬‬
‫‪Load‬‬
‫‪RkW‬‬
‫‪RkVA‬‬
‫‪SkW‬‬
‫‪SkVA‬‬
‫‪200hp Motor‬‬
‫| ‪162.2‬‬
‫| ‪178.2‬‬
‫| ‪295‬‬
‫‪1180‬‬
‫‪200hp Motor‬‬
‫| ‪162.2‬‬
‫| ‪178.2‬‬
‫| ‪295‬‬
‫‪1180‬‬
‫‪Lighting‬‬
‫‪95‬‬
‫‪100‬‬
‫‪95‬‬
‫‪100‬‬
‫‪Totals‬‬
‫‪420‬‬
‫‪457‬‬
‫‪685‬‬
‫‪2460‬‬
‫الخطوة الثالثة ‪:‬‬
‫هى الرجوع لكتالوج إحدى شـ ــركات تصـ ــنيع المولدات للبحث عن مولد قادر على تغذية ‪ 457kVA‬على‬
‫األقل بصورة متصلة وفى نفس الوقت قادر على أن يعطى ‪ 2460kVA‬على األقل عند البدء‪.‬‬
‫وبالرجوع لكتالوج ش ـ ـ ـ ــركة كتربلر مثال س ـ ـ ـ ــتجد أن لديهم مولد بقدرة )‪ ،750kW (938kVA‬ومقنن على‬
‫‪ 2944 kVA‬عند البدء‪ ،‬وبالتالى فهو قادر على تحقيق كافة المتطلبات‪.‬‬
‫‪97‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫يجــب م ارعــاة أن األحمــال التى تغــذى عن طريق المولــد البــد من ترتيبهــا فى ‪ steps‬لتقليــل قــدرة المولــد‬
‫المطلوبة خصوصا فى المشاريع الكبيرة‪ ،‬وتكون األولوية فى دخول ال ـ ـ ـ ‪ steps‬طبقا للكود فاألحمال مثل‬
‫ال ـ ‪ life safety‬البد من دخولها أوال‪.‬‬
‫الحظ أنه من الخطأ اختيار قدرة المولد بمجرد أن تكون مرة وربع‪ ،‬أو حتى مرة ونص ـ ـ ـ ـ ــف أعلى من قدرة‬
‫األحمال المراد تغذيتها‪ ،‬فهذا خطأ شــائع ألنه يهمل تيار البدء‪ .‬في المثال الســابق مثال زادت لقدرة المولد‬
‫أعلى من ضعف قدرة األحمال حتى أصبحت مناسبة‪.‬‬
‫تجدر اإلشـ ـ ـ ــارة إلى أن من أشـ ـ ـ ــهر البرامج التى تسـ ـ ـ ــتخدم فى حسـ ـ ـ ــابات المولدات برنامج ‪Cummins‬‬
‫‪ ،power suite‬وبرنامج ‪.Caterpillar Spec sizer‬‬
‫‪ 3 - 3 - 2‬الفرق بني حمركات الديزل وحمركات البنزين‬
‫مولدات الطوارئ تدور بواسـ ــطة محركات الديزل‪ ،‬وهو نوع من آالت االحتراق الداخلى مثل محرك السـ ــيارة‪،‬‬
‫إال أن المحركات التى تعمل بالديزل تختلف عن مثيلتها التى تعمل بالبنزين فى عدة فروق منها ‪:‬‬
‫‪ .1‬أنها ‪ -‬محركات الديزل ‪ -‬ال تشـ ـ ــتمل على شـ ـ ــمعات احتراق ‪( spark plugs‬البوجيهات) كما فى‬
‫محركات البنزين بل يشتعل الوقود بالضغط‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫وهى تعطى قوة أكبر من محركات البنزين لكن سرعة أقل‪ .‬وبالطبع ستالحظ أن السيارات المالكى‬
‫كلها بنزين بينما سيارات النقل معظمها ديزل‪.‬‬
‫‪.3‬‬
‫ومحرك الديزل أثقل من محرك البنزين و ذلك ألن الض ـ ـ ـ ـ ـ ــغوط داخله أكبر مما يؤدى إلى الحاجة‬
‫لمواد أثقل تتحمل هذا الضغط‪.‬‬
‫‪.4‬‬
‫وتتكون الش ـ ـ ـ ـ ـ ــحن ــة فى محرك البنزين من الهواء و الوقود مع ــا يتم خلطهم عن طريق الكربيراتير‬
‫‪ ،Carburetor‬و بعد ذلك يدخال ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Cylinder‬أو غرفة االحتراق معا‪ ،‬أما بالنسـ ـ ـ ـ ـ ــبة‬
‫لمحرك الديزل فيدخل الهواء‪ ،‬و يدخل الديزل تحت ضغط هائل عن طريق الرشاش‪.‬‬
‫‪.5‬‬
‫كفاءة محركات الديزل اعلى بنسبة ‪ %25‬على األقل مقارنة بمحركات البنزين‪.‬‬
‫‪.6‬‬
‫لكن هناك مش ـ ـ ـ ــكلة في الديزل وهى إنه يجب عدم تجاهل مقياس كمية الوقود في الخزان‪ ،‬ألنه في‬
‫حال نفاذ الوقود في الخزان فإنه يجب عمل إفراا للهواء من الدائرة أوال وهذه مش ـ ـ ـ ـ ـ ــكلة كبيرة يجب‬
‫تجنبها‪.‬‬
‫‪98‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وهناك مواص ــفات خاص ــة فى كل كود لمولدات الديزل لكل من نظام العادم ‪ ،Exhaust System‬والقواعد‬
‫الخرس ـ ــانية‪ ،‬ونظم التبريد والتهوية‪ ،‬ونظام الوقود إلخ‪ .‬ينص الكود المص ـ ــرى على س ـ ــبيل المثال على بعض‬
‫المواصفات الخاصة بغرفة الماكينات منها‪:‬‬
‫‪.i‬‬
‫يجب ترك مسافة ال تقل عن ‪ 1.00‬متر من األجناب وخلف مولد الطوارئ‪.‬‬
‫‪.ii‬‬
‫تكون مساحة مخرج الهواء مساوية على األقل لمساحة سطح الردياتير‪.Radiator‬‬
‫‪.iii‬‬
‫تكون مساحة مأخذ الهواء ‪ In-take‬مساوية لضعف مساحة (‪ Out-take )Exhaust‬تقريبا‪.‬‬
‫‪.iv‬‬
‫يراعى نسبة المساحة الفعالة لمأخذ أو مخرج الهواء فى حالة تغطية هذه المساحات بسلك شبك‬
‫أو فالتر‪.‬‬
‫‪.v‬‬
‫عند تحديد أبعاد الغرفة يجب األخذ فى االعتبار أن اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام خزان وقود مثبت فى قاعدة‬
‫الماكينة يؤدى إلى زيادة ارتفاع الغرفة‪.‬‬
‫‪.vi‬‬
‫يوضــع المولد في وســط الغرفة تماما‪ .‬وتكون مســاحة الغرفة بقدر المســاحة التي يشــغلها المولد‬
‫(‪ )5 - 4‬مرات‬
‫‪.vii‬‬
‫توض ـ ــع لوحة التوزيع في غرفة جانبية ص ـ ــغيرة مالص ـ ــقة لغرفة المولد و تبعد لوحة التوزيع عن‬
‫المولد بمسافة ال تقل عن ‪ 3‬متر‪.‬‬
‫‪.viii‬‬
‫يوضع خزان الوقود خارج غرفة المولد‪ .‬ويحذر من وضعه داخلها‪.‬‬
‫قراءة الــ ‪ Nameplate‬ملولد الديزل‬
‫بالطبع سيكون لدينا أكثر من لوحة بيانات‪ ،‬فلدينا محرك الديزل ولدينا المولد الكهربي المتصل به‪.‬‬
‫‪99‬‬
‫ المعدات الرئيدية‬: ‫الفصل الثانى‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
1. Manufacturer and Description – Caterpillar Generator Set
2. Generator Specification as follows:
o Engine Model is 3508 manufactured in 2002.
o 1250 KVA, 1000 kW (output power) 0.8 power factor at 60 Hz.
o Rated for standby use.
3. Generator data as follows:
o 3 Phase 6 wire generator that can be wired in Delta (wye) or Parallel
(series) configurations by technicians.
o Generator supplies 480 VAC with 1504 amps capability
o Require 43 VAC at 8 amps to excite the filed.
o 1800 rpm minimum required.
o Maximum operating temperature 266°F (130°C) with an ambient
temperature of 104°F (40°C).
o Has class H insulation in windings and can be operated at 3280 ft (1000
m).
4. Generator serial number for ordering parts.
100
‫ المعدات الرئيدية‬: ‫الفصل الثانى‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
1. Manufacturer Identification – Supplies Company headquarters location and
contact information.
2. Engine Identifier – The engine is a QSK60 Industrial series engine.
3. Engine Specifications – Separated into the following areas:
o 2250 Brake Horsepower (BHP) and converts to (1678 kW) at 1800 RPM.
BHP is the available power of engine assed by measuring the force
needed to brake the engine.
o 7258 lb-ft of torque. This can be defined as the twisting turning force that
is required to move one pound the distance of one foot around an axis at
a radius of one foot (How twisting force of an engine is measured).
o Configuration number supplies internal information on how the engine
was assembled.
o Control Parts List (CPL) is internal reference number for the replacement
parts of the engine.
o Revision – Date of the software and engine electronics associated with
the engine.
4. Engine Displacement and Aspiration – Separated into the following areas:
o Displacement 3.661 in3 (60 L) – Engine displacement is the volume all
cylinders can hold in combination.
o Aspiration – is the method air is supplied to the engine. This engine
utilizes a 2-stage turbocharger system. The intake air system is both
intercooled and aftercooled. Two stage turbocharger systems consist of
a low-pressure turbocharger supplying a high pressure turbocharger.
5. Fuel and Emissions – Separated into the following areas:
o Compression Ratio 14.5:1 – Compression ratio is defined as the
maximum to minimum volume in the cylinder in an internal combustion
engine.
o Fuel System Cummins MCRS – Modular Common Rail System is the
newest most efficient high-pressure fuel system.
o Emission Certification – Certified to EPA Tier 2 emission level
101
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 4 - 3 - 2‬ما هو الـــ ‪ ATS‬؟‬
‫جهاز ال ـ ‪ Automatic Transfer Switch‬أو ما يعرف اختصا ار ب ـ ‪ ،ATS‬يمكنه أن ينقل تغذية أى لوحة‬
‫طوارئ أوتوماتيكيا فى حالة انقطاع التيار من المصـ ـ ـ ــدر األصـ ـ ـ ــلى وهو الكهرباء العمومية‪ ،‬إلى المصـ ـ ـ ــدر‬
‫الثاني وهو مولد الديزل‪ .‬وفى شكل ‪ 13-2‬لجهاز بقدرة ‪ 63‬أمبير فقط‪.‬‬
‫شكل ‪13-2‬‬
‫أما مع األحم ـــــــــــــــــــــــــــ ـال األعلى من ذلك نحتاج إلى لوحة منفصلة لهذه المهمة تتك ـــــــــــــــــــــــــون من ‪two‬‬
‫‪ main Contactors‬باإلضـ ــافة إلى دائرة تحكم كما في شـ ــكل ‪( 14-2‬لوحة ‪ ،Digital‬وهناك أنواع أخرى‬
‫يكون التحكم فيها من النوع ال ـ ‪.)Analog‬‬
‫‪102‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪14-2‬‬
‫‪ 5 - 3 - 2‬تغذية األ محال بواسط ة الــ ‪UPS‬‬
‫أما األحمال فائقة األهمية مثل بعض أجهزة الحاسوب فى البنوك أو ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Servers‬مثال فيتم تغذيتها من‬
‫خالل جهاز خا‬
‫يعرف بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Un-interrupted Power Supply‬أو اختصا ار ‪ .UPS‬ووظيفة هذا‬
‫الجهاز هو ضمان منع انقطاع التيار الكهربى مطلقا عن هذه األحمال الهامة‪.‬‬
‫وال ـ‪ UPS‬يتكون داخليا من ثالثة أجزاء ‪:‬‬
‫فى الجزء األول منه يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ‪.Rectifier‬‬
‫فى الجزء الثاني يتم استخدام التيار المستمر فى شحن عدد من البطاريات‪.‬‬
‫ف ى الجزء الثــالــث يتم تحويــل التيــار المس ـ ـ ـ ـ ـ ــتمر الخــارج من البطــاريــة إلى تيــار متردد مرة أخرى‬
‫‪ .Inverter‬واألجزاء الثالثة تظهر فى شكل ‪.15-2‬‬
‫‪103‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫واض ـ ـ ـ ــح من الش ـ ـ ـ ــكل أن تغذية الحمل تأتى دائما من خالل البطارية‪ ،‬ومن ثم فعند انقطاع التيار فلن تتأثر‬
‫هذه األحمال مطلقا ولن تشـ ـ ـ ــعر بأى اهتزاز فى مصـ ـ ـ ــدر التغذية‪ ،‬لكن بالطبع عند انقطاع التيار فلن يكون‬
‫هناك مصدر شحن للبطارية‪ ،‬ومن ثم سيستمر ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ UPS‬فى تغذية هذه األحمال لمدة تتوقف على سعة‬
‫البطارية وكمية التيار المسحوب منها‪ ،‬ولذا يتم توصيف البطاريات عادة بوحدات ال ـ ‪.Amp-Hour‬‬
‫شكل ‪15-2‬‬
‫ولذلك فإن أهم عنصرين يجب تحديدهما فى مواصفات ال ـ ‪ UPS‬عند شرائه هما‪:‬‬
‫‪ .1‬قيمة أقصى تيار يمكن أن يغذيه‪.‬‬
‫‪ .2‬أقصى مدة لهذه التغذية‪.‬‬
‫وبالطبع كلما زاد التيار وزادت المدة كلما كبر حجم ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ UPS‬وزاد سعره‪ .‬و فى الغالب فإننا نحتاج لهذا‬
‫الجهاز لمدة وجيزة (فى حالة أجهزة الحاس ـ ـ ــوب مثال نحتاج لدقائق يمكن خاللها لمش ـ ـ ــغل الجهاز أن يخزن‬
‫المعلومات التى يخشى من ضياعها)‪ ،‬وأثناء هذه المدة الوجيزة تكون الشحنة المخزنة في بطاريات الـ‪UPS‬‬
‫هي المصدر الوحيد للتغذية‪ ،‬ويستمر االعتماد على البطارية حتى يتمكن المصدر االحتياطي (الديزل) من‬
‫إتمام عماية ال ـ ـ ـ ‪ Starting‬والتي قد تأخد حوالى عشر ثوانى‪ ،‬وبعدها تعود البطارية لتشحن مرة أخرى لكن‬
‫هذه المرة من خالل الديزل وليس من المصدر الرئيسي‪.‬‬
‫وهناك العديد من البرامج الجاهزة التي تســاعدك في اختيار النوع المناســب ومنها على ســبيل المثال الموقع‬
‫التالى ‪https://www.backupbatterypower.com/pages/ups-run-time-calculator :‬‬
‫‪104‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وما عليك سـ ـ ـ ــوى حسـ ـ ـ ــاب حجم األحمال التي تحتاج‬
‫لتغذية بالوات‪ ،‬ثم يعرض عليك البرنامج بدائل متعددة‬
‫في الســعر وزمن التشــغيل ‪ .‬وقد نقلت هنا فقط نموذج‬
‫واحد ألحد هذه البدائل ثم نقلت مواصفاته بعد ذلك‪.‬‬
‫هذا البديل مثال ثمنه ‪ 899‬دوالر ويعطيك ‪ 11‬دقيقة‬
‫تقريبا‪ .‬مع إمكانية إضـ ـ ــافة ‪ONE Extra External‬‬
‫‪ Battery Pack‬لزيادة المدة إلى نص ـ ـ ـ ـ ـ ــف س ـ ـ ـ ـ ـ ــاعة‪.‬‬
‫وبعض الش ـ ـ ــركات كما في المثال التالى تعطيك المدة‬
‫حسب التحميل أيضا‪.‬‬
‫وفي بعض األنواع تزود بخاص ـ ـ ـ ـ ـ ــية عمل ‪Battery‬‬
‫‪ management‬حي ـ ــث تتحكم في اختي ـ ــار أوق ـ ــات‬
‫الشـ ـ ـ ـ ـ ـ ـحن للبطـاريـة‪ ،‬ويمكنهـا أيضـ ـ ـ ـ ـ ـ ــا عمـل ‪Load‬‬
‫‪ shedding‬إذا تأخر رجوع المصدر أو دخول المولد‬
‫وبالتالي يمكنها االستمرار لمدة زمنية أطول‪.‬‬
‫‪105‬‬
‫ المعدات الرئيدية‬: ‫الفصل الثانى‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
$ 899.99
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1500 VA (1.5 kVA) / 1,350 Watt (1.35 kW)
55-150 Volt AC Input / 100/110/115/120/127 Volt AC Output
Pure Sine Wave Clean Output To Operate And Maximize The Life Of Even
The Most Sensitive Electronics
Online (Double Conversion) - Highest Level Of Protection Available Battery Power Always Engaged, No Switching Delay (Phase Locked To
Input Power Source)
Wide Frequency Input Range (44-66 Hz Auto Sensing) Allows
Constant Voltage Regulation (±1%)
Constant Frequency Regulation (±1 or ±3% Selectable)
INPUT: 120 Volt, 15 Amp NEMA 5-15P (Standard Wall Plug)
OUTPUT: 6x 120 Volt, NEMA 5-15R Battery & Surge Protected Receptacles
(Standard Wall Receptacles)
Full Load (1,350 Watts) Estimated Run Time On Battery Power:
• Up To 11 Minutes On Internal Batteries
• 3 Batteries, 12 Volts, 9 Amp Hours Each
• Up To 35 Minutes On Internal Batteries + 1 Battery Pack
• 9 Batteries, 12 Volts, 9 Amp Hours Each
Half Load (675 Watts) Estimated Run Time On Battery Power:
• Up To 23 Minutes On Internal Batteries
• 3 Batteries, 12 Volts, 9 Amp Hours Each
• Up To 1 Hours 56 Minutes On Internal Batteries + 2 Battery Packs
• 15 Batteries, 12 Volts, 9 Amp Hours Each
106
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪Weight: 33.1 lbs.‬‬
‫)‪Dimensions (Inches): 6.1 X 10.2 X 15.9 (W x H x D‬‬
‫‪Operating Temperature: 32°-104° F‬‬
‫‪Operating Humidity: 20%~95%, Non-Condensing‬‬
‫‪Operating Elevation: 3,280 Feet Without De-Rating‬‬
‫‪Includes Software For Windows Monitoring & Configuration‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫هناك طرق أخرى لتوصيل ال ـ ـ ـ ‪ UPS‬غير الطريقة السابقة والتي تسمى أيضا ‪،On-Line Connection‬‬
‫فهناك طرق أخرى تعرف بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Standby Connection‬أو ‪ ،Interactive mode‬وتتميز بأن عمر‬
‫الجهاز فيه يكون أطول‪ ،‬لكن على حسـ ــاب شـ ــيء مهم جدا وهو أنها تحتاج إلى ‪Transmission Time‬‬
‫لتدخل في الخدمة‪ ،‬ورغم أنه زمن صغير جدا مقارنة بزمن دخول المولد مثال في الخدمة لكنه قد يكون في‬
‫بعض التطبيقات غير مقبول ‪ .‬وزمن االنتقال في الحاالت الثالثة المذكورة هو‪:‬‬
‫‪Zero in case of online ups‬‬
‫‪From 5msec. to 12msec. in case of standby ups‬‬
‫‪From 3msec. to 8msec. in case of line interactive ups.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫والشكل التالى يظهر طريقة توصيل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .Interactive mode‬الحظ أنه في الوضع الطبيعى ال تمر‬
‫التغذية من خالل الـ ـ ‪ ،UPS‬وإنما فقط عند انقطاع التيار‪.‬‬
‫‪107‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اجلزء الثاني ‪:‬‬
‫اجملموعة الثانية ‪ :‬الكابالت واملوصالت‬
‫الكهربية و طرق متديداتها‬
‫‪4-2‬‬
‫مبادئ هامة قبل دراسة الكابالت‬
‫إ ن أهم مبدأ يجب مراعاته عند التعامل مع المعدات الكهربية عموما هو مبدأ األمان ‪ ،Safety‬وذلك نظ ار‬
‫لطبيعة الكهرباء وخطورة التعامل معها‪ .‬ومن أجل تحقيق هذا المبدأ عند التعامل مع الكابالت فقد تميزت‬
‫الكابالت بسـ ــمات خاصـ ــة تتعلق بالتركيب وطرق التمديد‪ ،‬وكلها صـ ــممت من أجل تحقيق عنصـ ــر األمان‪.‬‬
‫وقبل الدخول فى التفاصـ ــيل نشـ ــير إلى أن مصـ ــطلح "كابل" يطلق هنا على المغذيات الرئيسـ ــية ‪Feeders‬‬
‫التي تغذي لوح ـــــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـات التوزيع‪ ،‬أما المصطلح " الموصالت‪ Wires or conductor‬فيطلق على األسالك‬
‫المستخدمة في دوائر التغذية الفرعية ‪ Branch Circuit‬ذات المقطع الصغير‪.‬‬
‫‪ 1 - 4 - 2‬العوامل املؤثرة على اختيار الكابل‬
‫هناك العديد من العوامل التى يجب أن يراعيها المصمم عند اختياره للكابل‪ ،‬ومن أهمها‪:‬‬
‫‪ .1‬أقصى جهد تشغيلى ‪.Operating Voltage‬‬
‫‪ .2‬مستوى العزل‪.‬‬
‫‪ .3‬اقصى حمل‪.‬‬
‫‪ .4‬أقصى قيمة لل ـ ‪ Overload‬وأقصى مدة له‪.‬‬
‫‪ .5‬أقصى قيمة لتيار القصر ‪ SCC ،Short Circuit Current‬وأقصى مدة له‪.‬‬
‫‪ .6‬الهبوط فى الجهد ‪.Voltage drop‬‬
‫‪ .7‬طول الكابل‪.‬‬
‫‪ .8‬طريقة تمديده (تحت األرض أم فى الهواء أم فى مواسير إلخ)‪.‬‬
‫‪108‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .9‬أقل وأكبر درجة ح اررة يتعرض لها الكابل‪.‬‬
‫‪.10‬مواصفات التربة التي سيوضع فيها الكابل الفزيائية والكيميائية‪.‬‬
‫ولفهم هذه العوامل وتأثيرها فإننا فى األجزاء التالية ســنتعرض لد ارســة عدد من المواضــيع المتعلقة بالكابالت‬
‫وهى‪:‬‬
‫‪ .1‬تركيب الكابالت ‪.Cable structure‬‬
‫‪ .2‬طرق تمديد الموصالت والكابالت ‪.Layout‬‬
‫‪ .3‬تصنيف الكابالت ‪.Classifications‬‬
‫‪ .4‬عوازل الكابالت‪.‬‬
‫‪ .5‬كيفية استخدام جداول الكابالت‪.‬‬
‫‪ .6‬بعض مشاكل الكابالت‪.‬‬
‫‪ .7‬اختبارات الكابالت‪.‬‬
‫كما سنتعرض فى جزء منفصل إلى الحديث عن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bus Duct‬كأحد البدائل للكابالت‪ .‬مع مالحظة أن‬
‫كيفية اختيار المقطع المناسب للكابل‪ ،‬و الحسابات الخاصة بذلك سيتم شرحها بصورة تفصيلية في الفصل‬
‫الرابع من الكتاب‪ .‬ويفضل قراءة الباب الخامس من كتابى هندسة القوى الكهربية لمزيد من التفاصيل‪.‬‬
‫‪5-2‬‬
‫تركيب الكابل‬
‫يتكون الكابل فى أبسـ ــط صـ ــورة من موصـ ــل ذى مقاومة منخفضـ ــة (نحاس أو ألومنيوم) يسـ ــمى قلب الكابل‬
‫(‪ )Core‬مغلف بعازل لعزل الموصـ ـ ــالت عن بعضـ ـ ــها البعض‪ ،‬وعزلها عما يحيط بها‪ ،‬وعن األرض‪ .‬وفى‬
‫حالة الكابالت التى تس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم فى التمديدات الكهربية فإن الكابل ال يحتوى فى تركيبه على أكثر من ذلك‪،‬‬
‫ولذا تسمى بالكابالت المرنة‪.‬‬
‫ولكن بصـ ـ ـ ـ ـ ــفة عامة كلما ارتفع الجهد كلما ازداد تركيب الكابالت تعقيدا‪ ،‬حتى تصـ ـ ـ ـ ـ ــل مكونات الكابل فى‬
‫بعض الجهود العالية إلى تسع طبقات هى كما فى شكل ‪:16-2‬‬
‫‪ -1‬موص ـ ـ ـ ـ ــل معدنى ‪Conductor‬وهو الحامل للتيار (نحاس أو ألومنيوم)‪ .‬ويتوقف مس ـ ـ ـ ـ ــاحة مقطعه مع‬
‫قيمة التيار المصـ ـ ـ ــمم عليه حيث كما زادت مسـ ـ ـ ــاحة مقطع الموصـ ـ ـ ــل زاد التيار التصـ ـ ـ ــميمى للكابالت‬
‫الكهربية‪.‬‬
‫‪109‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -2‬ستارة الموصل (‪ )Conductor Screen‬و تسمى أيضا حجاب الموصل ‪ Conductor Shield‬وهى‬
‫طبقة رفيعة من مادة ش ــبه موص ــلة تس ــتخدم للحص ــول على توزيع أفض ــل للمجال الكهربي على الس ــطح‬
‫المشـ ــترك بين الموصـ ــل والعازل‪ .‬وتسـ ــتخدم مع كابالت الجهد العالي فقط‪ .‬فمن المعلوم أن الموصـ ــالت‬
‫تص ــنع مجدولة (‪ )Stranded‬وبالتالى فالس ــطح المش ــترك بينها وبين العازل ال يكون منتظما مما يؤدى‬
‫إلى عدم انتظام توزيع المجال الكهربى‪ ،‬وقد يؤدى ذلك إلى ارتفاع قيمة المجال إلى قيم عالية فى بعض‬
‫النقاط مما قد يؤدى إلى انهيار العزل‪ .‬ومن هنا جاءت أهمية هذه الطبقة التى تجعل سـ ـ ـ ــطح الموصـ ـ ـ ــل‬
‫أملسا قدر المستطاع‪.‬‬
‫‪ -3‬العازل الرئيسي ‪ Insulation or Dielectric‬وأشهر األنواع هى ال ـ ‪.PVC and XLPE‬‬
‫‪ -4‬غالف (سـ ــتارة) العازل ‪ ،Insulation Shield‬وهى طبقة رقيقة جدا من مادة شـ ــبه موصـ ــلة تؤدى نفس‬
‫الدور الذى تقوم به ســتارة الموصــل‪ ،‬حيث أن الطبقة التالية ســتكون معدنية أيضــا‪ .‬وبالتالى فهى تســاعد‬
‫فى توزيع المجال الكهربى بانتظام على السطح الخارجى للعازل‪.‬‬
‫‪ -6‬س ـ ــتارة العازل المعدنية ‪ Metallic Sheath‬أو الغالف المعدني ‪ Tape Shield‬وهى شـ ـ ـريط نحاس ـ ــى‬
‫سمك ‪ ،0.1 mm‬وتعتبر الشبكة النحاسية مهمة جدا وهى موجودة على كل ‪ phase‬من الفازات الثالثة‬
‫أى أن كل ‪ phase‬من الفازات ملفوف عليه هذه السـ ــتارة النحاسـ ــية حلزونيا وبتجانس على طول الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ phase‬وذلك حتى يمكنها من تس ـ ـ ـريب تيار القصـ ـ ــر إن وجد‪ ،‬كما أنها تحمى الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــكابل من الرطوبة‬
‫وتسـ ــرب المياه‪ .‬وقديما كان هذا الغالف يصـ ــنع من الرصـ ــا‬
‫لكنه أصـ ــبح يصـ ــنع من األلومنيوم لخفة‬
‫وزنه و رخص س ـ ـ ـ ــعره‪ ،‬إض ـ ـ ـ ــافة إال أنه ال يتأثر باالهت اززات الميكانيكية كالتي تحدث بخطوط الس ـ ـ ـ ــكك‬
‫الحديدية أو الكباري‪( .‬الحظ أنها دقيقة جدا ومن ثم فإن دورها االسـ ـ ـ ـ ــاسـ ـ ـ ـ ــي هو الحماية الكهربية وليس‬
‫الحماية الميكانيكية والذى هو دور الـ ـ ‪. )Armor‬‬
‫‪ -7‬حشو وبطانة (‪ : )Filler‬أما الحشو فيكون غالبا من الجوت لمأل الفراا بين ال ـ ـ ـ ـ ‪ Cores‬فى كابالت الـ ـ ـ‬
‫‪ Multi-core‬وبالتالي يحافظ على استدارتها الشكلية‪ ،‬و أما ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Inner Jacket‬فغالبا تكون من‬
‫‪.PVC‬‬
‫‪ -8‬درع معدني (‪ )Armor‬أو التسـ ـ ــليح وذلك لزيادة الحماية الميكانيكية للكابل‪ ،‬وهى عبارة عن أسـ ـ ــالك من‬
‫الصلب المجلفن ‪ Galvanized Steal‬وأحيانا تكون على صورة شريط من الصلب المجلفن‪ ،‬أو أسالك‬
‫األلومنيوم ‪ .‬وتنص بعض المواص ـ ـ ــفات على أن الكابالت األعلى جهدا من ‪ 1 kV‬يجب أن تكون ذات‬
‫تسليح معدنى‪.‬‬
‫‪110‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -9‬الغطــاء الخــارجي ‪ Outer Jacket‬لحمــايــة األجزاء المعــدنيــة خــاص ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــة األلومنيوم من الت ـ كــل‪ .‬كمــا‬
‫يسـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم لحماية ووقاية الموصـ ـ ـ ـ ـ ــالت واألجزاء الداخلية للكابالت الكهربية من الرطوبة والح اررة والمواد‬
‫الكيماوية التى يمكن أن يتعرض لها الكابل ويكون من مواد مقاومة للظروف التي ســيســتخدم فيها الكابل‬
‫وعادة يكون من ال ـ ـ ‪ PVC‬ألنها مادة خاملة كيميائيا‪ ،‬أى ال تتفاعل مع األحماض أو القلويات أو المواد‬
‫العض ـ ـ ــوية‪ ،‬ويكون لونه إما أحمر أو أس ـ ـ ــود‪ ،‬وليس لأللوان أى دخل فى تحديد وتفض ـ ـ ــيل أى كابل عن‬
‫اآلخر‪.‬‬
‫شكل ‪16-2‬‬
‫‪111‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪6-2‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫طرق متديد املوصالت والكابالت‬
‫هناك عدة طرق لتمديد شبكة الكابالت والموصالت داخل المشروع الكهربى‪ ،‬من أهمها‪:‬‬
‫• استخدام المواسير بأنواعها )‪.(Conduits/Ducts‬‬
‫• استخدام حوامل الكابالت (‪.)Cable Trays‬‬
‫• الدفن المباشر فى األرض‪.‬‬
‫‪ 1 - 6 - 2‬متديد املوصالت‬
‫يعتبر عنصــر األمان هو األهم داخل المباني‪ ،‬ومن ثم توضــع جميع الموصــالت (األســالك) داخل مواســير‬
‫‪ ،Conduits‬و هذه المواسير تكون إما خارجية‪ ،‬أو داخل الحوائط أو تحت األرضيات‪ .‬وهناك أنواعا عديدة‬
‫من المواسـ ــير ‪ ،Conduit‬فمنها المواسـ ــير البالسـ ــتيك ‪ PVC‬وتتميز بخفة الوزن وكونها ال تحتاج لتأريض‪،‬‬
‫وكذلك تتميز بسـ ــهولة الثنى والقطع‪ .‬ومنها أيضـ ــا المواسـ ــير المعدنية الصـ ــلبة والتى تعطى حماية ميكانيكية‬
‫للموصل‪ ،‬وهناك أيضا المواسير المرنة ‪ Flexible Conduit‬والتى غالبا تستخدم عند نهايات األحمال من‬
‫أجل سهولة فصلها عن الحمل أثناء الصيانة‪.‬‬
‫وأهم النقاط التى يجب مراعاتها عند التعامل مع هذه المواسير طبقا للموصفات هى ‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫التأكد من أن عدد الموص ــالت داخل الماس ــورة ال يتعدى الحد األقص ــى الذى تحدده المواص ــفات‬
‫طبقا لمقطع الموصل وقطر الماسورة‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫تطبيق قواعد المسافة القصوى بين نقاط تثبيت الماسورة‪.‬‬
‫‪.3‬‬
‫تصــحيح الحد األقصــى لعدد الموصــالت داخل الماســورة طبقا لعدد االنحناءات على طول مســار‬
‫الماس ـ ـ ـ ـ ـ ــورة‪ ،‬والذى يجب أال يزيد عن ثالثة انحناءات متتالية‪( .‬إذا زاد العدد عن ذلك يلزم عمل‬
‫صندوق اتصال ‪ Junction Box‬ويسمى أيضا صندوق مناولة)‪.‬‬
‫وتجدر اإلشارة إلى أنه داخل المباني يستخدم أسلوب آخر للتمديدات يعرف باسم ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Raceways‬أو‬
‫الترنكات ‪ ،Trunking‬وهى مص ـ ـ ـ ـ ــنوعة من البالس ـ ـ ـ ـ ــتيك أو المعدن ولها غطاء يمكن فتحه‪ .‬وتتميز عموما‬
‫بسهولة تغيير الدوائر بداخلها‪.‬‬
‫‪112‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وبعض أنواع ال ـ ـ ــ ‪ Raceways‬أو الترنكات يكون تحت األرض السيما فى المكاتب‪ ،‬والبعض اآلخر يركب‬
‫فوق الحوائط كما في شكل ‪ .17-2‬وغالبا تستعمل الـ ـ ‪ Raceways‬المركبة فوق الحوائط حين يكون هناك‬
‫العديد من المخارج المتنوعة التى تض ـ ـ ــم مخارج كهربية ومخارج للتليفونات واالنترنت وغيرها‪ .‬وأيض ـ ـ ــا يكثر‬
‫اسـ ــتخدامها مع أجهزة الحواسـ ــب اآللية‪ ،‬حيث تحتاج هذه األجهزة لمخارج متنوعة و كثيرة (طباعة‪ ،‬كهرباء‪،‬‬
‫تليفونات‪ ،‬نت ‪ )....،‬وال يصلح معها المواسير المدفونة بالحوائط‪.‬‬
‫وهناك أنواعا حديثة من هذه ال ــ ــ ـ ‪ Raceways‬تتصل المخارج فيها ب ــ ــ ـ ‪ Busbars‬داخلية ممتدة بطول ال ـ ـ ـ‬
‫‪ ،Raceway‬وبالتالى تسمح بتغيير المكان الذى تضع فيه الجهاز على طول ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Raceway‬مما يعطى‬
‫حرية فى تغيير نظام المكاتب وطريقة وضــع األثاث بال أدنى مشــكلة‪ .‬وما عليك ســوى تحريك الغطاء يمينا‬
‫ويسا ار لتغلق مخرجا قديما وتفتح مخرجا جديدا فى مكان آخر‪.‬‬
‫شكل ‪17-2‬‬
‫‪ 2 - 6 - 2‬متديد الكابالت‬
‫تتوقف الطريقة التى يتم اختيارها لتمديد كابل على عدة عوامل‪ ،‬من أهمها طبيعة المشـ ـ ــروع‪ .‬فالمشـ ـ ــروعات‬
‫الص ــناعية مثال يفض ــل معها اس ــتخدام ‪ Cable Trays‬لكون الكابالت توض ــع على هذه الحوامل مكش ــوفة‬
‫كما فى شكل ‪ ،18-2‬وبالتالى فتسريب الح اررة من الكابل يكون أفضل منه من وضعها داخل مواسير‪ ،‬كما‬
‫يسهل تتبع األخطاء التى يمكن أن تحدث بالكابالت (وما أكثرها فى حالة المنش ت الصناعية)‪.‬‬
‫‪113‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪18-2‬‬
‫بينما يفضل دائما فى حالة تمديد الشبكات الرئيسية بالمدن أن تكون الكابالت مدفونة مباشرة باألرض‪ ،‬ألن‬
‫ذلك أفضـ ـ ـ ــل من حيث جودة التس ـ ـ ـ ـريب للح اررة المتولدة بالكابالت‪ ،‬كما أنه أوفر اقتصـ ـ ـ ــاديا (تذكر أننا هنا‬
‫سنتعامل مع عدة كيلومترات وليس أمتارا)‪.‬‬
‫‪ 3 - 6 - 2‬دفن الكابالت ب األرض ‪:‬‬
‫عند دفن الكابل في األرض مباشرة يراعى أن يتم على النحو التالي ‪:‬‬
‫•‬
‫عمق الدفن ال يقل غالبا عن ‪ 80‬سم‪.‬‬
‫•‬
‫توضع أوال طبقة من الرمل الناعم بسمك ‪ 10‬سم ثم يتم تمديد الكابل فوقها مباشرة‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يضاف الرمل مرة أخرى فوق الكابل بعد تمديده حتى نصل الرتفاع ‪ 20‬سم من عمق الدفن‪.‬‬
‫نضع قوالب من الطوب على طول مسار الكابل كعالمة إرشادية‪.‬‬
‫نرد التراب العادي الذي خرج أثناء الحفر إلى الحفرة مرة أخرى حتى مسـ ــافة ‪ 20‬سـ ــم من حافة الحفر‪،‬‬
‫ثم نضــع ش ـريط تحذير أصــفر عند هذا العمق‪ .‬وبعد وضــع الش ـريط نســتكمل الردم ثم نضــع طبقة من‬
‫األسفلت لرصف الشارع‪.‬‬
‫•‬
‫في حالة وض ـ ـ ـ ـ ــع أكثر من كابل داخل الخندق الواحد يراعى وض ـ ـ ـ ـ ــع ‪ Separators‬جاهزة (قديما كنا‬
‫نس ــتخدم قالب طوب) للفص ــل بينهما على طول مس ــار الكابلين وليعمل كحاجز للحريق بينهما كما في‬
‫شكل ‪ ،19-2‬مع ترك مسافة مناسبة بين الكابلين لتحسين ال ـ ‪.De-rating factor‬‬
‫‪114‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪19-2‬‬
‫•‬
‫عند قطع مسار الكابل ألي شارع يجب أن يوضع الكابل داخل ماسورة ‪ PVC‬لزيادة حماية الكابل من‬
‫الضــغوط الميكانيكية الناتجة عن عبور الســيارات فوق الكابل‪ ،‬مع مالحظة أن ســمك طبقة الرمل تزداد‬
‫إلى ‪ 30‬سم في هذه الحالة لنفس السبب‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫قطر الماسورة يجب أن يزيد عن قطر الكابل ‪ 4‬سم لضمان سهولة تمديد الكابل فيه‪.‬‬
‫الحظ أن التحميل الزائد للكابل سـ ـ ـ ــيتسـ ـ ـ ــبب في زيادة ح اررة المتولدة داخل الكابل المدفون باألرض مما‬
‫يترتب عليه ارتفاع درجة الح اررة التربة و تبخر الرطوبة بها و هذا يتسـ ـ ـ ــبب في زيادة المقاومة الح اررية‬
‫للتربة فتصـ ـ ـ ــبح أقل كفاءة في تس ـ ـ ـ ـريب ح اررة الكابل‪ ،‬وقد يترتب على ذلك ‪ -‬في حالة اسـ ـ ـ ــتمرار تزايد‬
‫‪115‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الح اررة ‪ -‬أن يدخل داخل الكابل في مرحلة ‪ Thermal Run away‬أي مرحلة االنهيار الحراري‪ ،‬و‬
‫ينتهي األمر باحتراق الكابل‪.‬‬
‫‪ 4 - 6 - 2‬مالحظات عامة على متديد الكابالت‬
‫‪-‬‬
‫يجب أال نضع كابل منفرد ‪Single Core‬داخل ماسورة معدنية ألن التيار الكهربي المار به يصاحبه‬
‫مجال مغناطيسي يتسبب في نشوء تيار حثى ‪ Induced Current‬داخل الماسورة المعدنية قد يتسبب‬
‫في سخونة الماسورة و من ثم احتراق الكابل باإلضافة إلى الفقد الكبير في القدرة‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يجب وضـ ـ ـ ــع ‪( Fire Barrier‬حاجز للحريق) قبل الدخول إلى األماكن الخطرة ‪ Hazard area‬كما‬
‫في الصورة حتى يمنع انتقال الحريق عبر الكابالت إلى هذه الغرف كما في شكل ‪.20-2‬‬
‫شكل ‪20-2‬‬
‫‪-‬‬
‫يجب وضع كابالت ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Control‬وكابالت التليفونات و غيرها من كابالت التيار الخفيف على‬
‫مسافة ال تقل عن ‪ 30 cm‬بعيدا عن كابالت القوى منعا لحدوث تداخل مغناطيسي‪.‬‬
‫‪7-2‬‬
‫تصنيف الكابالت‬
‫الكابالت أنواع عديدة‪ ،‬ويمكن تصنيفها على أسس متعددة مثل جهد التشغيل أو نوع الموصل أو نوع العازل‬
‫أو عدد الـ (‪ )Cores‬فى الكابل الواحد‪ ،‬وكذلك يمكن أن تصنف حسب مجال استخدامها‪.‬‬
‫‪ 1 - 7 - 2‬التصنيف حسب جهد التشغيل‬
‫تصنف الكابالت حسب جهد التشغيل إلى‪:‬‬
‫‪116‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ o‬كابالت الجهد العالي (أعلى من ‪. )66kV‬‬
‫‪ o‬كابالت الجهد المتوسط (أعلى من ‪. )3.3 kV‬‬
‫‪ o‬كابالت الجهد المنخفض‪.‬‬
‫مع مالحظة أنه ال يوجد اتفاق عالمى على قيم محددة لهذه التصنيفات‪ ،‬وربما تختلف من مكان آلخر‪ .‬لكن‬
‫أهم ما يميز كابالت الجهد العالي هو تعقد التص ـ ـ ـ ـ ـ ــميم مقارنة بالكابالت األخرى نتيجة الحاجة لكفاءة عزل‬
‫عالية جدا‪ ،‬والحاجة أيض ـ ـ ـ ـ ـ ــا ألس ـ ـ ـ ـ ـ ــاليب تبريد أكثر كفاءة‪ ،‬فارتفاع الجهد والتيار يؤديان إلى ارتفاع قيمة‬
‫المفقودات ‪ Losses‬س ـ ـواء خالل الموصـ ــالت أو خالل العوازل‪ ،‬وهذا بالطبع سـ ــيؤدى إلى ارتفاع فى درجة‬
‫ح اررة الكابل‪.‬‬
‫‪ 2 - 7 - 2‬التصنيف حسب نوع املوصل‬
‫وهناك نوعان من الموصــالت هما النحاس واأللومنيوم‪ ،‬و كالهما جيد التوصــيل للكهرباء‪ ،‬وإن كان النحاس‬
‫أفض ــل حيث يص ــل معامل التوص ــيل ‪ Conductivity‬له إلى ‪ 1.724 μΩ.cm‬مقارنة بمعامل التوص ــيل‬
‫لأللومنيوم الذي يص ـ ــل إلى أقل من نص ـ ــف هذا الرقم‪ ،‬غير أن األلمونيوم يتميز بأنه أرخص س ـ ــع ار‪ ،‬وأخف‬
‫وزنا‪ ،‬حيث تصل كثافة األلومنيوم النوعية إلى أقل من ثلث كثافة النحاس النوعية‪.‬‬
‫ويعتبر تكون طبقة رقيقة صلدة من أكسيد األلومنيوم على سطح الموصل من العيوب األساسية لموصالت‬
‫األلومنيوم‪ ،‬ورغم أن هذه الطبقة من جهة تحمى الموص ـ ـ ـ ـ ـ ــل من الت كل لكنها من جهة أخرى تتس ـ ـ ـ ـ ـ ــبب فى‬
‫مشاكل عديدة فى عمليات اللحام وتركيب أطراف الكابالت )‪.(Glands‬‬
‫ويجب مالحظة أن وجود معادن أخرى مدفونة تحت األرض بجوار كابالت األلومنيوم ولها أنودية أقل من‬
‫األلومنيوم مثل الرص ـ ـ ــا‬
‫أو الحديد قد تس ـ ـ ــاعد فى عملية ت كل كابالت األلومنيوم‪ ،‬وتظهر هذه المش ـ ـ ــكلة‬
‫بوض ـ ـ ـ ـ ـ ــوح عند تركيب كابالت األلومنيوم على بارات نحاس داخل لوحة التوزيع‪ ،‬حيث يبدأ بعد فترة حدوث‬
‫ت كل فى األلومنيوم‪ ،‬ولذا نسـ ــتخدم ما يسـ ــمى ‪ Bi-metal Gland‬لمنع حدوث هذه المشـ ــكلة داخل لوحات‬
‫التوزيع‪ .‬وال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bi-metal Gland‬عبارة عن وصــلة معدنية خاصــة مصــممة لالســتعمال بين معدنين‬
‫مختلفتين وتظهر في ش ـ ـ ـ ـ ـ ــكل ‪( .21-2‬راجع مزيد من التفاصييييييييب ب الااس ال امك من الرتاس الرااع‬
‫هندسة القوى الرهراية)‬
‫‪117‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪21-2‬‬
‫والجدول ‪ 2-2‬يوضح الفرق بين النحاس واأللومنيوم مع بيان مميزات وعيوب كل منهما‪.‬‬
‫جدول ‪ :2-2‬مقارنة بين كل من النحاس واأللومنيوم‬
‫أوجه المقارنة‬
‫معدن النحاس‬
‫النقاوة‬
‫‪% 99.98‬‬
‫الكثافة عند ‪ 20‬م‬
‫‪ 8.9‬جم‪/‬سم‬
‫المقاومة‬
‫‪ 0.0178‬أوم‪ .‬مم‪ /2‬م‬
‫الموصلية‬
‫معدن األلومنيوم‬
‫‪% 99.5‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ 2.7‬جم ‪ /‬سم‬
‫‪ 97‬متر ‪ /‬أوم‪ .‬مم‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ 0.0286‬أوم‪ .‬مم‪ /2‬م‬
‫‪ 61‬متر‪ /‬أوم‪ .‬مم‬
‫الشد المسموح به‬
‫‪ 19‬كجم ‪ /‬مم‬
‫‪2‬‬
‫‪ 10‬كجم ‪ /‬مم‬
‫‪2‬‬
‫أقصى شد‬
‫‪ 40‬كجم ‪ /‬مم‬
‫‪2‬‬
‫‪ 18‬كجم ‪ /‬مم‬
‫‪2‬‬
‫قابلية التمغنط‬
‫غير قابل للتمغنط‬
‫‪118‬‬
‫غير قابل للتمغنط‬
‫‪2‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫قابلية الصــدأ عند التعرض يغطى بطبقة صدأ لونها أخضر يفقد لمعانة بسرعة ويغطى بطبقة من‬
‫من أكسيد النحاس وهى مادة أكسيد األلومنيوم وهى مادة عازلة‬
‫للعوامل الجوية‬
‫عازلة‬
‫موصل جيد ‪ -‬يتحمل إجهادات موصل جيد‪ -‬طرى‪ -‬خفيف الوزن‪-‬‬
‫المميزات‬
‫العيوب‬
‫عالية‬
‫رخيص الثمن‬
‫ثقيل الوزن ‪ -‬غالى الثمن‬
‫سريع التأكسد ‪ -‬مقاومة تعادل ‪1.5‬‬
‫من مقاومة النحاس‬
‫‪ 3 - 7 - 2‬التصنيف حسب نوع العازل‬
‫الكابالت تسـ ــمى باس ـ ــم مادة العزل المس ـ ــتخدمة فيقال مثال كابل ‪ PVC‬مما يدل على مدى أهمية العزل فى‬
‫صـ ـ ـ ـ ـ ـ ـنــاعــة الكــابالت‪ ،‬وهو أهم مكونــات الكــابــل‪ ،‬ونظ ار لهــذه األهميــة فـإنــه يجــب أن تتوافر فى مــادة العزل‬
‫المواصفات التالية‪ ،‬مع األخذ فى االعتبار أنه من الصعب توافر كل مواصفات وخصائص العزل الجيد فى‬
‫مادة واحدة‪.‬‬
‫خصائص الملا ة العلازلللة‬
‫‪ .1‬أن تكون لها مقاومة نوعية عالية‪.‬‬
‫‪ .2‬أن يكون لها جهد انكسار عالي‪.‬‬
‫‪ .3‬أال تقبل امتصا‬
‫الرطوبة من الوسط المحيط بها‪.‬‬
‫‪ .4‬ال تتفاعل مع األحماض والقلويات الموجودة بالتربة‪.‬‬
‫‪ .5‬أن تكون لها خاصية الصالبة و المرونة معا‪.‬‬
‫‪ .6‬ال تتأثر أو تتغير مكوناتها بارتفاع درجة الح اررة الناتجة عن تيار الحمل العادي أو أقص ـ ـ ـ ـ ــى حمل‬
‫أو الح اررة الناتجة عن تيار القصر‪.‬‬
‫‪ .7‬ال تقبل سريان الحريق‪.‬‬
‫‪ .8‬ضمان حمل التيار الكهربي بأمان حتى أقصى جهد أسمى بين الموصالت‪.‬‬
‫‪119‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وأشهر أنوان المللللللوا العازلللللة هى ‪:‬‬
‫‪ .1‬البولى فينيل كلورايد ‪.PVC‬‬
‫‪ .2‬البولى إيثلين بأنواعه ‪.XLPE‬‬
‫‪ .3‬المطاط ‪.EPR‬‬
‫‪ .4‬الورق المشبع بالزيت‪.‬‬
‫‪ .5‬الحرير والقطن‪.‬‬
‫‪ .6‬الورنيش‪.‬‬
‫وهنا تفاصيل أكثر عن بعض هذه األنواع‪:‬‬
‫النون األول ‪PVC :‬‬
‫ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ PVC‬يتميز بخوا‬
‫كهربية ممتازة عند الجهود المنخفضة ودرجات الح اررة المنخفضة إلى جانب‬
‫رخص ثمنه‪ .‬ويالحظ أنها حاليا تس ــتخدم فى مواس ــير المياه والص ــرف الص ــحى لما لها من خمول كيميائي‪،‬‬
‫إال أنها كمادة عازلة ال تستخدم غالبا إال حتى جهد ‪ 1000‬فولت فقط‪.‬‬
‫ومن أه صفاته ‪:‬‬
‫‪ -1‬لها مقاومة نوعية ‪ Resistivity‬عالية‪.‬‬
‫‪ -2‬لها جهد انكسار ‪ Breakdown Voltage‬حتى ‪ 1000‬فولت‪.‬‬
‫‪ -3‬لها خاصية عدم امتصا‬
‫الرطوبة من الوسط المحيط‪.‬‬
‫‪ -4‬غير نشطة كيميائيا أى خاملة " ال تتفاعل مع األحماض أو القلويات "‪.‬‬
‫‪ -5‬ال تتأثر بالمذيبات أو الشحوم‪.‬‬
‫‪ -6‬ال تتأثر بالمياه‪.‬‬
‫ومن ثم فهو دائمــا االختيــار األول فى جميع أنحــاء العــالم حتى جهــد ‪ ،3.3kV‬حيــث ترتفع قيمــة مفقودات‬
‫العزل مع الجهود األعلى من ذلك‪ .‬لكن يعيب هذا النوع أن عازليته تتأثر بدرجة الح اررة ومن ثم ال يص ـ ـ ـ ــلح‬
‫فى التطبيقات ذات الح اررة العالية‪ ،‬فعند ارتفاع درجات الح اررة تكون مادة (‪ )PVC‬أكثر ليونة وهذا بالطبع‬
‫غير مرغوب فيه‪ .‬كما أن مقاومته تكون ض ـ ــعيفة فى درجات الح اررة المنخفض ـ ــة جدا و يمكن أن يحدث به‬
‫تشققات‪.‬‬
‫‪120‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫و يتميز ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ PVC‬بخاصية اإلطفاء الذاتى لللهب‪ ،‬فهو يشتعل عند تقريب لهب إليه لكنه ينطفئ بمجرد‬
‫إبعاد اللهب عنه‪ ،‬إال أنه ينتج غازات سامة عند اشتعاله‪ .‬وأخي ار‪ ،‬يجب أن يراعى أال يتعرض ال ـ ‪ PVC‬إلى‬
‫االنحناءات الحادة فهو ليس مثل المطاط مثال فى هذه الخاصية‪.‬‬
‫النون الثاني‪XLPE :‬‬
‫البولى إيثيلين التش ـ ـ ـ ــابكى ‪ ،XLPE‬ويتميز بمقاومة عالية للرطوبة‪ ،‬وتحمل درجات الح اررة المرتفعة‪ ،‬وتحمل‬
‫حاالت ال ـ ‪ ،Short circuit‬والتحميل الزائد‪ .‬وهو أصلد العوازل المعروفة ولذا ال يحتاج غالبا إلى تسليح إال‬
‫عند توقع تعرضــ ـ ــه إلجهادات ميكانيكية عنيفة الســ ـ ــيما عند دفنه باألرض‪ ،‬مع مالحظة أن هذه الصـ ـ ـ ــالدة‬
‫تستلزم تجنب تعرضه النحناءات شديدة أثناء التمديد‪.‬‬
‫النون الثال ‪EPR :‬‬
‫العوازل المط ــاطي ــة وأهمه ــا اإلثيلين بروبلين ‪ ،EPR‬ويعتبر المط ــاط مق ــاوم للمي ــاه ولكن ــه ال يق ــاوم النفط‬
‫والبنزين‪.‬‬
‫‪ 4 - 7 - 2‬عناصر أخرى لتصنيف الكابالت‬
‫تصـ ـ ــنف الكابالت أيضـ ـ ــا إلى كابالت مسـ ـ ــلحة ‪ Armored‬و غير مسـ ـ ــلحة ‪ .Non-Armored‬و يقصـ ـ ــد‬
‫بالتس ــليح هذا الشـ ـريط الص ــلب (س ــمكه حوالى ‪ 0.1-0.5‬ملم) الذي يلف حول الكابل من الخارج إلعطائه‬
‫صـ ـ ــالبة ميكانيكية تحميه من الضـ ـ ــغوط الخارجية التي تقع على الكابل مثل وزن التربة و السـ ـ ــيارات المارة‬
‫فوقها‪....‬إلخ كما يظهر فى شـ ـ ـ ـ ــكل ‪( 22-2‬يمين) وقد ظهر أيضـ ـ ـ ـ ــا في شـ ـ ـ ـ ــكل ‪ .16-2‬مع مالحظة أن‬
‫التسليح يقلل كثي ار من مرونة الكابل وسهولة التعامل معه‪.‬‬
‫شكل ‪22-2‬‬
‫‪121‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الحظ أن الكابالت التى توضع داخل المباني أو فوق حامالت الكابالت ‪ Cable Trays‬ال تكون معرضة‬
‫ألي ض ــغوط ميكانيكية لذا يناس ــبها النوع الثاني الغير مس ــلح ‪ Non-Armored‬الذى يظهر فى ش ــكل ‪-2‬‬
‫‪ 22‬يسار‪.‬‬
‫كما يمكن تصلللنيل الكابالت حدلللب عد اللللللللللللل ‪ ،Cores‬فالكابل أما أن يكون ‪ Multi -core‬حيث تكون‬
‫األوجه الثالثة وكابل التعادل (‪ )3- Phases Neutral‬كلهم داخل عازل الكابل الخارجى كما فى شـ ــكل‬
‫‪( 23-2‬يمين)‪ ،‬أو يكون ‪ Single -core‬كما فى شكل ‪( 23-2‬يسار)‪.‬‬
‫وعموما يفضل النوع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ (‪ )Multi-core‬لسهولة التعامل معه من حيث نقله وتمديده فى المواسير‪ .‬لكن‬
‫الميزة األهم أن مجموع الفيض لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 3-phase‬ســيســاوى صــف ار وهذا يعنى أنه لن يســبب ‪induced‬‬
‫‪ currents‬في أي موصالت مجاورة‪ ،‬أو الموصالت حوله‪.‬‬
‫أما مع المقاطع الكبيرة (غالبا أكبر من‪ )240 mm2‬فتص ـ ـ ـ ــبح هناك صـ ـ ـ ــعوبة فى لف الكابل حول البكرات‬
‫التى تنقله من المصـ ــنع إلى المسـ ــتهلك‪ ،‬كما تصـ ــبح هناك صـ ــعوبة بالنسـ ــبة للعمال فى تمديد الكابل داخل‬
‫المواسـ ـ ــير أو حتى داخل خنادق الكابالت بسـ ـ ــبب وزنه الزائد‪ ،‬ومن ثم ففى هذه الحاالت يفضـ ـ ــل اسـ ـ ــتخدام‬
‫كابالت من النوع ال ـ ــ ‪ .Single Core‬راجع الباب الخامس من الكتاب الرابع لعالج مشكلة تسليح الكابالت‬
‫ال ـ ‪.Single core‬‬
‫شكل ‪23-2‬‬
‫‪122‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 5 - 7 - 2‬التصنيف حسب وحدات القياس وكود األلوان‬
‫يختلف قياس مقطع الكابالت في أمريكا عن بقية العالم‪ ،‬فهم يستخدمون نظام قياس يعرف بال ـ ‪American‬‬
‫‪ .AWG ،Wire Gauge‬والعالقة بينه وبين نظام ال ـ ‪ SI-Unit‬تظهر في الجدول ‪:3-2‬‬
‫جدول ‪3-2‬‬
‫فمثال الكابل ال ـ ‪ 50mm2‬في نظام ‪ SI-Unit‬يكافئه كابل قياسه ‪ 1/0‬في أمريكا‪ ،‬وكذلك الكابل ‪No.14‬‬
‫في النظام األمريكي يكافئ الكابل ‪ 2.5 mm2‬في ‪ .SI-Unit‬ويتم أيضا التصنيف حسب ال ـ ‪color‬‬
‫‪ code‬والذى يختلف من دولة ألخرى كما في شكل ‪.24-2‬‬
‫‪123‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪24-2‬‬
‫‪ 6 - 7 - 2‬تصنيف العوازل‬
‫يعتبر تحمل المواد العازلة لدرجات الح اررة المختلفة من الخوا‬
‫المهمة فى تص ـ ـ ـ ـ ـ ــنيف العوازل الكهربية‪،‬‬
‫ولهذا الســبب تقســم المواد العازلة إلى ســبعة أصــناف كل منها يســتعمل حتى درجة ح اررة معينة كما ورد فى‬
‫مواصفات جمعية المهندسين العالمية ‪ IEC‬والمختصرة فى الجدول ‪:4-2‬‬
‫‪124‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ : 4-2‬تصنيف العوازل حسب تحملها لدرجة الح اررة‬
‫أمثلة‬
‫الــصنف‬
‫أقصى درجة ح اررة‬
‫)‪Class (0‬‬
‫(‪)90 Cº‬‬
‫ه ـ ــذا الصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــنف يحتوى على المواد اآلتي ـ ــة ‪ :‬القطن –‬
‫‪Class A‬‬
‫(‪)105 Cº‬‬
‫وهذا الص ـ ـ ـ ــنف يش ـ ـ ـ ــمل المواد الس ـ ـ ـ ــابقة (القطن‪ ،‬الحرير‪،‬‬
‫)‪Class (B‬‬
‫(‪)130 Cº‬‬
‫ويشمل المايكا واالسبستوس ونسيج الحرير‪.‬‬
‫)‪Class (F‬‬
‫(‪)155 Cº‬‬
‫ويشمل المواد السابقة بعد معالجتها بمواد الصقة‪.‬‬
‫)‪Class (H‬‬
‫(‪)180 Cº‬‬
‫ويشـ ـ ـ ـ ـ ــمل المواد السـ ـ ـ ـ ـ ــابقة ومعها السـ ـ ـ ـ ـ ــيليكون المرن بعد‬
‫‪Class-220‬‬
‫(‪)220 Cº‬‬
‫ويشمل أى مادة عازلة تتحمل ‪ 220‬درجة مئوية‪.‬‬
‫‪)Class (C‬‬
‫(‪over )220 Cº‬‬
‫وتشمل الخزف الصينى والزجاج والكوارتز‪.‬‬
‫الحرير‪ -‬الورق بدون أن تعالج بمواد أخرى‪.‬‬
‫الورق) بعد معالجتها بالورنيش العازل أو الزيت‪.‬‬
‫معالجتها بمواد الصقة‪.‬‬
‫‪8-2‬‬
‫جداول الكابالت‬
‫و من الضروري أن يكون المهندس على دراية تامة بطريقة استنتاج المعلومات الخاصة بالكابل من جداول‬
‫الكابالت‪ .‬والجدول ‪ 5-2‬يمثل نموذجا مصو ار من إحدى كتالوجات شركات الكابالت‪.‬‬
‫‪ .1‬يضم العمود األول يضم مقاطع الكابالت مقاسة بـال ـ ‪.mm2‬‬
‫‪ .2‬العمود الثانى فى الجدول ‪ 5-2‬يعطي مقاومة الكابل عند اسـ ـ ــتخدامه في دوائر التيار المسـ ـ ــتمر ‪،DC‬‬
‫أما العمود الثالث فيعطي مقاومة الكابل عند استخدامه في دوائر التيار المتردد ‪ .AC‬و هناك فرق بين‬
‫مقاومة السـ ــلك فى الحالتين بسـ ــبب أن التيار المتردد يميل ‪ -‬كلما زاد التردد ‪ -‬إلى المرور فى أطراف‬
‫‪125‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الســلك الخارجية بحيث تصــبح مســاحة الســطح الفعلية أصــغر من المســاحة األصــلية‪ ،‬ولذا تكون دائما‬
‫‪.RAC > RDC‬‬
‫‪ .3‬العمود الرابع والخامس والسادس فى الجدول ‪ 5-2‬يندرجون جميعا تحت عن ــــــــــــــــــــــــــوان ‪Current‬‬
‫‪ ،Rating‬وتمثل قيمة أقصــى تيار يتحمله الكابل فى الظروف الطبيعية حســب طريقة التمديد (هل هو‬
‫تمديد مباشر بالتربة‪ ،‬أم فى مواسير‪ ،‬أم بالهواء‪ ،‬كما سيرد بالتفصيل فى الجزء التالى)‪.‬‬
‫‪ .4‬العمود قبل األخير فى الجدول ‪ 5-2‬يمثل قطر الكابل الخارجى‪ ،‬ونس ـ ـ ـ ـ ـ ــتفيد منه فى حســ ـ ـ ـ ـ ــاب قطر‬
‫الماسورة المناسبة عند تمديد الكابل داخل مواسير‪.‬‬
‫‪ .5‬أما العمود األخير فيمثل وزن الكابل ونسـ ـ ـ ـ ـ ــتفيد منه فى تصـ ـ ـ ـ ـ ــميم حوامل الكابالت خاصـ ـ ـ ـ ـ ــة فى حالة‬
‫الكــابالت الكبيرة التى يص ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل وزن الكيلو متر الواحــد منهــا إلى عــدة أطنــان كمــا فى حــالــة الكــابــل‬
‫‪ 300mm2‬الذى يصل وزن الكيلومتر الطولى منه إلى أكثر من ‪ 12‬طن‪.‬‬
‫جدول ‪5-2‬‬
‫‪PVC- ،with stranded Copper Conductors ،multi-core Cables ،0.6/ 1(1.2) KV‬‬
‫‪sheathed ،PVC ،Insulation‬‬
‫‪126‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪127‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 8 - 2‬السعة األ مبري ية للكابل ( ‪) Current Carrying Capacity‬‬
‫الحظ أن تحمل أى كابل للتيار يختلف من طريقة تمديد ألخرى‪ ،‬فالكابل الموضــوع فى ماســورة مثال يتحمل‬
‫تيا ار أقل من الكابل الموضوع مباشرة داخل التربة‪.‬‬
‫وترجع اختالف قيمــة تحمــل الكــابــل للتيــار من ظرف آلخر إلى اختالف كفــاءة التبــادل الحرارى بين الكــابــل‬
‫والجو المحيط بــه‪ .‬فــالكــابــل تتولــد فيــه ح اررة نتيجــة مرور التيــار فيــه‪ ،‬فــإذا كــان معــدل طرد هــذه الح اررة من‬
‫الكابل أعلى من معدل توليدها داخله فإننا يمكن أن نزيد من قيمة التيار المار بالكابل والعكس ص ـ ـ ـ ـ ـ ــحيح‪.‬‬
‫ومن ثم فإنه من غير الدقيق أن نقول أن الكابل الذى مقطعه ‪ 16mm2‬مثال يتحمل ‪ 80‬أمبير‪ .‬فهذه العبارة‬
‫تعتبر غير دقيقة إال إذا أضـ ــفنا إليها معلومة تشـ ــير إلى طريقة تمديد الكابل‪ ،‬وهل هى مثال فوق األرض أم‬
‫تحت األرض‪ ،‬وهل الكابل موضـ ــوع فى ماسـ ــورة ‪ Duct‬أم مباش ـ ـرة فى الهواء فوق حامل كابالت ‪Cable-‬‬
‫‪ ،Trays‬وهكذا‪.‬‬
‫وتقوم شــركات الكابالت بأخذ ظروف التمديد المختلفة وكافة هذه المفقودات وما يترتب عليها من ارتفاع فى‬
‫درجة ح اررة الكابل فى االعتبار عند حسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاب الس ـ ـ ـ ـ ـ ــعة األمبيرية التي يتحملها الكابل‪ ،‬ولذا تختلف القيم‬
‫الموجودة فى األعمدة ‪ 6-5-4‬فى الجدول ‪ .5 – 2‬بمعنى آخر فإن هذا هو الس ــبب في عدم ص ــحة وجود‬
‫قيمة واحدة ألقصى تيار يتحمله الكابل‪.‬‬
‫الحظ أن هناك العديد من الجداول داخل كتالوجات الش ـ ـ ـ ـ ـ ــركات‪ ،‬حيث يختص كل جدول منهم بالس ـ ـ ـ ـ ـ ــعة‬
‫األمبيرية للكابل فى ظروف تشغيل وتمديد معينة‪ ،‬وحسب تصنيفات العازل والجهد والتسليح إلخ‪ .‬ولذا يجب‬
‫التأكد بدقة قبل اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام قيمة تحمل الكابل من جدول معين أن هذا الجدول يتطابق عنوانه مع ظروف‬
‫تشغيل الكابل المراد حساب سعته األمبيرية‪.‬‬
‫‪ 2 - 8 - 2‬كتابة ا سم الكابل‬
‫تسـ ــمى الكابالت دائما بداللة مس ـ ــاحة مقطعها وليس بقيمة التيار المار فيها‪ ،‬فيقال كابل ‪ 10mm2‬وال يقال‬
‫كابل ‪ 50‬أمبير مثال‪ .‬ويكتب اســم الكابل بطريقة يمكننا من خاللها اســتنتاج مقطع الكابل ونوعه (أحادى أم‬
‫ثالثى األوجه) كما فى المثال ‪.3-2‬‬
‫مثال ‪3-2‬‬
‫ما معنى الصيغة التالية ألحد الكابالت ‪ PVC/CU 3x95+50 mm2‬؟‬
‫‪128‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الحل‪:‬‬
‫هذه الصيغة تعنى أن لدينا‪ :‬كابل نحاسى ثالثى األوجه )‪ ،(3-phase‬معزول بـ ‪ PVC‬و متعدد القلوب‬
‫‪ ،multi-core‬بداخله‪ ، 4-cores‬مس ــاحة المقطع فى ثالثة منهم تس ــاوى ‪( 95mm2‬وهذه الثالثة تمثل‬
‫الـ‪ Phases‬الحاملة للتيار)‪ ،‬باإلضافة إلى موصل رابع مقطعه ‪ 50mm2‬ويمثل ‪.Neutral‬‬
‫الحظ أنه يمكن إجراء بعض التعديالت على الصيغة السابقة كما فى المثال ‪:4-2‬‬
‫مثال ‪4-2‬‬
‫ما معنى الصيغة التالية ألحد الكابالت ‪(3x95+50) +25 mm2 PVC/CU‬؟‬
‫الحل‪:‬‬
‫هذه الصــيغة تعنى أن لدينا كابل ‪ ،multi-core‬مثل الســابق باإلضــافة إلى ســلك مفرد لألرضــي مقطعه‬
‫‪.25mm2‬‬
‫مثال ‪5-2‬‬
‫ما معنى الصيغة التالية ]‪ 3[3x240+120‬؟‬
‫الحل‪:‬‬
‫هذه الصيغة تعنى وجود ثالثة كابالت من النوع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Multi-core‬موصلة على التوازى‪ ،‬ومقطع الـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Phase‬في كل كابل من الثالثة يساوى ‪ ،240mm2‬بينما مقطع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Neutral‬فى كل كابل يساوى‬
‫‪.120mm2‬‬
‫‪129‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪9-2‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫مواصفات خط التعادل ‪Neutral‬‬
‫مقطع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Neutral‬يكون غالبا نصف مقطع الـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Phase‬وهذا طبيعى‪ ،‬ألن المفترض نظريا أن سلك‬
‫‪ Neutral‬ال يمر فيه تيار فى حالة اتزان األحمال على ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Phases‬الثالثة‪ ،‬وحيث أنه فى كل األحوال‬
‫الطبيعية يكون مجموع األحمال الثالثة يقترب من الصـ ـ ــفر وأقل من تيار أيا من ‪ phases‬الثالثة‪ ،‬وبالتالى‬
‫فكان طبيعيا أن يكون مقطع ال ـ ‪ Neutral‬أصغر من مقطع الـ ‪ .Phases‬لكن بالطبع هذا فرض نظرى وال‬
‫يمكن دائما التحكم فى اتزان األحمال خاصة فى األحمال السكنية‪.‬‬
‫وعموما‪ ،‬ليس بالضرورة أن يكون مقطع ال ـ ‪ N‬نصف مقطع ال ـ ‪ Phase‬بل هناك استثناءات منها‪:‬‬
‫‪ -1‬فى حالة الكابالت الصـ ـ ـ ــغيرة (أصـ ـ ـ ــغر من ‪ )35mm2‬فإننا ال نحتاج لهذا الخفض فى مقطع الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Neutral‬ألن جدواه االقتص ــادية محدودة جدا‪ ،‬ثم إنه من األس ــهل على ش ــركات تص ــنيع الكابالت أن‬
‫تجعل الكابالت األربعة ذات مقطع موحد‪ ،‬وبالتالى فالكابل مقطع ‪ 6 mm2‬يكتب اس ـ ـ ـ ـ ـ ــمه على النحو‬
‫التالى ‪ .4x6 mm2 :‬وهذا يعنى أن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 3-Phases Neutral‬جميعهم لهم مقطع يساوى ‪6‬‬
‫‪.mm2‬‬
‫‪ -2‬فى حالة األحمال المحتوية على أجهزة ‪ Power Electronics‬أو الشـ ـ ـ ـ ــبكات التى بها أجهزة ‪،UPS‬‬
‫فعندئذ يفضل جعل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Neutral‬مساويا لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ) ‪ Phase‬أحيانا يصل إلى الضعف) حتى نضمن عدم‬
‫حدوث ارتفاع فى درجة ح اررة الـــ ‪ Neutral‬نتيجة الــ ‪ Third Harmonic‬التى تتولد من هذه األجهزة‬
‫اإللكترونية (خطورة هذا النوع من ال ـ ـ ـ ـ ‪ Harmonics‬تأتى من أنها تجمع جبريا وليس اتجاهيا‪ .‬لماذا؟)‬
‫ويسمى هذا النوع من الكابالت ‪.Full Neutral Cable‬‬
‫‪ -3‬تستخدم الكابالت ‪ Full Neutral Cable‬أيضا فى حالة دوائر اإلضاءة التى تستخدم اللمبات الفلورية‬
‫‪ Florescent Lamps‬حيث ترتفع قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Third Harmonic‬بشــدة‪ ،‬مما ينتج عنه ارتفاع قيمة‬
‫التيار فى الـ ‪.Neutral‬‬
‫‪10-2‬‬
‫مشاكل الكابالت‬
‫هناك العديد من المشاكل المتعلقة بالكابالت نذكر منها هنا ‪:‬‬
‫‪130‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 10 - 2‬الفقد فى القدرة املنقولة ‪Power Loss‬‬
‫القدرة الكهربية ‪ Electric Power‬المنقولة عبر أى كابل تتعرض لتناقص فى قيمتها ‪ Power loss‬نتيجة‬
‫عدة عوامل منها ‪:‬‬
‫‪ -1‬الفقد بسبب مقاومة الموصل ‪ ،R‬وتقدر قيمة هذا الفقد من المعادلة ‪: 2-2‬‬
‫‪PLoss=I2R………………..2-2‬‬
‫بمعنى أنه كلما زادت مقاومة الكابل كلما ارتفعت قيمة الفقد فى القدرة‪.‬‬
‫‪ -2‬أيضــا هناك مفقودات فى القدرة خالل العازل المحيط بالموصــل ‪ ،Insulation Loss‬وهذه تحســب من‬
‫المعادلة ‪:3-2‬‬
‫‪Pins = V 2 C tan  ..............................2 − 3‬‬
‫حيث (‪ )δ‬هى زاوية الفقد ‪ Loss angle‬لمادة العازل المحيط بالكابل‪ ،‬وهى الزاوية المتممة بين الجهد‬
‫الموجود على ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ phase‬وبين التيار المتسرب كما في شكل ‪ ،25-2‬وهى تختلف عن زاوية الـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Power Factor‬التى تكون بين الجهد وتيار ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .Load‬والزاوية (‪ )δ‬إحدى الثوابت التى تميز مادة‬
‫عازلة من أخرى‪ ،‬ومن الواضح أنها كلما زادت قيمتها كلما زادت ال ـ ‪ Power loss‬خالل العازل‪.‬‬
‫شكل ‪25-2‬‬
‫‪ -3‬وهنــاك أيض ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــا فقــد فى الغالف المعــدنى ‪ ،Metallic Sheath Loss‬وهــذا يحــدث نتيجــة التيــارات‬
‫‪ Induced Current‬التى تمر فى الغالف المعدنى بتأثير الحث ‪ ،Induction‬ومن ثم تتسـ ـ ـ ـ ـ ــبب فى‬
‫فقد فى القدرة‪.‬‬
‫‪131‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وجميع هذه المفقودات تس ـ ـ ـ ـ ـ ــبب ارتفاع فى درجة ح اررة الكابل‪ ،‬ومن ثم يجب التأكد دائما من وجود اتزان‬
‫حراري للكابل‪ ،‬بمعنى أن الح اررة المتولدة تساوى (أو أقل من) الح اررة المتسربة من الكابل‪ .‬الحظ أن الح اررة‬
‫المتسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـربــة من الكــابــل تتوقف فى حــالــة دفن الكــابــل تحــت األرض على المقــاومــة الح ارريــة النوعيــة للتربــة‬
‫ومسامية حبيباتها‪.‬‬
‫وفى حالة كابالت الجهد العالي ‪ -‬حيث المفقودات تكون ض ـ ـ ـ ـ ـ ــخمة – فإننا نحتاج إلى كابالت زيتية ‪Oil‬‬
‫‪ Filled Cable‬تس ـ ــتخدم أنابيب مملوءة بالزيت بامتداد طول الكابل بغرض التبريد كما في ش ـ ــكل ‪.26-2‬‬
‫الحظ أن الزيت موجود فى منتصف ال ـ ‪ ،Core‬الذى يوجد فوقه طبقات العزل المختلفة‪.‬‬
‫شكل ‪26-2‬‬
‫ويعيب هذا النوع من الكابالت أنه يتأثر باالرتفاعات واالنخفاضات فى مستوى التربة على طول مسار دفن‬
‫الكابل‪ ،‬فيتجمع الزيت فى أماكن المنخفض ـ ـ ـ ــات وينخفض مس ـ ـ ـ ــتواه فى أماكن االرتفاعات مما قد يؤدى إلى‬
‫ارتفاع درجة ح اررة الكابل فى (نقاط االرتفاعات) ومن ثم حدوث أعطال‪ .‬ولذا فدائما تس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم خزانات‬
‫تعويضـ ــية ‪ Reservoir‬ومضـ ــخات فى أماكن تغير مناسـ ــيب ‪ level‬التربة لتجنب انخفاض مسـ ــتوى الزيت‬
‫فى أى منطقة على طول مس ــار الكابل‪ .‬ومن ثم فهذه الكابالت تحتاج لخزانات زيت تعويض ــية عند أطراف‬
‫الكابل‪ ،‬و عند كل تغير (ص ــعودا وهبوطا) فى مس ــتويات األرض المدفون بها الكابل‪ .‬وقد أص ــبح اس ــتخدام‬
‫هذه الكابالت ناد ار وحلت محلها كابالت ال ـ ‪.PE‬‬
‫‪ 2 - 10 - 2‬التيارات املتسربة‬
‫وهناك نوع آخر من المشـ ــاكل‪ ،‬لكنه يتعلق هذه المرة بالتيار مباش ـ ـرة‪ .‬حيث تعتبر ظاهرة تسـ ــرب التيار على‬
‫مدى طول الكابل خالل طبقات العازل التى تحيط بموصل الكابل من المشاكل السلبية التى تظهر بوضوح‬
‫‪132‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫فى الكابالت‪ ،‬ويس ـ ـ ــمى هذا التيار بتيار الش ـ ـ ــحن ‪ Charging Current‬أو التيار المتس ـ ـ ــرب ‪Leakage‬‬
‫‪ .Current‬وتحسب قيمة هذا التيار من المعادلة ‪:4-2‬‬
‫‪I C = V C.......................2 − 4‬‬
‫حيث‬
‫‪ V‬هو جهد التشغيل مقاسا بال ـ ‪.Volt‬‬
‫‪ ω‬ترتبط بتردد التيار(‪ )f‬المار بالكابل من خالل العالقة (‪.)ω= 2πf‬‬
‫‪ C‬هى السعة (‪ )Capacitance‬مقاسة بال ـ ‪.Farad‬‬
‫ومن هنا‪ ،‬فكلما زاد جهد التشغيل‪ ،‬أو زادت ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Capacitance‬الخاصة بالكابل كلما ارتفعت قيمة التيار‬
‫المتسرب على طول الكابل‪ ،‬حتى إنه يصل إلى ‪ 13A‬لكل كيلومتر طولى فى الكابالت جهد ‪.220 kV‬‬
‫و عندما يص ـ ـ ـ ـ ـ ــل طول الكابل إلى قيمة معينة (تس ـ ـ ـ ـ ـ ــمى الطول الحرج ‪ )Critical Length‬فإن قيمة تيار‬
‫الشحن المتسرب من الكابل تصبح مساوية لقيمة التيار المقنن للكابل ‪ .IR‬و هذا يعني أن كل الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‪Power‬‬
‫المنقولة خالل الكابل قد تسربت‪ ،‬و لم يصل للحمل منها شئ‪ .‬و الطول الحرج في منظومة الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪132 kV‬‬
‫هو ‪ ،64 Km‬بينما يصل هذا الطول الحرج في منظومة الـ ‪ 400 KV‬إلى ‪ 24 Km‬فقط‪.‬‬
‫‪ 3 - 10 - 2‬تغري مقاومة الكابل‬
‫ومن مشـ ــاكل الكابالت أيضـ ــا ارتفاع قيمة مقاومة السـ ــلك فى دوائر التيار المتردد بســـبب ميل التيار للمرور‬
‫فى حدود الكابل الخارجية ‪Outer Boundary‬كلما زاد تردد التيار ارتفاعا‪ ،‬ومن ثم تصبح المساحة الفعلية‬
‫لمقطع الموص ــل التى يمر بها تيار كهربى أص ــغر‪ ،‬وتس ــمى هذه الظاهرة بظاهرة التأثير الس ــطحى ( ‪Skin‬‬
‫‪( )Effect‬انظر شكل ‪ )27-2‬حيث الجزء الفاتح اللون يمثال فراغا من التيار‪.‬‬
‫شكل ‪27-2‬‬
‫‪133‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ونشـ ـ ــير هنا إلى أن مقاومة الكابل الفعلية أيضـ ـ ــا تزيد إذا وضـ ـ ــع كابل آخر بجواره وكان يحمل تيا ار‪ ،‬حيث‬
‫يميـل التيـار فى كال الكـابلين للتبـاعـد عن بعض ـ ـ ـ ـ ـ ــهمـا البعض (إذا كـان التيـار في نفس االتجـاه)‪ ،‬أو زيـادة‬
‫التقارب بينهما (إذا كان التيار في اتجاهين متعاكســين مما يترتب عليه نقص فى المســاحة الفعلية التى يمر‬
‫فيها التيار ومن ثم ترتفع أيضــا مقاومته الفعلية عن المقاومة المحســوبة نظريا‪ ،‬وتســمى هذه الظاهرة بالتأثير‬
‫التجاوري (‪( )Proximity Effect‬انظر شــكل ‪ )28-2‬و بالطبع تزيد مقاومة الكابل كلما قلت المســافة بين‬
‫الكابلين‪.‬‬
‫شكل ‪28-2‬‬
‫‪ 4 - 10 - 2‬تغري مقاومة الكابل باحلرارة‬
‫الحظنا أن المقاومة المذكورة بجداول الكابالت (مثل جدول ‪ )5-2‬هى مقاومة الكابل عند ‪ 20‬درجة مئوية‬
‫(‪( ، )R20‬فى بعض الكتالوجات تكون محس ـ ـ ـ ـ ـ ــوبة عند ‪ 40‬درجة مئوية) وهي قيمة يجب تعديلها إذا كان‬
‫الكابل مســتخدما فى بيئة درجة ح اررتها أعلى من ذلك‪ .‬ويمكن حس ــاب القيمة المعدلة للمقاومة حســب درجة‬
‫الح اررة الجديدة من المعادلة ‪:5-2‬‬
‫‪RT = R20 1 +  (T − 20).................2 − 5‬‬
‫حيث‬
‫‪‬‬
‫هى المعامل الحرارى لمادة الموصل (تساوى ‪ 0.0039 Ω/ ºC‬للنحاس بينما تساوى ‪0.004‬‬
‫لأللومنيوم)‬
‫‪ T‬هى درجة الح اررة الفعلية‪.‬‬
‫‪134‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 5 - 10 - 2‬تأثر الكابالت بالرطوبة‬
‫تسرب الرطوبة لداخل العازل سواء ال ـ ـ ‪ PVC‬أو ‪ XLPE‬يمكن أن يؤدى إلى حدوث ظاهرة التشجير المائى‬
‫(‪ )Water Treeing‬كما في الصورة ‪ -‬السيما إذا كان سطح الموصل غير أملس والمجال غير منتظم ‪-‬‬
‫فعدم انتظام المجال يمكن أن يسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاعد فى وجود نقاط تركيز للمجال ذات قيمة مرتفعة فى المناطق ذات‬
‫النتوءات بين سطح الموصل و العزل‪ ،‬فيتكون شق يشبه الخيط الرفيع داخل العازل أو على أطرافه‪ ،‬وتزداد‬
‫تفرعات هذا الشـ ــق فى جميع االتجاهات حتى يصـ ــنع ما يشـ ــبه الشـ ــجرة‪ ،‬ومن هنا جاء االسـ ــم لهذه الظاهرة‬
‫التى تنتهى فى األخير بانهيار العازل‪.‬‬
‫‪ 6 - 10 - 2‬اهلبوط فى اجلهد‬
‫بالطبع فمن أهم مش ـ ـ ـ ــاكل الكابالت هو التس ـ ـ ـ ــبب في حدوث هبوط فى الجهد ‪ Voltage Drop‬عند طرف‬
‫الحمل مقارنة بالجهد عند طرف المصـ ـ ـ ـ ــدر‪ ،‬ويتوقف هذا الهبوط على قيمة التيار المار فى الكابل ومقاومة‬
‫الكابل وطوله‪ ،‬كما سـ ـ ــنرى تفصـ ـ ــيال فى الجزء الثاني من الفصـ ـ ــل الرابع عند الحديث عن اختبارات صـ ـ ــحة‬
‫التصميم‪.‬‬
‫‪11-2‬‬
‫استخدام الــ ‪BUS DUCT‬‬
‫هناك بديل للكابالت هو ال ـ ‪ ،Bus Duct‬وهو عبارة عن بارات من النحاس أو األلومنيوم مجمعة معا‬
‫ومعزولة عن بعضها داخل هيكل معدنى كما فى شكل ‪29-2‬‬
‫‪135‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪29-2‬‬
‫ويســتخدم ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bus Duct‬كبديل للكابالت فى كثير من الحاالت‪ ،‬لكنه يصــبح البديل األول المفضــل فى‬
‫حالة األبراج العالية‪ ،‬فعندها يصـ ـ ـ ــبح من غير المالئم اقتصـ ـ ـ ــاديا (وحتى شـ ـ ـ ــكليا) اسـ ـ ـ ــتخدام عدد كبير من‬
‫الكابالت كما في شكل ‪.30-2‬‬
‫شكل ‪30-2‬‬
‫‪136‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ويصبح استخدام ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bus Duct‬مفضال أيضا فى حالة التعامل مع كابالت تحمل تيارات عالية و يؤخذ‬
‫منها تفريعات على طول مسـ ـ ــارها‪ ،‬أو فى حالة أن يكون مكان األحمال التى يتم تغذيتها من هذه التفريعات‬
‫قابل للتغيير من وقت آلخر‪ ،‬فعندها يصبح تغيير مكان ال ـ ‪ Taps‬أو ال ـ ‪ Plug-In Units‬المركبة على ال ـ‬
‫‪ Bus Duct‬أيسر بكثير من تغيير منظومة الكابالت كم ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـا فى شكل ‪.31-2‬‬
‫ورغم أن المساحة التى يحتاجها عدد معين من الكابالت أكبر بكثير من مساحة ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bus Duct‬المكافئ‪،‬‬
‫لكن الـكابالت تتميز عن ال ـ‪ Bus Duct‬بشئ أساسى وهو االعتمادية العالية ‪ Reliability‬إذا كانت متصلة‬
‫‪( Continuous‬أى بدون وص ـ ـ ـ ـ ـ ــالت) من نقطة التغذية وحتى الحمل‪ ،‬فهذه ميزة لها ألن أى ‪Bus Duct‬‬
‫البد له من عدد من الوص ــالت الس ــيما عند المنحنيات‪ ،‬ومعلوم أن هذه الوص ــالت هى مص ــدر للكثير من‬
‫األعطال‪.‬‬
‫شكل ‪31-2‬‬
‫‪137‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 11 - 2‬أنواع الــ ‪Bus Duct‬‬
‫هناك ثالثة أنواع من ال ـ ‪( Bus Ducts‬شكل ‪:)32-2‬‬
‫‪ -1‬النوع األول ويسمى ‪.Non-Segregated Duct‬‬
‫‪ -2‬النوع الثاني ويسمى ‪.Segregated Duct‬‬
‫‪ -3‬النوع الثالث ويسمى ‪.Isolated Duct‬‬
‫والفرق األساسى بين األنواع الثالثة ‪ -‬كما هو واضح من االسم ‪ -‬هو فى طبيعة العزل الموجود بين ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Phases‬الثالثة‪.‬‬
‫ففى النوع األول تكون ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Phases‬الثالثة داخل نفس اإلطار المعدنى ‪ Housing‬وبدون فواصل بينهم‬
‫س ــوى عوارض التثبيت التى تص ــنع من البورس ــلين أو البوليس ــتر وظهرت باللون األحمر في ش ــكل ‪.29-2‬‬
‫ويتراوح تحمــل هــذا النوع بين ‪ 1200‬أمبير و‪ 5000‬أمبير‪ ،‬و يمكن اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخــدامـه حتى ‪ ،38 kV‬وتتراوح‬
‫مساحة المقطع له بين ‪.24-96 in2‬‬
‫بينما فى النوع الثاني يكون هناك فواصل داخل اإلطار المعدنى الذى يضم ال ـ ‪ Phases‬الثالثة‪.‬‬
‫أما النوع األخير فيكون لكل ‪ Phase‬من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Phases‬الثالثة غالف معدنى ‪ Housing‬منفصل‪ ،‬وهذا‬
‫يعنى أن ال ـ ‪ Phases‬الثالثة معزولة تماما عن بعضها البعض‪.‬‬
‫شكل ‪32-2‬‬
‫‪138‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وتص ـ ـ ـ ـ ـ ــنع البارات الداخلية الحاملة للتيار (تظهر باللون األزرق فى ش ـ ـ ـ ـ ـ ــكل ‪ )29-2‬فى جميع األنواع من‬
‫النحاس بنقاوة تصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل على ‪ % 98‬وتطلى هذه البارات فى حالة الجهود األعلى من ‪ 2400‬فولت بمادة‬
‫عازلة تتحمل حتى ‪130 0C‬أى أنها (‪ Class-B‬طبقا للجــ ـــ ــ ـ ــ ـ ـ ــ ــ ـ ـ ــ ـ ــ ـــ ــ ـ ــ ـ ـ ـ ــ ـــ ـ ــ ـ ـ ــ ـ ـــ ــ ـ ـ ـ ــدول ‪ ، )4-2‬وهذه المادة‬
‫عبـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـارة عن بودرة تعرف بـ ـ ‪ .Epoxy Powder Insulation‬ومادة ال ـ ‪ Epoxy‬ال تشتعل ولها‬
‫خوا‬
‫ح اررية ممتازة‪ ،‬باإلضــافة بالطبع إلى خواصــها العازلية‪ .‬وهذه المادة أيض ــا تســاهم فى تقوية البارات‬
‫وزيادة صالدتها‪ .‬وتستثنى من الطالء فقط مناطق الوصالت‪ ،‬وعادة تتم هذه العملية فى أفران خاصة‪.‬‬
‫‪ 2 - 11 - 2‬ملحقات الــ ‪Bus Duct‬‬
‫يحتاج ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bus Duct‬عادة إلى وصالت (ملحقات ‪ )accessories‬لعمل تغذيات فرعية لألحمال على‬
‫طول مساره‪ .‬وأهم الملحقات ‪ accessories‬الشائعة االستخدام هى ‪:‬‬
‫‪ -1‬ال ـ ‪ Elbow‬ويستخدم لعمل تغيير فى زاوية السير ب ـ ‪ 90‬درجة‪.‬‬
‫‪ -2‬ال ـ ‪ Tee‬ويستخدم لعمل تفريعة ذات ثالث أطراف‪.‬‬
‫‪ -3‬ال ـ ‪ Offset‬ويستخدم لعبور العوائق‪.‬‬
‫‪ -4‬وصلة التمدد وتستخدم إذا زاد الطول عن ‪ 50‬قدم وذلك لمراعاة ظروف التمدد بالح اررة‪.‬‬
‫‪ -5‬ال ـ ‪ Wall Flange‬وتستخدم عند عبور حوائط‪.‬‬
‫‪ -6‬ال ـ ‪ Cable Tap box‬ويستخدم عند عمل اتصال بين كابل عادى وبين ال ـ ‪ .Bus Duct‬وفى‬
‫شكل ‪ 33-2‬نموذجا لذلك‪.‬‬
‫‪139‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪33-2‬‬
‫‪ 3 - 11 - 2‬املواصفات الفنية للــ ‪Bus Duct‬‬
‫من أهم سمات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bus duct‬كما ذكرنا هو تحمله لتيار أعلى لنفس مقطع الموصل مقارنة بالكابالت‬
‫(تذكر أن الس ـ ـ ـ ــبب يرجع لغياب الخوف من انهيار العازل مع التحميل العالي فى حالة الكابالت)‪ .‬والجدول‬
‫‪ 6-2‬يبين تحميل أحد أنواع ال ـ ‪ BD‬حسب أبعاده‬
‫الحظ وجود أنواع مختلف ‪ 4W and 5W ،3W‬حسب عدد البارات فى ال ـ‪.BD‬‬
‫‪140‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪6-2‬‬
‫كما أن هناك جداول خاصة بالمقاومة والهبوط فى الجهد ‪ ،Voltage drop‬وتحمل تيار ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Short‬‬
‫‪ circuit‬تماما كما فى حالة الكابالت‪ .‬والجداول التالية تمثل نماذج لمنتج من إحدى الشركات‪.‬‬
‫‪141‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪142‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪143‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اجلزء الثالث‪:‬‬
‫اجملموعة الثالثة ‪ :‬أجهزة احلماية الكهربية‬
‫جميع دوائر التمديدات معرض ـ ــة لحدوث قص ـ ــر ‪ Short Circuit‬نتيجة انهيار العازل فى الكابالت مثال أو‬
‫نتيجة قطع في الكابالت مص ـ ـ ــاحبا بحدوث تالمس بين أس ـ ـ ــالكه‪ ،‬وكل هذه االحتماالت س ـ ـ ــتؤدي حتما إلى‬
‫حدوث ارتفاع كبير في التيار قد يتســبب في احتراق الكابل‪ ،‬وربما لوحة التوزيع كلها أن لم يتم فصــل التيار‬
‫بس ــرعة‪ .‬و األجهزة المس ــئولة عن اكتش ــاف االرتفاع في التيار و فص ــله فى معظم دوائر التمديدات الكهربية‬
‫هى القواطـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـع الـ ‪ ، ) )Circuit Breaker CB‬و سنستعرض هنا أبرز سمات القواطع الكهربية‪.‬‬
‫‪12-2‬‬
‫توصيف الــ ‪CIRCUIT BREAKERS‬‬
‫تتحدد أهم مواصفات ال ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬عادة (بعد تحديد قيمة ال ـ ـ ـ ـ ‪ )Rated Voltage‬بتحديد قيمتين هامتين (هناك‬
‫مواصفات أخرى في نهاية هذا الجزء) ‪:‬‬
‫)‪• Rated Current ،Irated (Amp‬‬
‫)‪• Short Circuit Capacity ،SCC (kA‬‬
‫فاألولى تحدد قيمة أقصــى تيار يمكن أن يمر فى الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪CB‬باســتمرار ‪ Continuously‬دون أن يتســبب فى‬
‫فصل ال ـ ‪ ،CB‬وتقاس باألمبير‪ .‬ولها قيم قياسية ‪ Standard‬معروفة‪ ،‬وهى (باألمبير)‪:‬‬
‫‪6 ،10 ،15 ،16 ،20 ،25 ،32 ،40 ،50 ،63 ،100 ،125 ،150 ،163 ،200 ،225 ،250 ،‬‬
‫‪300 ،400 ،500 ،630 ،800 ،1000 ،1200 ،1500 ،1750 ،2000 ،2200 ،2500 ،‬‬
‫‪3000 ،3200 ،4000 ،5000 ،6300.‬‬
‫أما القيمة الثانية التى تحدد مواصفات ال ـ ‪ CB‬فهى قيمة سعة القصر ‪،Short Circuit Capacity SCC‬‬
‫وتقاس ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ )‪ ،(kA‬ويقصد بها أقصى قيمة للتيار يمكن أن يتحملها الـ ـ ـ ـ‪ CB‬أثناء القصر ‪Short Circuit‬‬
‫دون أن يحترق‪ ،‬وهى قيم عالية بالطبع‪ .‬الحظ أن المقصود أن يتحملها ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬لمدة وجيزة جدا تقاس‬
‫بالثانية‪ ،‬وال تتعدى ثوانى معدودة‪ ،‬وليس المقصود بالطبع أن يتحملها لمدة طويلة‪.‬‬
‫‪144‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وأشهر القيم القياسية للـ ‪( Short Circuit Capacity‬مقاسة ب ـ ‪ )kA‬هى‪:‬‬
‫)‪3 ،6 ،10 ،15 ،22 ،35 ،50 ،75 ،80 ،100. (kA‬‬
‫مثال ‪6-2:‬‬
‫ما المقصو بلل ‪ CB‬مكتوب عليه ‪ 25A ،10kA‬؟‬
‫الحل‪:‬‬
‫أما الـ ـ ‪ 25A‬فتسمى التيار المتقن ‪ ،Rated Current‬و أما الـ ‪ 10kA‬فهى قيمة ال ـ‪ SCC‬لهذا الـ ‪،CB‬‬
‫ومن ثم فهذا ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪CB‬يمكن أن يتحمل أى تيار أقل من ‪ 25A‬دون أن يفصل الدائرة‪ ،‬فإذا زاد التيار عن‬
‫‪ 25A‬لكنه أقل من ‪ 10kA‬فإن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬سيفصل إما بعد مدة زمنية طبقا للمنحنى‪ ،‬أو سيفصل لحظيا‬
‫إذا كان تيار القصر قريبا من ‪ 10 kA‬وبالتالى يمكن أن نعيد تشغيل ال ــ ـ ــ ـ ـ ‪ CB‬مرة أخرى‪ .‬أما إذا ارتفع‬
‫تيار العطل لقيمة أعلى من ‪ 10kA‬فإن ال ـ ‪ CB‬سيحترق وال يمكن إعادة استخدامه مرة أخرى‪.‬‬
‫الحظ أن سعر الـ ‪ CB‬يتوقف أساسا على قيمة سعة القصر التى يتحملها‪ ،‬فالفرق فى السعر بين ‪ CB‬تياره‬
‫المقنن يســاوى ‪ 10A‬و ‪ CB‬آخر تياره المقنن يســاوى ‪ 63 A‬مثال‪ ،‬فربما ال يكون كبي ار‪ ،‬وال يتعدى عش ـرات‬
‫الجنيهات‪ ،‬أما الفرق فى السـ ـ ـ ـ ــعر بين ‪ CB‬تياره ‪ 100A‬وله سـ ـ ـ ـ ــعة قصــ ـ ـ ــر ‪ 10kA‬وبين آخر تياره المقنن‬
‫‪ 100A‬لكن له سعة قصر تساوى ‪ 100 kA‬فإنه قد يصل إلى آالف الجنيهات‪.‬‬
‫‪ 1 - 12 - 2‬نقاط أخرى لتوصيف القواطع ( ‪) Industrial CBs‬‬
‫‪Rated peak withstand current Ipk:‬‬
‫أقصى تيار طبيعى يتحمله القاطع تحت شروط خاصة لالختبار‪.‬‬
‫‪Rated Ultimate Breaking Capacity Icu:‬‬
‫أقص ـ ـ ـ ـ ـ ــى تيار عطل يمكن للقاطع أن يفص ـ ـ ـ ـ ـ ــله دون أن يحدث له ‪ ،damage‬ويرمز لها بالرمز )‪ (Icu‬في‬
‫ح ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـالة الـ ـ ‪ ،industrial CBs‬بينما يرمز لها بالـ ـ ـرمز )‪ (Icn‬في حالة النوع المعروف بالـ ـ ‪domestic-‬‬
‫‪.type CBs‬‬
‫‪145‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪Rated Service breaking Capacity Ics:‬‬
‫تمثل نسبة من ‪ ICU‬بقيمة من القيم التالية ‪ ،100%. ،75 ،50 ،25:‬وذلك فقط لل ـ ـ ـ ‪industrial circuit-‬‬
‫‪ .breakers‬حيث تتغير ال ـ ‪ Breaking Capacity‬حسب التحميل وذلك لحدوث تغير في الدائرة الداخلية‬
‫للقاطع‪.‬‬
‫‪Rated short-time withstand current Icw:‬‬
‫أقصى تيار قصر يتحمله القاطع تحت ظروف اختبار يحددها المصنع ولمدة غالبا ثانية واحدة‪.‬‬
‫‪13-2‬‬
‫أن واع الــ ‪CBs‬‬
‫فى البداية نشير إلى أن هناك عدة أنواع من ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CBs‬يكثر استخدامها فى التمديدات الكهربية‪ ،‬فهناك نوع‬
‫يستخدم مع الجهود المتوسطة وهو النوع المعروف ب ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Power Circuit Breakers‬و يستخدم فى وقاية‬
‫دوائر الجهد المتوس ـ ـ ـ ــط والمرتفع‪ ،‬ويكون دوره هو فص ـ ـ ـ ــل الدوائر فقط بناء على أوامر من جهاز منفص ـ ـ ـ ــل‬
‫الكتشاف األعطال وهو ال ـ ‪ .Relay‬و تكون إما ‪ ،Vacuum CB‬أو ‪ ،Air CB‬أو ‪.SF6‬‬
‫أما األنواع المس ــتخدمة فى ش ــبكة الجهد المنخفض فتختلف عن النوع الس ــابق فى أنها تعتبر‪ Relay‬و ‪CB‬‬
‫فى نفس الوقت‪ .‬ويمكن تقسيمها إلى أربعة أنواع‪:‬‬
‫• األول ‪ :‬ويسمى ‪ Miniature Circuit Breaker‬و اختصا ار ‪MCB‬‬
‫• الثاني ‪ :‬ويسمى ‪Molded Case Circuit Breaker‬‬
‫واختصا ار ‪MCCB‬‬
‫• الثالث ‪ :‬ويسمى ‪ Air Circuit Breaker‬واختصا ار ‪ACB‬‬
‫• الرابع ‪ :‬ويسمى ‪ Ground Fault Circuit Breaker‬و اختصا ار ‪GFCB‬‬
‫كما يوجد جهاز مختلف عنهم فى التصميم‪ ،‬لكنه يتشابه معهم فى الوظيفة وهو ال ـ ‪.Fuse‬‬
‫والفرق األس ــاس ــى بين األنواع الثالثة األول هو فى القدرة على تحمل تيارات القص ــر ‪ .Short Circuit‬وفى‬
‫شكل ‪ 34-2‬حدود الـ ـ ‪ Rated Current‬التى يصنع عليها األنواع الثالثة األولى‪.‬‬
‫أما النوع الرابع فيستخدم للحماية من الصدمات الكهربية الناتجة عن تسرب التيار‪.‬‬
‫‪146‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪34-2‬‬
‫‪ 1 - 13 - 2‬الـنـوع األول‪MCB :‬‬
‫في شكل ‪ 35-2‬يظهر فيها نوعان لهذه ال ـ ـ ـ ـ ‪ ،CBs‬أحدهما يستخدم مع دوائر ال ـ ـ ـ ـ ‪ ،3-phase‬واآلخر مع‬
‫دوائر الـ ـ ‪ .1- phase‬كما يظهر التركيب الداخلى له‪ ،‬وتتضح فيه عنصرى الحماية الرئيسيين ‪ :‬األول هو‬
‫ال ــ ــ ـ ‪ magnetic trip‬لألعطال العالية‪ ،‬والثاني هو ‪ thermal bimetal strip‬لفصل األعطال ذات التيار‬
‫المنخفض والمستمر لمدة طويلة‪.‬‬
‫‪147‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪35-2‬‬
‫وفى حالة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،MCB‬تتحدد العالقة بين تيار العطل (مقاسا بمضاعفاته من التيار المقنن ‪ ،)IRated‬وبين‬
‫زمن الفصل ‪( Trip Time‬مقاسا بالثوانى) من خالل منحنيات فئات ثالثة‪ .‬و يوض ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـح المخطط في‬
‫شكل ‪ 36-2‬هذه الفئات الثالثة‪ ،‬وهي ‪ D ،C ،B‬طبقا للمواصفات القياسية العالمية ‪ IEC Standard‬مع‬
‫بعض البيانات الخاصة بها‪.‬‬
‫يمكن مالحظــة أنــه قبــل ‪ %113‬من تيــار الحمــل الكــامــل فلن يعمــل أي قــاطع من الفئــات الثالثــة وهي مــا‬
‫سوف نسميه المنطقة ‪ I‬وتقع يسار كل المنحنيات‪.‬‬
‫تأتي بعد ذلك المنطقة الثانية ‪ II‬وهي منطقة تش ـ ـ ـ ـ ـ ــغيل ‪ Thermal Protection‬وتبدأ من ‪ %113‬وتنتهي‬
‫مع بداية المنطقة الثالثة ‪.III‬‬
‫والمنطقة الثالثة فتمتد من يمين المنطقة ال أرســـية حتى تصـ ــل إلى قيمة أقصـ ــى تيار قصـــر يمكن أن يتحمله‬
‫القاطع وهى قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ )‪ ،(SCC‬وخالل هذه المنطقة الثالثة (التى تس ـ ـ ــمى "منطقة الفص ـ ـ ــل اللحظى‬
‫"‪ )Instantaneous trip‬أو الفصل المغناطيسي يفصل ال ــ ـ ـ ـ ‪ CB‬لحظيا وليس بناء على قيم زمنية مختلفة‬
‫كما فى المنطقة الثانية‪.‬‬
‫‪148‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫أما إذا مر تيار خالل ال ـ ـ ‪ CB‬وكانت قيمته أعلى من ال ـ ـ ـ ـ ‪ SCC‬فإن ال ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬يحترق فو ار‪ ،‬وال يمكن إعادة‬
‫استخدامه مرة أخرى‪.‬‬
‫وتختلف البدايات والنهايات باختالف نوع الفئة على النحو التالي‪:‬‬
‫• حدود التشــغيل للـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Trip‬المغناطيســي للفئة ‪ B‬تتراوح بدايته بين ‪ 3‬إلى ‪ 5‬أضــعاف التيار المقنن‬
‫وهذا النوع يتناســب مع أحمال المقاومة ‪ Resistive loads‬كأحمال الســخانات ولمبات التنجســتين‬
‫وغيرهما من األحمال المشابهة‪.‬‬
‫• أما حدود التشــغيل للـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Trip‬المغناطيســي للفئة ‪ C‬فتتراوح بدايتها بين ‪ 5‬إلى ‪ 10‬أضــعاف التيار‬
‫المقنن وهو ما يتناس ــب مع األحمال الحثية ‪ Inductive Loads‬مثل أحمال المحركات والمكيفات‬
‫ولمبات الفلوريسنت‪.‬‬
‫• وأخي ار‪ ،‬حدود التشـ ــغيل لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Trip‬المغناطيسـ ــي للفئة ‪ D‬يتراوح بين ‪ 10‬إلى ‪ 15‬أضـ ــعاف التيار‬
‫المقنن وهو ما يتناسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــب مع األحمال ذات المحاثة العالية ‪ Highly Inductive Loads‬مثل‬
‫أحمال المحوالت أو ماكينات اللحام الكهربى‪.‬‬
‫و البعض قد يظن أن الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬الذى له ‪ Irated‬تساوى ‪ 20‬أمبير مثال سوف يفصل فى التو بمجرد أن‬
‫يمر تيار أزيد ولو بقليل من ‪ 20‬أمبير‪ ،‬وبالطبع هذا التصور خاطئ‪ .‬فهناك كما هو واض ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـــح من‬
‫شــكل ‪ 36-2‬منحنى يحدد زمن هذا الفصــل‪ ،‬والزيادة الطفيفة األعلى من ‪ Irated‬ربما يشــعر بها القاطع‬
‫بعد مرور عدة دقائق وليس لحظيا‪.‬‬
‫‪149‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪36-2‬‬
‫مالحظات‪:‬‬
‫‪ .1‬المواص ــفات تنص على تشــغيل الفئة في حدود معينة (مثال الفئة ‪ B‬تعمل بين ‪ 3:5‬من التيار المقنن)‬
‫فهل معنى ذلك أن مرور تيار بقيمة أعلى من ‪ 5‬أضـ ـ ـ ـ ـ ــعاف لن يفصـ ـ ـ ـ ـ ــل القاطع؟ هذا مفهوم شـ ـ ـ ـ ـ ــائع‬
‫وخاطئ‪ ،‬فالمقصود بهذه الحدود هو فقط بداية منطقة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Trip‬المغناطيسى‪ ،‬فإذا تجاوز تيار العطل‬
‫‪150‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫هذه القيمة فإن القاطع يفصل لحظيا مهما كانت القيمة طالما أنها أقل من قيمة ال ـ ـ ‪ SCC‬وهى أقصى‬
‫قيمة يتحملها القاطع قبل أن يحترق‪.‬‬
‫‪ .2‬وبالطبع قد تســ ــأل ‪ :‬لماذا الفئة الواحدة تحتوي على منحنيين؟ ومتى سـ ـ ــيفصـ ـ ــل القاطع على الزمن في‬
‫المنحنى السفلي أم العلوي؟ بالطبع ال يمكن ألى شركة أن تزعم أن القاطع الذى تنتجه سيفصل تحديدا‬
‫عند قيمة ‪ 7‬أمثال التيار مثال‪ ،‬فتحديد هذا يعتبر مسـ ـ ـ ــتحيال ألن هناك عوامل كثيرة متغيرة فى ظروف‬
‫التشغيل‪ ،‬ولذا تحدد المواصفات مدى معين يمكن أن يقع الفصل فى خالله‪.‬‬
‫‪ .3‬فى بعض التطبيقات ربما يستخدم الفيوز بدال من الــ ‪ CB‬لرخص ثمنه مقارنة بالــ ‪ ،CB‬وأيضا لتقارب‬
‫منحنيات التشغيل لهما كما هو واضح فى شكل ‪ 37-2‬الذى يظهر مقارنة بين ‪ CB‬له تيار مقنن ‪32‬‬
‫أمبير وبين فيوز بقيمة ‪ 30‬أمبير‪.‬‬
‫‪ .4‬الحظ أنه فى الفترة التى تسبق منطقة ال ـ ‪ Instantaneous Trip‬الخاصة بال ـ ‪ CB‬يكون الفيوز أسرع‬
‫فى فصـ ـ ـ ـ ــل العطل‪ ،‬بينما يكون القاطع أسـ ـ ـ ـ ــرع بعد هذه المنطقة‪ .‬لكن بالطبع يتميز القاطع بأنه يمكن‬
‫إعادة تشـ ــغيله بسـ ــهولة‪ ،‬بينما يحتاج الفيوز إلى اسـ ــتبداله بعد كل عطل‪ .‬باإلضـ ــافة إلى فروقات أخرى‬
‫يرجع إليها في الباب الرابع من كتاب هندسة القوى الكهربية‪.‬‬
‫شكل ‪37-2‬‬
‫‪151‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 - 13 - 2‬النوع الثاني ‪MCCB :‬‬
‫هذا النوع أعقد فى تركيبه من ‪ ،MCB‬ويســ ــتخدم غالبا فى حماية دوائر التغذية الرئيسـ ـ ــية‪ .‬ويتميز هذا النوع‬
‫بأنه أكبر حجما من ال ـ ‪ MCB‬نظ ار لقدرته على تحمل تيارات القصر العالية كما فى شكل ‪.38-2‬‬
‫وهذا النوع يتميز عن النوع الس ــابق بالمرونة الواس ــعة فى مجال ض ــبط العالقة بين زمن الفص ــل وقيمة تيار‬
‫العطل مقارنة بال ـ ـ ـ ‪ MCB‬المحدد القيمة‪ .‬و يوجد من الـ ـ ـ ـ ـ ‪ MCCB‬أكثر من فئة‪ ،‬حيث تختلف الفئات فيما‬
‫بينها فى س ـ ــعة القص ـ ــر ومدى المرونة فى الض ـ ــبط‪ .‬وعموما‪ ،‬فكلما كبرت س ـ ــعة القص ـ ــر كلما زود الجهاز‬
‫بمرونة أكبر‪ ،‬فالفئة التى تظهر على س ـ ـ ـ ــبيل المثال فى ش ـ ـ ـ ــكل ‪ 38-2‬تس ـ ـ ـ ــتطيع من خاللها تغيير (‪،Imag‬‬
‫‪ ، )IThermal‬بينما هناك فئات أخرى يمكن تغيير متغيرات أقل أو أكثر حتى نصل إلى فئة ال ـ ـ ـ ـ ‪ ACB‬التالية‬
‫التي يمكن فيها تغيير ستة متغيرات من قيم الضبط كما سنرى‪.‬‬
‫شكل ‪38-2‬‬
‫‪152‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫فى هذا النوع‪ ،‬والنوع الذى يليه فإن تيار القاطع يكون له قيمتان ‪ :‬األولى تس ـ ــمى ‪Frame Size Rating‬‬
‫والثانية تسمى ‪ .Trip current‬وهذا يعنى أن القاطع الواحد يمكن ضبط ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Setting‬الخا‬
‫فصــل التيار إذا تجاوز أكثر من قيمة‪ .‬على ســبيل المثال فالقاطع ‪ NSX630N‬الخا‬
‫به ليتم‬
‫بشــركة شــنايدر له‬
‫قدرة ‪ Frame Size‬قدرة ‪ 630‬أمبير كما هو واض ــح من االس ــم‪ ،‬لكن بداخله ‪11-Electronic circuits‬‬
‫تجعل من الممكن ضبطه ليكون قاد ار على فصل التيار إذا تجاوز القيم التالية ‪:‬‬
‫‪150-200-250-300-350-400-450-500-550-600-630‬‬
‫الحظ أن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Frame Size‬فقط هو الذى يكتب على القاطع‪ .‬أما أوراق التصميمية للمشروع فقد يظهر‬
‫عليها الرقمان‪ .‬على سبيل المثال إذا وجد ‪ CB‬في مشروع ما مكتوب عليه ‪ 630/450 A‬فهذا يعنى أن ال ـ‬
‫‪ Frame size‬له يساوى ‪ 630A‬لكنه سيضبط في هذا المشروع على ‪.450A‬‬
‫‪ 3 - 13 - 2‬النوع الثالث ‪ACB :‬‬
‫هذا النوع يظهر فى شكل ‪ .39-2‬وأهم األجزاء في القاطع تظهر مع األرقام التالية‪:‬‬
‫‪1.‬‬
‫‪2.‬‬
‫‪3.‬‬
‫‪4.‬‬
‫‪5.‬‬
‫‪6.‬‬
‫‪7.‬‬
‫‪8.‬‬
‫)‪OFF button (O‬‬
‫)‪ON button (I‬‬
‫‪Main contact position indicator‬‬
‫‪Energy storage mechanism status indicator‬‬
‫‪Reset Button‬‬
‫‪LED Indicators‬‬
‫‪Controller‬‬
‫‪“Connection” ,“Test” and “isolated” position stopper (the three-position‬‬
‫)‪latching/locking mechanism‬‬
‫‪9. User-supplied padlock‬‬
‫‪10. Connection “ ,” Test “and” separation “of the position indication‬‬
‫‪11. Connection (CE) Separation ,(CD) Test (CT) Position indication contacts‬‬
‫‪12. Rated Name Plate‬‬
‫‪13. Digital Displays‬‬
‫‪14. Mechanical energy storage handle‬‬
‫)‪15. Shake (IN/OUT‬‬
‫‪16. Rocker repository‬‬
‫‪17. Fault trip reset button‬‬
‫‪153‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪39-2‬‬
‫فى هذا النوع تستطيع يدويا تغيير متغيرات عديدة تخص ال ـ ‪ Trip Unit‬الخاصة بالقاطع كما في شكل ‪-2‬‬
‫‪.40‬‬
‫شكل ‪40-2‬‬
‫‪154‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫والعالقة بين تيار القاطع وزمن الفصل في ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ACB‬يمكن التحكم فيها كما في شكل ‪ .41-2‬و هذا‬
‫الشكل يتكون من عدة أجزاء يمكن من خاللها ضبط العديد من المتغيرات كما يلى‪:‬‬
‫‪ .1‬ضبط اللل )‪:)Long Delay Pickup Value‬‬
‫يتم فى الجزء األول من المنحنى ضبط قيم الــ ‪Continuous‬‬
‫‪ Current‬التي سـ ــيضـ ــبط عليها الجهاز‪ ،‬وتبدأ بعدها في عمل‬
‫‪ Pickup‬إذا تجاوز التيار المار هذه القيمة لتدخل في مرحلة‬
‫ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Long Delay‬التالية‪ .‬وعادة تزود هذه المفاتيح بإمكانية‬
‫لض ــبط التيار بنس ــب تتراوح بين ‪ %20‬إلى ‪ %100‬من القيمة‬
‫االسمية لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬فمثال المفتاح ‪ 600A‬يمكن ضبطه ليعمل‬
‫على قيمة تبدأ من ‪ 300A‬إذا وضع المؤشر على ‪.0.5‬‬
‫‪155‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪41-2‬‬
‫‪156‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .2‬ضبط اللل ‪:)Long Delay Time‬‬
‫الجزء الثاني يس ـ ــمى )‪ )Long Delay Time( (LD‬وهو‬
‫الجزء الخا‬
‫بفصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل األعطال ذات التيار المنخفض‪،‬‬
‫والتى يمكنه تحملها لمدة طويلة نسـ ـ ـ ـ ــبيا (تصـ ـ ـ ـ ــل إلى عدة‬
‫ثوانى)‪ .‬ويمكن ضــبط الميل الخا‬
‫بهذ الجزء للتحكم في‬
‫الزمن‪.‬‬
‫أيض ـ ــا تزود هذه المفاتيح بعدة اختيارات لزمن الفص ـ ــل فى‬
‫مرحلــة‪ ، LD‬و القيم المتــاحـة على المفتــاح هى (‪4 ،2.2‬‬
‫‪ ،27 ،20 ،12‬ثانية)‪ ،‬بمعنى أنه يمكنك ضـ ـ ـ ـ ــبط المفتاح‬
‫‪ 600A‬ليفصــ ـ ـ ـ ـ ــل الدائرة إذا مر فيه تيار أعلى من ‪600‬‬
‫أمبير وذلك بعد ‪ 4‬ثوانى أو ‪ 12‬ثانية‪ ...‬وحتى ‪ 36‬ثانية حسب اختيارك‪.‬‬
‫وحيث أن تيار العطل يمكن أن يتجاوز ‪ Rated Value‬بدرجات متفاوتة‪ ،‬فقد اتفق على أن زمن الض ـ ـ ــبط‬
‫الذى يتم اختياره يقابل تحديدا ‪ 6‬أمثال القيمة االسمية لل ـ ـ‪ Rated value‬للمفتاح‪ ،‬بمعنى أنه إذا اخترنا أن‬
‫نض ـ ـ ــبط المفتاح ‪ 600A‬على ‪ 4‬ثوانى مثال‪ ،‬فإنه س ـ ـ ــيفتح بعد ‪ 4‬ثوانى بالض ـ ـ ــبط إذا مر به ‪ 3600‬أمبير‪،‬‬
‫ولكن هذا الزمن سيختلف قليال إذا مر به مثال ‪ 4‬أمثال أو ‪ 7‬أمثال القيمة االسمية للمفتاح‪.‬‬
‫‪157‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .3‬ضبط ‪ IPickup‬فى حالة )‪(Short Delay Time‬‬
‫لدينا بعد ذلك الجزء الثالث وهو يختص بأعطال ال ـ )‪(SD‬‬
‫)‪(Short Delay Time‬وهى األعطــال الخطرة التى يتم‬
‫فصلها فى زمن قصير جدا (يقاس بـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .)ms‬وهو العمود‬
‫األيمن ال أرسـ ـ ـ ــي األول أرسـ ـ ـ ــيا‪ .‬وتزود هذه القواطع بإمكانية‬
‫لض ـ ـ ـ ـ ـ ــبطه ــا على قيم‪،(10 ،8 ،7 6 4 ،3 ،2 ،1.5) ،‬‬
‫أمثال القيمة االسمية للقاطع‪.‬‬
‫‪ .4‬ضبط زمن اللل ‪(Short Delay Time‬‬
‫أما الجزء الرابع فيتم من خالله ضبط زمن فصل ال ـ )‪(SD‬‬
‫)‪(Short Delay Time‬الخــا‬
‫بــأعطــال الجزء الثــالــث‬
‫كما ذكرنا‪.‬‬
‫يتم اختيار قيمة من بين القيم المت ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـاحة تتراوح‬
‫بـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـين )‪ 0.5 : 0.05‬ثانية)‪ .‬ويكون هذا الزمن هو‬
‫الزمن الدقيق تماما عند مرور تيار يس ـ ـ ـ ـ ـ ــاوى تحديدا مرتين‬
‫ونصـ ـ ـ ـ ـ ــف من القيمة التى ضـ ـ ـ ـ ـ ــبط عليها ‪ Ipickup‬الخا‬
‫بـ‬
‫‪ Short delay‬والذى تم اختياره كما سبق‪ .‬بمعنى لو ضبط‬
‫ال ـ ‪ SD‬ليعمل بدءا من ‪ 5‬أمثال قيمة ال ـ ‪ Rated‬وتم ضبط‬
‫زمن فص ـ ـ ـ ـ ـ ــله ليكون ‪ 0.3‬ثانية‪ ،‬فهذا يعنى أنه عند مرور‬
‫‪ 9000‬أمبير (‪ )2.5 X 3000‬فسيتم فصل ال ــ ـ ــ ـ ـ ‪ CB‬بعد زمن قدره ‪ 0.3‬ثانية بالضبط‪( .‬بعض الشركات‬
‫تعتبر القيمة الحقيقة هي ‪ 6‬أمثال وليس مرتين ونصف)‪.‬‬
‫‪158‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .5‬ضبط الللل ‪Instantaneous‬‬
‫بالمثل يتم ضبط هذا الجزء على قيمة تتراوح بين ‪ 40-2‬مرة من قيمة التيار األصلى‪ ،‬أما زمن الفصل فهو‬
‫لحظى‪.‬‬
‫الحظ وجود منحنى خا‬
‫بال ــ ـ ــ ـ ‪ Ground Faults‬على يسار المنحنى األصلى في الشكل ‪ ،42-2‬وفكرة‬
‫عمله أنه يعمل على مجموع التيارات الثالثة‪ ،‬واألص ـ ــل أن هذا المجموع يس ـ ــاوى ص ـ ــف ار‪ ،‬ولذا فأهم ما يميزه‬
‫هو أن قيم الضبط تكون دائما أقل من ‪ ،1‬وهو حساس حتى لألعطال المنخفضة القيمة‪.‬‬
‫‪ 4 - 13 - 2‬النوع الرابع ‪GFCB :‬‬
‫ويسمى هذا القاطع بال ـ ‪ ،Ground Fault CB‬ويسمى أيضا‬
‫)‪ ،Residual Current Detector(RCD‬ويسمى أيضا ‪ELCB ،Earth Leakage CB‬‬
‫ويسمى أيضا ‪GFI ،Ground Fault Interrupter‬‬
‫وهذا النوع يســتخدم للحماية من التيار المتســرب إلى األرض فى التمديدات الكهربية‪ ،‬حيث تعتمد فكرة عمله‬
‫على مقارنة قيمة التيار الداخل إلى الدائرة (تيار ال ـ ـ ـ ــ ـ ‪ Phase‬فى حالة دوائر ال ــ ـ ـ ـ ـ ‪ ،1- phase‬أو مقارنة‬
‫مجموع التيارات الثالثة فى دوائر ال ـ ‪ 3-Phase‬بقيمة التيار الخارج منها (التيار فى ال ـ ‪ )Neutral‬كما فى‬
‫ش ــكل ‪ ،42-2‬فإذا حدث فرق بين التيار الداخل والخارج فذلك دليل على حدوث تس ــرب للتيار خارج الدائرة‬
‫األصلية وهذا الفرق البسيط سيسبب ظهور فيض )‪ )flux‬في الحلقة المعدنية الداخلية‪ ،‬وهذا الفيض سيقطع‬
‫ملف داخلى مس ــببا قوة مغناطيس ــية تفتح الدائرة‪ .‬فإذا كان هذا الفرق فى التيار أكبر من قيمة محددة تس ــمى‬
‫"حساسية الجهاز" ‪ ،Sensitivity‬فإن القوة المغناطيسية ‪ M‬المتولدة تكون كافية لفصل الــ ‪ GFCB‬الرئيسي‬
‫للوحة‪ ،‬ومن ثم فصل الدائرة و إيقاف التسريب‪( .‬أحيانا في اللوحات الكبيرة يكتفى بتركيب ال ـ ـ ‪ GFCB‬على‬
‫الدوائر التي ترتبط بالماء بشكل معين مثل دوائر الحمامات والمطابخ فقط وليس على كل اللوحة)‪.‬‬
‫‪159‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪42-2‬‬
‫الحظ في الشـ ـ ـ ـ ـ ـ ـكــل ‪ 42-2‬إنــه فى الظروف الطبيعيــة عنــدمــا يكون مجموع التيــارات فى األوجــه الثالثــة‬
‫(المقصود بالطبع هو المجموع االتجاهى) مساويا للتيار الراجع فى ال ــ ــ ـ ‪ Neutral‬فإن الفيض الناشئ داخل‬
‫الحلقة المغناطيسية ‪ S‬يساوى صف ار‪ ،‬ومن ثم فال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Circuit‬المغذاة من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ‪ CB‬أسفل الحلقة ‪ S‬ستظل‬
‫‪ .Closed‬أما إذا حدث أي فرق بينهم أكبر من الحساسية فسيتم فتح هذه الدائرة‪.‬‬
‫ويتم توص ــيف الجهاز فى األس ــاس بناء على قيمة الحس ــاس ــية للتيار المتس ــرب‪ .‬وأش ــهر قيم الحس ــاس ــية فى‬
‫السـ ـ ــوق هى ‪ ،5mA‬و‪ 30mA‬واألجهزة من الفئة األولى (‪ )5mA‬غالية الثمن جدا‪ ،‬لذا ال تسـ ـ ــتعمل إال مع‬
‫المواصفات العالية فقط‪ ،‬أما الفئة الثانية (‪ )30mA‬فهى التى تستخدم فى الشقق السكنية‪ .‬وهناك أيضا فئة‬
‫ثالثة (‪ )300mA‬وهى تصلح فقط الكتشاف التسريب األرضي فى األجهزة المعرضة بطبيعتها للرطوبة مثل‬
‫أجهزة التكييف فوق الســطوح‪ ،‬و من ثم فهى ليســت لحماية البشــر‪ ،‬حيث أن التيار الكهربى بقيمة ‪300mA‬‬
‫يكون كافيا لصعق إنسان بل وحرقه كما سيتم تفصيله في الفصل السادس‪.‬‬
‫ويزود الجهاز عادة بمفتاح ‪ Test‬لالختبار ‪ T‬وهو عبارة عن ‪ Push Button‬موصل على التوالى بمقاومة‬
‫كبيرة كما فى شــكل ‪ ،43-2‬فإذا ضــغطنا على هذا المفتاح فإننا فى الواقع نقوم عمدا بتس ـريب جزء صــغير‬
‫من تيار أحد الـ ‪ Phases‬الثالثة‪ ،‬وعندها سيقوم الجهاز بفصل الدائرة إذا كان بالفعل جاه از‪ .‬والشكل تمثل‬
‫نموذجا ألحد األنواع وله حساسية قدرها ‪ 0.03A‬ويتحمل تيار مقنن قدره ‪.63A‬‬
‫‪160‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪43-2‬‬
‫ويتم توصيف هذه األجهزة أيضا طبقا لقيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Rated Current‬الذى يمكن أن يتحمله الجهاز طوال‬
‫الوقت وأشهر هذه القيم ‪ 100 ،63 ،40 ،32‬أمبير‪.‬‬
‫مع مالحظة أن بعض هذه األجهزة تؤدى نفس وظيفة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ MCB‬فى الحماية ضد ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Short Circuits‬‬
‫بالتوازي مع أداء دورها فى الحماية ضـد التسـريب‪ ،‬والبعض اآلخر منها يسـتخدم للحماية ضـد التسـريب فقط‬
‫ومن ثم تحتاج لوجود ‪ CB‬آخر لحماية الدائرة من القصر‪.‬‬
‫يتم توصـ ـ ــيل هذا الجهاز على التوالى مع القاطع الرئيسـ ـ ــي داخل لوحة التوزيع الفرعية س ـ ـ ـواء في حالة ‪3-‬‬
‫‪ phase‬كما هو واضح فى شكل ‪.44-2‬‬
‫‪161‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪44-2‬‬
‫أو في حالة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Single phase‬كما في شـ ــكل ‪ .45-2‬وبالتالي فيمكن ألى منزل غير مزود بهذه‬
‫الخاصـية أن يضـيفها في لوحة التوزيع بشـرط وجود مسـاحة لوضـع هذا ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ GFCB‬الجديد‪ ،‬ثم تعديل‬
‫التوصيلة كما في الشكل‪.‬‬
‫شكل ‪45-2‬‬
‫‪162‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪14-2‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫قراءة الــ ‪ NAME PLATE‬لقواطع اجلهد املنخفض‬
‫من أهم المهارات التى يجب أن يتحلى بها مهندس التركيبات قدرته على فهم مفردات ال ـ ‪Name Plate‬‬
‫الخاصة بالعناصر المختلفة‪ .‬ومنها ال ـ ‪.Circuit Breaker‬‬
‫ويمكن تلخيص أهم المعلومات التى تظهر على ال ـ ‪ Name Plate‬فيما يلى‪:‬‬
‫‪Max Current Rating‬‬
‫•‬
‫‪Breaking Capacity Type‬‬
‫•‬
‫)‪Breaking Capacity (Max Short Circuit Current‬‬
‫•‬
‫)‪Operating Voltage(230V ,400V ,440V‬‬
‫•‬
‫‪Tripping Curve Type‬‬
‫•‬
‫‪Energy Class‬‬
‫•‬
‫‪ON-OFF Indication‬‬
‫•‬
‫وفيما يلى تعريف بأهم هذه المفردات والتى تظهر فى شكل ‪:46-2‬‬
‫‪1. Model Number:‬‬
‫وهو خا‬
‫بكل شركة للتعريف بمنتجاتها لكن ما يهمنا هنا هو الحرف األول من اليمين فى االسم حيث‬
‫يعبر عن نوعية سعة القطع وهل هى من النوع المرتفع ‪ H‬أو النوع العادي ‪.N‬‬
‫‪2. MCB Current and Curve Rating:‬‬
‫فى المثال هنا الخا‬
‫بشركة شنايدر فإن التيار المقنن والمنحنى الخا‬
‫بالـ ـ ‪Current-Time curve‬‬
‫يظهران باسم ‪ C20‬وهذا يعنى أن التيار المقنن هو ‪ 20‬أمبير وعالقة التيار بزمن الفصل تتبع المنحنى ‪C‬‬
‫في شكل ‪ 36-2‬السابق شرحه فى الجزء السابق‪.‬‬
‫‪3. MCB Breaking Capacity:‬‬
‫فى هذا المثال فإن سعة القطع هى ‪ 6000‬أمبير‪ ،‬فإذا مر تيار أعلى من ذلك فسيحترق القاطع‪.‬‬
‫‪4. Energy Class:‬‬
‫من المفترض أن مرور التيار يتسبب فى توليد طاقة داخل القاطع‪ ،‬وبالطبع فالطاقة العظمى تتولد أثناء‬
‫األعطال حيث يمر تيار عالي جدا‪ ،‬ومن هنا ظهر هذا المصطلح الذى يعبر عن ‪Let Through Energy‬‬
‫‪163‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫أو الطاقة القصوى التى يمكن أن يتحملها بمرور عابر أثناء األعطال وهى تصنف غالبا على ثالث فئات‬
‫‪ .and Class-3 ،Class-2 ،Class-1:‬وفى هذه الحالة فإن القاطع من النوع ‪ Class-3‬وهو األعلى‬
‫فى التحمل‪.‬‬
‫شكل ‪46-2‬‬
‫‪5. Operating Voltage:‬‬
‫هذه القيمة (‪ 400‬فولت فى هذا المثال) تمثل الجهد المقنن الذى يسمح بمرور التيار المقنن لهذا القاطع إذا‬
‫وصل بالحمل المناسب‪ .‬وهنا يبرز سؤال‪:‬‬
‫هل يمكن استخدام اللل ‪ CB‬لحماية وائر الللل ‪ AC or DC‬التى تحمل تيا ار أقل من الللل ‪Rated Current‬‬
‫للقاطع؟ والجابة القاطعة ‪ :‬ال‪.‬‬
‫فالقاطع إذا استخدم مع دوائر ال ـ ‪ DC‬سيسخن بمعدل أكبر‪ ،‬ولذا يجب أال يحمل بنفس قيمة التيار المتردد‪.‬‬
‫واألخطر من ذلك أن إمكانية قطع التيار ال ـ ‪ DC‬أصعب بكثير من قطع التيار المتردد ولذا ستجد أيضا أن‬
‫‪164‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫القاطع إذا استخدم مع دوائر ال ـ ‪ DC‬سيكون جهد التشغيل المسموح به أقل بكثير من الجهد فى حالة التيار‬
‫المتردد ولذا تجد الشركات تحدد بوضوح التيار والجهد المناسب إذا استخدم مع ‪ ،AC‬وإذا استخدم مع ‪.DC‬‬
‫على سايب المثاب بف شكل ‪ 47-2‬تجد ‪ CB‬مقنن على ‪ 400V AC‬لرنه مقنن بقط على ‪.220V DC‬‬
‫شكل ‪47-2‬‬
‫وأخي ار‪ ،‬فإن القواطع دائما تصنع طبقا لمواصفات عالمية‪ ،‬ويظهر ذلك من الرمز الذى يظهر على القاطع‪.‬‬
‫وفى شكل ‪ 48-2‬أشهر هذه المواصفات‪:‬‬
‫شكل ‪48-2‬‬
‫‪165‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫فالرمز األول من اليمين يعنى أن هذا القاطع (أو أي جهاز عموما) صنع مطابقا للمواصفات األمريكية‬
‫‪ ،USA Laboratory‬أما الشكل الثاني فيعنى أنه مطابق للمواصفات الكندية ‪Canadian Standard‬‬
‫‪ ،Association‬والشكل األخير خا‬
‫‪15-2‬‬
‫باالتحاد األوروبي‪.‬‬
‫الفيوز (املصهر) ‪Fuse‬‬
‫يمكن أن نعتبر الفيوز نوع من أنواع الــ ‪ CBs‬على أساس التشابه بينهما فى الوظيفة وهى قطع التيار المار‬
‫بالدائرة إذا تعدى حدودا معينة‪ ،‬وهو أرخص سع ار من كافة أنواع ال ـ ‪ CBs‬السابقة‪ ،‬ويستخدم لحماية األجهزة‬
‫من تيار القصر "العالي جدا" حتى فى وجود ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .CB‬والفيوز أقدم الوسائل لحماية التمديدات والمعدات‬
‫الكهربية من التلف واالحتراق‪ ،‬والغرض األســاســى من الفيوز هو قطع الدائرة الكهربية عندما يســحب الحمل‬
‫تيا ار أعلى من ‪.Irated‬‬
‫ويتميز الفيوز بأنه أسرع فى الفصل من ال ـ ـ ـ ‪ CB‬فى حالة االرتفاع الشديد فى قيمة التيار‪ ،‬فيمكن استخدامه‬
‫بدون الحاجة لوجود ‪ CB‬لكن من عيوبه – فى حالة استخدامه لحماية ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‪ 3-Phase Motors‬إنه قد ال‬
‫يفصل كل ال ــ ــ ـ ‪ Phases‬فى وقت واحد عند حدوث عطل ‪ -‬مما يعنى أن الموتور المحمى بواسطة الفيوز‬
‫قد يعمل أحيانا على ‪.2-phases‬‬
‫ويعتمد مبدأ عمل الفيوز على التأثير الحرارى للتيار الكهربى المار فيه حيث ينص ـ ـ ـ ـ ـ ــهر عند تيار معين‬
‫ويقطع التيار‪ .‬هناك دائما قيمتان هامتان ترتبطان بزمن الفصل كما في الشكل ‪: 49-2‬‬
‫• الزمن األول هو ‪ ،pre-arcing time‬ويسمى أيضا بزمن ‪ ،Min. Melting time‬وهو الزمن من‬
‫بداية ارتفاع التيار وحتى حدوث الش اررة‪.‬‬
‫• أما الزمن الث ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـاني فهو الزمن حتى إتمام إطف ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـاء‬
‫الش ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ اررة )‪.Total Clearing Time (Melting Time + Arcing Time‬‬
‫‪166‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪49-2‬‬
‫ومن المهم معرفة أن القيمة المكتوبة على الفيوز هى ‪ ،Rated value‬وتمثل قيمة التيار الذى يستطيع‬
‫تحمله (طوال الوقت ‪ ، )Continuously‬وليست القيمة التي ينصهر عندها‪ .‬والصحيح أن الفيوز يبدأ فى‬
‫االنصهار إذا تجاوز التيار المار خالله قيمة ما يسمى تيار الصهر ‪ ،Fusing current‬والذى غالبا تكون‬
‫نسبته إلى التيار المقنن تتراوح بين ‪( 1.5: 4‬تسمى بالـ ـ ‪ . )Fusing Factor‬بمعنى أن الفيوز ‪ 10A‬مثال‬
‫لن يبدأ فى االنصهار قبل مرور تيار قدره من ‪ 15A:40A‬تقريبا خالله‪.‬‬
‫ويشترط فى الـ ـ ـ‪ Fuse Element‬وهو العنصر األساسى داخل الفيوز أن يكون مصنوعا من مادة جيدة فال‬
‫يستهلك مع مرور الزمن‪ ،‬و ال تتغير صفاته مع مرور التيار‪ ،‬ويجب أيضا أن يكون سريع االنصهار‪ ،‬وأن‬
‫ال يســبب انصــهاره أية عواقب (كاالشــتعال مثال) ‪ .‬ويســتعمل الفيوز حســب التحمل المســجل عليه‪ ،‬فإذا كان‬
‫الحمل الطبيعي أعلى من تحمل الفيوز فذلك يعنى عدم مالئمة هذا الفيوز‪.‬‬
‫وللمصهرات أنواع‪ ،‬من أهمها‪:‬‬
‫‪ .1‬المصهرات الخرطوشية ‪Cartridge Fuses‬‬
‫‪ .2‬المصهرات ذات سعة القطع العالية ‪.High Rupturing Capacity. HRC‬‬
‫‪ 1 - 15 - 2‬املصهرات اخلرطوشية ‪Cartridge Fuse‬‬
‫صنعت الفيوزات الخرطوشية لتغطى بعض مساوئ الفيوزات القديمة التى كانت تستعمل سلك عادى رفيع‪،‬‬
‫وكان يعاد تشــعيره بســلك آخر عند كل عطل‪ .‬وكان يعيب هذا النوع القديم أن الســلك الجديد ربما يكون من‬
‫مقطع غير مناســب‪ .‬أما المصــهرات الخرطوشــية (شــكل ‪ )50-2‬فهى عبارة عن حيز اســطوانى من الخزف‬
‫‪167‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫يحتوى على عنص ـ ـ ـ ــر الفيوز ‪( Fuse Element‬الذى ال يمكن تغييره)‪ .‬واالس ـ ـ ـ ــطوانة تكون مملوءة بالرمل‬
‫السـ ـ ــليكونى الذى يسـ ـ ــاعد على اإلطفاء‪ .‬لكن يعيب هذا النوع إنه ال يفرق بين الحمل الزائد الذى يمكث فترة‬
‫طويلة والحمل الزائد الذى يزول بعد فترة قصيرة‪.‬‬
‫شكل ‪50-2‬‬
‫‪ 2 - 15 - 2‬املصهرات ذات سعة القطع العالية ‪H.R.C‬‬
‫تتكون فيوزات ال ـ ـ ـ ‪ High Rupture Capacity‬من اسطوانة أو مكعب من الخزف الجيد‪ ،‬وفيه نجد أن ال ـ ـ‬
‫‪ Fuse Element‬عبارة عن سلك رفيع من الفضة الخالصة‪ ،‬أما االسطوانة فإنها تمأل بمسحوق السيلكون‪،‬‬
‫ويتحمل هذا النوع قيم عالية للقص ـ ـ ـ ـ ـ ــر‪ ،‬كما يزود فى الغالب بمبين للعطل ‪ Fault Indicator‬ليدل على‬
‫حدوث عطل (شكل ‪.)51-2‬‬
‫ونشير أيضا إلى أن هناك نوعين من ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ : Fuse element‬األول يعرف ب ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Single Element‬وفيه‬
‫يكون عنصر الفيوز المصنوع من الفضة مكونا من مقطع واحد‪ ،‬بينما الثاني يعرف ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Dual Element‬‬
‫وفيه يضاف لعنصر الفيوز السابق جزء إضافي موصل معه على التوالى و يتأثر فقط بال ـ ‪.Overload‬‬
‫شكل ‪51-2‬‬
‫‪168‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اجلزء الرابع ‪:‬‬
‫اجملموعة الرابعة ‪ :‬لوحات التوزيع ومعدات‬
‫التحكم‬
‫رغم أن لوحات التوزيع يمكن تصـ ـ ـ ــنيفها ضـ ـ ـ ــمن المجموعة األولى إال أنى وضـ ـ ـ ــعتها هنا لتناسـ ـ ـ ــب الترتيب‬
‫المنطقى في عرض المعدات والمكونات‪.‬‬
‫أما معدات التحكم ف س ـ ـ ـ ــنكتفى من عناص ـ ـ ـ ــر هذه المجموعة بش ـ ـ ـ ــرح عنص ـ ـ ـ ــر واحد فقط هو مفتاح التالمس‬
‫(‪.)Contactor‬‬
‫‪16-2‬‬
‫لوحات التوزيع الكهربية‬
‫لوحات التوزيع هى أحد العناص ــر األس ــاس ــية فى أي منظومة للتمديدات الكهربية‪ ،‬ووظيفتها األس ــاس ــية هى‬
‫التحكم فى فص ـ ــل وتوص ـ ــيل التيار الكهربي مع التش ـ ــغيل اآلمن ألى ‪ ،Equipment‬باإلض ـ ــافة إلى حماية‬
‫األفراد والممتلكات من األذى‪ ،‬والوقاية من التيار الزائد‪ ،‬ومن تيارات العطل‪ ،‬وكذلك اآلثار الح اررية الناتجة‬
‫من التشغيل أو عند األعطال‪.‬‬
‫و طريقة توزيع وترتيب القواطع داخل اللوحة ســيتحكم بشــكل كبير في كفاءة الشــبكة الكهربية فيما بعد‪ ،‬كما‬
‫أن طريقة توصيل مجموعة اللوحات الكهربية ضمن المشروع الواحد تؤثر بدرجة كبيرة على كفاءة الخدمة و‬
‫استم اررية التوصيل كما سيتبين الحقا‪ .‬ويتم اختيار موقع لوحة التوزيع بحيث يكون قريبا من مركز األحمال‬
‫التى تغذى منها بغرض تقليل أطوال الكابالت واألسالك‪ ،‬وبالتالى التكلفة النهائية للمشروع‪.‬‬
‫ولوحات الجهد المنخفض تنقس ــم إلى نوعين ‪ :‬لوحات عمومية (رئيس ــية) ولوحات التوزيع الفرعية‪ .‬وس ــندرس‬
‫تفصيال حسابات تصميم كل نوع منهما في الفصل الخامس من هذا الكتاب‪.‬‬
‫‪ 1 - 16 - 2‬توصيف اللوحات ال كهربية‬
‫يمكن تصنيف اللوحات الكهربية حسب الشكل على النحو التالى ‪:‬‬
‫‪169‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫أ) اللوحات ذات الطار المفتوح ‪Open Frame Construction‬‬
‫نظ ار ألن األجزاء المكهربة بهذا النوع يتم بناؤها مكشــوفة داخل إطار اللوحة ومن الممكن الوصــول إليها‬
‫من جميع االتجاهات نتيجة لعدم وجود غطاء‪ ،‬فإنه ال يس ـ ـ ـ ـ ــمح بتركيبها إال داخل األماكن المغلقة تفاديا‬
‫لحدوث الصدمة الكهربية‪.‬‬
‫ب) اللوحات ذات البناء ‪Construction Panels‬‬
‫تحقق هذه اللوحات الوقاية من التالمس مع األجزاء المكهربة من واجهة اللوحة ولكن ال تحقق ذلك من‬
‫الواجهات األخرى التى يمكن منها الوص ـ ـ ــول إلى مكونات اللوحة بس ـ ـ ــهولة‪ ،‬لذا يجب أن يتم تركيب هذه‬
‫اللوحات فى األماكن المغلقة فقط‪.‬‬
‫ت) اللوحات ذات الخاليا ‪Cubicle Construction‬‬
‫تكون اللوحات من هذا الطراز مغلقة من جميع الجوانب بحيث يس ــتحيل لمس األجزاء المكهربة بها أثناء‬
‫التش ــغيل‪ ،‬لذا فإنه من المس ــموح تركيبها فى أماكن التش ــغيل المفتوحة‪ .‬ويص ــنع كل قس ــم من عدة خاليا‬
‫وتكون مفردات المعدات مركبة خلف أبواب األقسام المختلفة‪.‬‬
‫ث) اللوحات ذات الوحدات القابلة للدحب ‪Withdraw able units‬‬
‫يتم بناء هذه الوحدات داخل خاليا اللوحة ويمكن تقســيم الخلية إلى أقســام منفصــلة كل منها يحتوى على‬
‫وحدات قابلة للسحب وبذلك يضمن األمان التام لألفراد والسهولة أثناء الصيانة‪.‬‬
‫ج) اللوحات ذات الطراز الصندوقى ‪Box type construction‬‬
‫وتتكون من مجموعة من الصـ ــناديق المجمعة مع بعضـ ــها بطريقة مأمونة وتحتوى على وحدات المعدات‬
‫مثل قضبان التوزيع وال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CBs‬وال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .Contactors‬وتحول هذه الصناديق دون التالمس مع األجزاء‬
‫المكهربة‪ .‬ويمكن أيضا إضافة حواجز للوقاية‪ ،‬كما يمكن باستخدام درجة معينة من الحماية (على األقل‬
‫‪ )IP 55‬اسـ ـ ـ ــتعمال هذا النوع من اللوحات فى األماكن عالية التلوث بالغبار أو ذات ظروف التش ـ ـ ـ ــغيل‬
‫القاسية (على عكس الط ارزات األخرى)‪.‬‬
‫وهذا التصــنيف يشــبه إلى حد كبير التصــنيف المتبع فى معظم الشــركات األجنبية المصــنعة للوحات‪ ،‬حيث‬
‫تكون اللوح ات غالبا مقسمة حسب درجات الفصل بين أجزائها المختلفة بدرجات تعرف ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪،Form1‬‬
‫‪etc ،Form2‬‬
‫‪170‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وفى شكل ‪ 52-2‬بعضا من هذه األنواع‪:‬‬
‫شكل ‪52-2‬‬
‫‪ IP-Code 2 - 16 - 2‬للوحات التوزيع‬
‫ويالحظ عند توصــيف اللوحات الكهربية اســتخدام ما يعرف ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ IP –Code‬و هو رمز مكون من رقمين‬
‫(‪)XY‬‬
‫‪.1‬‬
‫الرقم األول ‪ X‬يتراوح بين ‪ 1‬إلى ‪ ،6‬و يعطي مقياسا لدرجة حماية اللوحة ضد األتربة‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫أما الرقم الثاني ‪ Y‬فيتراوح بين ‪ 1‬إلى ‪ ،7‬ويعطي مقياسا لدرجة حماية اللوحة ضد المياه‪.‬‬
‫و بالطبع كلما ارتفعت قيمة الرقمين (‪ )X and Y‬كلما دل ذلك على مناعة اللوحة ضـ ـ ـ ـ ـ ــد المياه و األتربة‬
‫حتى نصـ ـ ــل إلى اللوحة ‪ IP67‬فنعني أنها لوحة مؤمنة تماما ضـ ـ ــد المياه و األتربة‪Dust-Proof and .‬‬
‫‪ .Water-Proof‬و تتدرج درجات الحماية كما فى الجدول ‪.7-2‬‬
‫وبالطبع كلما ارتفعت قيمة ‪ IP‬كلما ارتفع س ـ ـ ـ ـ ـ ــعر اللوحة‪ ،‬و كلما ارتفع أيضـ ـ ـ ـ ـ ـ ــا س ـ ـ ـ ـ ـ ــعر ملحقات اللوحة‬
‫‪ ،Accessories‬فعلى س ـ ــبيل المثال فاللوحة ‪ IP66‬تكون مزودة بإطار مميز من المطاط ال يس ـ ــمح مطلقا‬
‫‪171‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫بدخول األتربة و المياه‪ ،‬لكن هذا غير كاف‪ ،‬ألنه عند اســتخدام هذه اللوحة ضــمن منظومة التوزيع ســنحتاج‬
‫إلى عمــل فتحــات لــدخول وخروج الكــابالت‪ ،‬و هــذه الفتحــات يجــب أن تكون هى األخرى مزودة بجلنــدات‬
‫‪ Glands‬مميزة وعالية الجودة حتى تدخل الكابالت من خاللها‪ ،‬ثم تغلق بإحكام بعد مرور الكابالت لمنع‬
‫تسرب األتربة و المياه من هذه الفتحات‪.‬‬
‫و سـ ــعر هذه الجلندات سـ ــيكون أيضـ ــا مرتفعا (ليس فقط سـ ــعر اللوحة)‪ .‬وهذه من النقاط التى قد تغيب عن‬
‫بعض مس ـ ــئولى التنفيذ فى المش ـ ــروعات الكهربية‪ ،‬فهو قد يهتم بالعنص ـ ــر األس ـ ــاس ـ ــى ‪ -‬وهو بالطبع اللوحة‬
‫الغالية السعر ‪ -‬لكنه يهمل فى توصيف ملحقات اللوحة‪ ،‬فتضيع قيمة المواصفات العالية التى اشترطها فى‬
‫اللوحة بسبب عنصر قد ال يمثل سعره ‪ 1%‬من سعر اللوحة‪.‬‬
‫جدول ‪ : 7-2‬تصنيفات الـ‪ IP‬للوحات الكهربية‬
‫‪(Y‬الوقاية ضد المياه)‬
‫‪) X‬الوقاية ضد األتربة)‬
‫‪IP‬‬
‫ال يوجد حماية‬
‫ال يوجد حماية‬
‫‪0‬‬
‫حماية ضد قطرات المياه الساقطة‬
‫حماية ض ـ ــد األجس ـ ــام التى لها قطر أكبر‬
‫‪1‬‬
‫(قد تدخل لكن لن تضر)‬
‫من ‪ 50‬مم‬
‫حماية ض ـ ـ ــد قطرات المياه الس ـ ـ ــاقطة بدون قوة حماية ض ـ ــد األجس ـ ــام التى لها قطر أكبر‬
‫‪Drop-proof‬‬
‫من ‪ 12‬مم‬
‫‪2‬‬
‫حماية ضد األمطار ‪Rain Proof‬‬
‫حماية ض ـ ــد األجس ـ ــام التى لها قطر أكبر‬
‫‪3‬‬
‫حماية ضد المياه المقذوفة على اللوحة من أى حماية ض ـ ــد األجس ـ ــام التى لها قطر أكبر‬
‫‪4‬‬
‫من ‪ 2.5‬مم‬
‫زاوية ‪Splash- proof‬‬
‫من ‪ 1‬مم‬
‫حماية ضد المياه المندفعة بقوة ‪Jet-Proof‬‬
‫قد تدخل بعض الهبات لكنه هناك حماية‬
‫‪5‬‬
‫حماية مطلقة ضد األتربة‬
‫‪6‬‬
‫ضد أمواج البحر‬
‫شبه تامة ضد األتربة التى تضر التشغيل‬
‫‪7‬‬
‫ضد الغمر فى الماء‬
‫‪172‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وأخي ار نشـ ـ ــير إلى أنه قد يضـ ـ ــاف فى بعض المواصـ ـ ــفات رقم ثالث لإلشـ ـ ــارة إلى درجة حماية اللوحة ضـ ـ ــد‬
‫االهت اززات ‪ Vibration‬خاص ـ ـ ــة فى اللوحات التى بها تيارات عالية تتس ـ ـ ــبب فى مجاالت كهرومغناطيس ـ ـ ــية‬
‫قوية‪ ،‬أو قريبة من مصادر اهت اززات ميكانيكية خارجية‪.‬‬
‫‪ 3 - 16 - 2‬تصميم لوحات التوزيع‬
‫الشـ ـ ـ ــكل العام للوحة الكهربية يوحى بأنها مجرد صـ ـ ـ ــندوق به مجموعة من القضـ ـ ـ ــبان النحاسـ ـ ـ ــية (‪ 5‬بارات‬
‫‪ )3PHASE+N+E:‬ومصـــنوعة من صـــاج جيد (ســـمكه ال يقل عن ‪ ،)2mm2‬ومفصـ ــالت جيدة‪ ،‬ولمبات‬
‫بيان‪ ،‬وأجهزة قياس إلخ‬
‫بالطبع هذا ما يراه الش ـ ــخص العادى‪ ،‬لكن ‪ :‬هل يمكن مثال لورشللللة حدا ة إذا اسللللتخدمت صللللاج مناسللللب‬
‫وبارات نحاسية جيدة ومفصالت ممتازة أن تنتج لوحات توزيع كهربية ؟ بالطبع ال!!‪.‬‬
‫ألن الخطأ فى تحديد المسافات ‪ -‬على سبيل المثال ‪ -‬بين قضبان التوزيع المركبة داخل اللوحة يمكن أن‬
‫يترتب عليه انفجار اللوحة وتحطمها عند حدوث أول قصـ ـ ــر فى الدوائر المغذاة من هذه اللوحة‪ .‬ولتوضـ ـ ــيح‬
‫ذلك فإننا نذكر القارئ ببعض المبادئ األساسية فى الكهربية‪.‬‬
‫فمن المعروف أن مرور تي ــار كهربى فى موص ـ ـ ـ ـ ـ ــلين متوازيين ينتج عن ــه قوة تن ــافر (إذا ك ــان التي ــار فى‬
‫الموصــلين فى نفس االتجاه) أو قوة تجاذب (إذا كان التيار فى الموصــلين فى اتجاهين مختلفين) وهذه القوة‬
‫تتناسب طرديا مع مربع شدة التيار وعكسيا مع المسافة بين الموصلين و شكل ‪ 53-2‬يوضح ذلك‪.‬‬
‫وهذه القاعدة هامة جدا عند تطبيقها على لوحات التوزيع‪ ،‬فعند حدوث عطل س ـ ـ ـ ـ ـ ــيمر تيار عالي جدا من‬
‫خالل القض ـ ـ ــبان المركبة داخل اللوحة‪ ،‬فإذا كانت المس ـ ـ ــافة بين هذه القض ـ ـ ــبان ص ـ ـ ــغيرة فس ـ ـ ــتكون قوة بين‬
‫القضــ ــبان كبيرة جدا ويمكن أن تتســ ــبب فى " خلع" القضــ ــبان من اللوحة وانفجار اللوحة‪ .‬ومن ثم فتصـ ـ ــميم‬
‫اللوحة ليس عمال سهال بل هو يحتاج لدراسات وحسابات فنية‪.‬‬
‫‪173‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪53-2‬‬
‫وال تستغرب إذن حين ترى هذه المسامير الضخمة التي تستخدم في تثبيت المعدات الكهربية على ال ـ ـ ـ ـ ‪BB‬‬
‫كما في شكل ‪ ،54-2‬فلوال هذه المسامير لطارت هذه القضبان وقت حدوث القصر‪.‬‬
‫شكل ‪54-2‬‬
‫‪ 4 - 16 - 2‬مالحظات عامة على اللوحات الكهربي ة‬
‫•‬
‫ي تم تركيب لوحة توزيع رئيس ـ ـ ـ ـ ـ ــية قريبة من نقطة تغذية المبنى بالتيار الكهربي وتتفرع منها المغذيات‬
‫الرئيسية التى تغذى اللوحات الفرعية‪.‬‬
‫•‬
‫يقسـ ـ ـ ــم المبنى إلى عدة مناطق يركب فى كل منها لوحة توزيع فرعية للتحكم فى الدوائر العمومية التى‬
‫تغذى المنطقة‪.‬‬
‫‪174‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫قد تكون اللوحة الفرعية مغذاة من ‪ 1-phase‬فقط كما فى ش ــكل ‪ 55-2‬الذى يظهر فيه س ــلكى دائرة‬
‫الدخول‪ ،‬باإلضافة إلى دائرة خروج واحدة فقط‪ ،‬حيث السلك البنى هو (ال ـ ‪ Live terminal‬هو السلك‬
‫البنى‪ ،‬بينما ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Neutral‬هو السلك األزرق‪ ،‬و األخضر دائما لألرضي (سؤال‪ :‬هل يمكن أن تعرف‬
‫فى أى دولة صنعت اللوحة التى تظهر فى هذا الشكل بدون قراءة أى بيانات من اللوحة ؟؟؟)‪.‬‬
‫•‬
‫الحظ أن القاطع الرئيسي مزود بخاصية اكتشاف تسريب األرضي ‪ ،GFI‬ولذا فإن الــ ‪ Neutral‬أيضا‬
‫دخل على القاطع الرئيسـ ــي بينما لو كان القاطع الرئيسـ ــي من النوع العادى لكان الدخول عليه للطرف‬
‫الحى فقط‪( .‬سؤال‪ :‬هناك شيء آخر يمكنك من خالله التأكد من نوعية القاطع الرئيسي‪ .‬ما هو؟)‬
‫شكل ‪55-2‬‬
‫•‬
‫وقد تكون اللوحة الفرعية مغذاة من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 3-Phases‬كما فى الشكل ‪ ،56-2‬حيث القاطع الرئيسي‬
‫موجود في أقصى يمين اللوحة من أسفل‪ .‬علما بأن كابالت الدخول الرئيسية على اللوحة غير موجودة‬
‫في شكل ‪ .56-2‬الحظ أن القواطع الفرعية المغذاة من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Red-phase‬مثال يدخل عليها طرف‬
‫أحمر واحد قادم من القاطع الرئيسي (داخل ‪ ، )trunk‬ثم باستخدام مشط توصيل ‪( Connector‬غير‬
‫ظاهر في الشـ ـ ــكل ‪ )56-2‬يتم تغذية جميع هذه القواطع من أسـ ـ ــفل‪ .‬ثم تخرج منها األسـ ـ ــالك المغذية‬
‫للدوائر الفرعية من أعلى‪.‬‬
‫‪175‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪56-2‬‬
‫•‬
‫الحظ أنه عند تغذية أى دائرة فرعية سنحتاج ل ـ ـ ـ ‪ Wire‬يخرج من أحد قواطع ال ـ ـ ـ ‪ phases‬الثالثة‬
‫طرف ‪ Wire‬ثانى من روزتات ال ـ ـ ـ ‪ Neutral‬الموجودة فى أقصى يمين شكل ‪ 56-2‬فوق وطرف من‬
‫األرضي إن وجد‪.‬‬
‫•‬
‫وقد تصمم اللوحة بحيث تحتوى على ‪( GFCB‬نف س هذا القاطع يم ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــكن أن يسمى ‪Residual‬‬
‫‪ )RCD ،Current Disconnector‬منفصل لكل ‪ Phase‬على حدة كما فى شكل ‪( .57-2‬سؤال‪:‬‬
‫كيف يمكنك بمجرد النظر أن تميز بين ال ـ ‪ RCD‬وبين ال ـ ‪ DP Main CB‬؟؟)‪.‬‬
‫•‬
‫يفضـ ـ ـ ــل دائما فى المباني الكبيرة الممتدة أفقيا والتى تتكون من أجزاء يفصـ ـ ـ ــل بينها فواصـ ـ ـ ــل تمدد أن‬
‫تختص ك ــل لوح ــة أو ع ــدد من لوح ــات التوزيع الفرعي ــة بجزء من أجزاء المبنى وذل ــك لتقلي ــل عبور‬
‫التوصيالت والكابالت لفواصل التمدد إلى الحد األدنى‪.‬‬
‫• يجب ترك فراا كاف حول اللوحة من جهة التش ـ ـ ـ ـ ـ ــغيل وبين واجهة اللوحة والحائط المقابل لها‪ ،‬أو بينها‬
‫وبين اللوحة التالية‪ ،‬أو المعدات القريبة منها‪ ،‬أو بينها وبين أى عائق لضــمان ســهولة التشــغيل والصــيانة‬
‫للوحات‪.‬‬
‫• يجب تأريض أجسام جميع لوحات التوزيع‪.‬‬
‫‪176‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫• اللوحات الرئيس ـ ــية تكون مزودة بأجهزة لقياس الجهد والتيار‪ ،‬باإلض ـ ــافة إلى الطاقة المس ـ ــتهلكة بص ـ ــورها‬
‫المختلفة (‪ . )kW and kVAR ،KWh‬وقد تزود بأجهزة لقياس معامل القدرة )‪ (Power Factor‬أو‬
‫التردد‪ ،‬وذلك كله حسب حجم وأهمية اللوحة‪.‬‬
‫• تزود لوحات التوزيع المنزلية بأجهزة حماية ضـ ـ ـ ــد التس ـ ـ ـ ـريب ‪ Earth Leakage CB‬فى معظم األكواد‬
‫وليس كلها‪.‬‬
‫• يفض ـ ـ ــل أن يكون كل واحد من بارات اللوحة معزوال بواحد من األلوان الثالثة (أحمر – أص ـ ـ ــفر –أزرق)‬
‫حتى ال يحدث أخطاء فى توصيل الدوائر وتوزيعها بين ال ـ ‪ 3-Phases‬كما فى شكل ‪.57-2‬‬
‫• يجب عند التنفيذ أن تس ــتخدم جميع الدوائر التى تغذى من ‪ Red-phase‬موص ــالت حمراء اللون‪ ،‬وأن‬
‫نســتخدم لجميع الدوائر المغذاة من ‪ Blue-phase‬موصــالت زرقاء وهكذا‪ ،‬مع مراعاة أن يكون موصــل‬
‫خط التعادل (‪ )Neutral‬أس ــود اللون‪ ،‬وأن يكون خط األرضـ ـي ‪ Earth‬أخض ــر‪ ،‬أو أخض ــر ‪/‬أص ــفر‪ .‬و‬
‫شكل ‪ 57-2‬فيه تفاصيل أكثر عن توصيل األحمال باللوحات‪.‬‬
‫‪177‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪57-2‬‬
‫‪178‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫• لمبات البيان في لوحات التوزيع الجهد المنخفض يجب أن تغذي مباشـ ـ ـ ـرة من أطراف دخول الكابل على‬
‫القاطع وليس أطراف خروجه من القاطع‪ ،‬ألن دور لمبات البيان هو أن تعطى إش ــارة عن وجود مص ــدر‬
‫التغذية من عدمه‪ ،‬فإذا كان هناك عطل وتس ـ ـ ـ ـ ـ ــبب فى انقطاع التغذية عن األحمال‪ ،‬فإننا ننظر أوال إلى‬
‫لمبات البيان فإذا كانت اللمبات مض ــاءة فمعنى ذلك أن مص ــدر الكهرباء متاح‪ ،‬ولكن هناك عطل ســببه‬
‫مش ـ ــكلة داخلية وليس ـ ــت خارجية‪ .‬أما إذا كانت اللمبات غير مض ـ ــاءة فهذا يعنى أن العطل فى مص ـ ــدر‬
‫الكهرباء وليس فى اللوحة أو األحمال‪.‬‬
‫• يجب أن تزود لوحات التوزيع برسم مخطط ‪ Single Line Diagram‬أو جدول يثبت على بابها‪ ،‬ويبين‬
‫طريقة توزيع األحمال داخل اللوحة‪ ،‬و اسـ ـ ـ ــم كل قاطع‪ ،‬واسـ ـ ـ ــم كل حمل داخل اللوحة من أجل سـ ـ ـ ــهولة‬
‫الصيانة والمتابعة بعد ذلك‪.‬‬
‫وفى شكل ‪ 58-2‬نماذج للوحة توزيع رئيسية من الداخل‪.‬‬
‫‪179‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪58-2‬‬
‫)‪17-2‬‬
‫مفاتيح التالمس ( ‪Contactors‬‬
‫يعتبر ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Contactor‬من العناصر األساسية فى دوائر التحكم عموما‪ ،‬ودوائر المحركات واإلنارة عالية‬
‫القدرة على وجه خا‬
‫‪ .‬وهو يشتمل على أقطاب أساسية ‪ Main Poles‬قادرة على حمل تيار عالي (أرقام‬
‫أطراف الدخول هى ‪ ،5-3-1‬وبينما أرقام أطراف الخروج هى ‪ 6-4-2‬في شكل ‪.)59-2‬‬
‫ويتم التحكم في فتح وغلق هذه األقطاب الرئيسـ ـ ــية بواسـ ـ ــطة ملف التحكم (‪ )A1-A2‬الذى ال يحتاج سـ ـ ــوى‬
‫لتيار صــغير لبدء عمليات الفتح والغلق لألقطاب الرئيســية الحاملة للتيار العالي‪ .‬ومن ثم فيمكن التحكم فى‬
‫تيارات عالية بواسطة تيارات منخفضة‪.‬‬
‫شكل ‪59-2‬‬
‫‪180‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ويزود ال ـ ‪ Contactor‬بعدد من األقطاب المساعدة ‪ Auxiliary Contacts‬وهى نوعان‪:‬‬
‫• ‪( : Normally OpenN/O‬الطرفان ‪ 24-23‬في شكل ‪ ،59-2‬أو الطرفـ ـ ـ ـ ـ ــان ‪ 14-13‬في شكل ‪-2‬‬
‫‪)60‬‬
‫‪) : Normally Closed, NC‬الطرفان ‪ 12-11‬في شكل ‪ ،59-2‬أو الطرفان ‪ 22-21‬في شكل ‪-2‬‬
‫‪)60‬‬
‫النوع األول (‪ )N/O‬يكون فى الوض ـ ـ ـ ـ ــع الطبيعي "مفتوحا" طالما ال توجد إش ـ ـ ـ ـ ــارة كهربية فى ملف ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ ،Contactor‬ومن ثم فاألقطاب الرئيسية أيضا مفتوحة‪ ،‬ثم أتوماتيكيا يتحول إلى الوضع "مغلق" بمجرد أن‬
‫يكون ملف ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Contactor‬مكهربا ‪ ،energized‬والعكس بالعكس فى حالة النوع الثاني )‪.(N/C‬‬
‫واالسـ ــتخدام األس ـ ــاسـ ــي لهذه األقطاب المس ـ ــاعدة يكون فى دوائر التحكم فى المحركات ‪Motor Control‬‬
‫‪.MCC ،Centers‬‬
‫شكل ‪60-2‬‬
‫‪ 1 - 17 - 2‬أهم مواصفات الــ ‪Contactor‬‬
‫ويتم توصيف ال ـ ‪ Contactor‬حسب عدة متغيرات من أهمها‪:‬‬
‫‪-1‬‬
‫جهد التشغيل وقيمته وهل هو ‪ AC‬مثال أم ‪.DC‬‬
‫‪181‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪-2‬‬
‫عدد األقطاب المساعدة ونوعها (‪ ، )N/O and N/C Auxiliary Contacts‬وفى أغلب األنواع‬
‫‪-3‬‬
‫التيار المقنن ‪ Rated Current‬الذى يمر خالل ال ـ ‪.Main Poles‬‬
‫‪-4‬‬
‫عدد األقطاب األساسية ‪ Main Poles‬وهى دائما فى الوضع ‪.Normally Open‬‬
‫‪-5‬‬
‫طبيعة الحمل ‪ :‬فال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Contactor‬يمكن أن يحمل ‪ 100A‬إذا كان الحمل المركب عليه من النوع‬
‫يكون ال ـ ‪ Contactor‬مزودا بــقطب مساعد واحد من النوع ال ـ ‪ ،N/O‬ومعه ‪ N/C‬واحد أيضا‪.‬‬
‫‪ ،Single Phase Resistive Load‬بينما ال يتحمل أكثر من ‪ 75A‬إذا كان الحمل يمثل مثال‬
‫موتور‪.3-Phase Inductive Load‬‬
‫‪-6‬‬
‫ويتم التوصـ ــيف أيضـ ــا طبقا لمعلومات عن أقصـ ــى جهد تشـ ــغيل وأقصـ ــى جهد مفاجئ‪ ،‬وأقل تيار‬
‫لتشغيله‪ ،‬وزمن االنتقال ‪ ،Switching Time‬وعدد مرات ال ـ ـ ـ ـ ‪ Switching‬خالل عمره االفتراضي‬
‫إلخ‪.‬‬
‫‪ 2 - 17 - 2‬الفئات املختلفة للـ ‪Contactors‬‬
‫وأبرز الفئات فى هذا المجال هى ‪ AC1:‬و ‪ AC3‬و ‪( AC4‬سيتوقف السعر أساسا على الفئة)‪.‬‬
‫فئة ‪: AC1‬‬
‫وأبرز استخدامات ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Contactors‬من هذه الفئة فى فصل وتشغيل دوائر اإلنارة أو األحمال القريبة‬
‫من كونها‪ . resistive loads‬وفى هذه الحالة يجب أال تقل سعة التصنيع لل ـ ـ ‪ Contactor‬المستخدم‬
‫عن ‪ 1.25‬من قيمة التيار المغذى لمجموعة اللمبات‪.‬‬
‫فئة ‪: AC3‬‬
‫فى هذه الفئة يستخدم ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Contactor‬ألداء عدد من المهمات مثل ‪Starting of Induction‬‬
‫‪ Motor‬أو فصـل وتشـغيل المحرك الثالثي األوجه‪ .‬وفى هذه الفئة يجب أن تكون سـعة التصـنيع لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Contactor‬المسـ ـ ــتخدم تسـ ـ ــاوى على األقل عش ـ ـ ـرة أمثال تيار المحرك المقنن حتى يمكنه تحمل تيار‬
‫البدء‪.‬‬
‫فئة ‪: AC4‬‬
‫أما هذه الفئة فهى مثل السابقة‪ ،‬لكن يمكن استخدام هذا ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Contactor‬فى عكس دوران المحرك‬
‫الثالثي األوجه‪ ،‬أو تحريكه على دفعات متتالية فى فترة تش ــغيل قص ــيرة‪ ،‬وهذا يعنى أن تتوقع أن يكون‬
‫‪182‬‬
‫الفصل الثانى ‪ :‬المعدات الرئيدية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Contactor‬المستخدم فى هذه الفئة يتحمل قيمة قصوى للتيار أعلى من النوعية المستخدمة فى‬
‫الفئة السابقة‪ .‬و غالبا تكون سعة التصنيع لل ـ ـ ــ ‪ Contactor‬المستخدم من هذه الفئة تساوى على األقل‬
‫‪ 12‬مرة من تيار المحرك المقنن‪.‬‬
‫‪ 3 - 17 - 2‬اختيار قدرة الــ ‪Contactor‬‬
‫يتم اختيار ال ـ ـ ـ ـ ‪ Contactor‬علي أساس قدرة الموتور‪ ،‬ويعرف ال ـ ـ ـ ـ ‪ Contactor‬دائما بالقدرة بال ـ ـ ـ ـ‪ ،KW‬أو‬
‫بالــ ‪ ، HP‬وليس بالتيار‪ ،‬ويتم اختيار قدرة الــ ‪ Contactor‬مساوية لضعف قدرة الموتور‪ ،‬حتي تتحمل نقط‬
‫تالمس ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Contactor‬التيار المار بها وتعيش فترة أطول‪ ،‬خاصة إذا كان الحمل عبارة عن طلمبة أو‬
‫كباس ‪ Compressor‬يعمل تبعا للضغط عن طريق ‪ PRESSURE SWITCH‬فيكون ال ـ ــ ‪Contactor‬‬
‫معرض لعدد كبير من ‪ STARTING‬مما يجعل نقط التالمس تتأثر‪ ،‬وقد يؤدي ذلك إلي س ـ ـ ـ ــقوط فازة‪ ،‬أو‬
‫صغير‪ ،‬لذا فاألفضل أن نختاره ضعف قدرة الموتور‪.‬‬
‫ا‬
‫احتراق الموتور اذا كان ال ـ ‪Contactor‬‬
‫مثال‪:‬‬
‫إذا‬
‫كـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــان‬
‫لـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــدي ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـن ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـا‬
‫‪motor‬‬
‫‪phase‬‬
‫‪10kW single‬‬
‫فاألفضل أن نختار ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪) kW 18.5 Contactor‬ألنه ال يوجد ‪ ،kW (20 Contactor‬ونختار‬
‫الملف للكونتــاكتور ‪ 220‬فولــت ‪ AC‬حتي ال نحتــاج محول أ و قنطرة توحيــد للحص ـ ـ ـ ـ ـ ــول علي جهــد‬
‫مستمر‪.‬‬
‫‪183‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪‬‬
‫تقدير األمحال الكهربية‬
‫‪184‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪3‬‬
‫الفصل الثال‬
‫تقدير األمحال الكهربيـــــــــــــــــــــــــــــــة‬
‫‪Load Estimation‬‬
‫تقدير أحمال المشــروع هى خطوة تســبق القيام بالتصــميمات التفصــيلية ألى مشــروع كهربى‪ ،‬وهى ضــرورية‬
‫للحص ـ ـ ـ ـ ــول على التراخيص‪ ،‬حيث يكون المطلوب فقط فى مرحلة الحص ـ ـ ـ ـ ــول على التراخيص تحديد القدرة‬
‫الكهربية اإلجمالية للمشـ ـ ــروع دون الحاجة إلى تفاصـ ـ ــيل‪ .‬وفى هذا الفصــ ــل سـ ـ ــيتم التعرف على طرق تقدير‬
‫األحمال في المشروعات الكهربية‪.‬‬
‫وفى البداية نشير إلى أن األحمال الكهربية (غير الصناعية) تصنف إلى المجموعات التالية‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫أحمال اإلنارة‪ ،‬وتنقســم إلى اإلنارة الداخلية (للفراغات و الممرات و اإلنارة العامة)‪ ،‬و اإلنارة الخارجية‬
‫(إنارة تجميلية‪ ،‬إنارة الس ـ ـ ــاحات الخارجية‪ ،‬مواقف الس ـ ـ ــيارة المكش ـ ـ ــوفة‪ ،‬إنارة الس ـ ـ ــاللم‪ ،‬إلخ)‪ .‬وتغطي‬
‫أحمال اإلنارة كل ما يتعلق باإلنارة العادية و إنارة الطوارئ‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫أحمال األجهزة الكهربية الصغيرة ‪ ،Small Appliances‬وتشمل األجهزة المستخدمة في المكاتب و‬
‫مقابس االستخدام العامة ‪ Sockets‬التى تغذى مثال الثالجات و التليفزيونات و غيرها‪.‬‬
‫‪.3‬‬
‫أحمال التكييف ‪ Space Conditioning‬و تغطي أجهزة التبريد و التدفئة وغيرها‪.‬‬
‫‪.4‬‬
‫األحمال الكهربية ألجهزة المياه‪ ،‬والصـ ـ ـ ــرف الصـ ـ ـ ــحي مثل المضـ ـ ـ ــخات و سـ ـ ـ ــخانات المياه و إطفاء‬
‫الحرائق ‪ Fire Fighting‬وغيرها‪.‬‬
‫‪.5‬‬
‫أحمال أجهزة اإلنذار والتليفونات وغيرها‪ ،‬وتسمى بأحمال التيار الخفيف ‪.Light current‬‬
‫‪185‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪.6‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المصـ ــاعد الكهربية و الســـاللم المتحركة و غيرها‪ .‬وتســـمى أيضـ ــا باألحمال الديناميكية ألنها تشـــتمل‬
‫على محركات‪.‬‬
‫أما األحمال الكهربية الصـ ـ ــناعية فتصـ ـ ــنف إلى ثالثة أنواع من الصـ ـ ــناعات ‪ :‬الخفيفة والمتوسـ ـ ــطة والثقيلة‪.‬‬
‫وبالطبع فهذه األحمال تحتاج إلى معلومات تفصـ ـ ـ ــيلية أكثر من مجرد جداول عند تقديرها وهى خارج نطاق‬
‫الكتاب‪.‬‬
‫وهذا الفصل ينقسم إلى جزئين‪:‬‬
‫‪-1‬‬
‫في الجزء األول نتعرف على طرق تقدير األحمال ومراحله المختلفة‪.‬‬
‫‪-2‬‬
‫في الجزء الثانى نتعرف على د ارســـات تفصـــيلية لبعض أحمال القوى الكبيرة (مصـ ــاعد ‪ -‬طلمبات ‪-‬‬
‫تكييف)‪.‬‬
‫‪186‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اجلزء األول ‪ :‬مراحل وطرق تقدير األمحال‬
‫‪1-3‬‬
‫تقدير األ محال يف املرحلة االبتد ائية للمشروع‬
‫يختلف تقدير األحمال الكهربية بحســب مراحل تنفيذ المشــروع‪ ،‬فطريقة تقدير األحمال الكهربية للمشــروع في‬
‫مرحلة التصميم األولي تختلف عن تقديرها بعد إنجاز التصميم النهائي على الورق‪.‬‬
‫ففي المراحل األولى للمشروع يتم تقدير األحمال الكهربية بإحدى الطرق التالية‪:‬‬
‫‪ -1‬إما باسـ ــتخدام التقديرات (القياسـ ــية) ‪ W/m2‬لالسـ ــتهالك اإلجمالي حسـ ــب المناطق السـ ــكنية‬
‫والمستوى االجتماعي و بمعرفة مساحة الفراغات المعمارية األولية في المشروع‪.‬‬
‫‪ -2‬أو باس ـ ـ ــتخدام الجداول النمطية التي تعطى متوس ـ ـ ــط االس ـ ـ ــتهالك اإلجمالي ‪ W/m2‬حس ـ ـ ــب‬
‫طبيعة استخدام المبنى (بنوك‪ ،‬مطاعم‪ ،‬مستشفيات إلخ)‪.‬‬
‫‪ -3‬أو باسـ ـ ــتخدام القيم القياسـ ـ ــية لألحمال (‪ )W/m2‬األكثر اسـ ـ ــتخداما (اإلنارة – المخارج العامة‬
‫‪ – Sockets‬التكييف) حسب المساحة أيضا‪.‬‬
‫وتس ـ ـ ـ ــتخدم هذه الطرق لتقدير الحمل الكلي للمش ـ ـ ـ ــروع بهدف التقدير المبدئي للتكاليف‪ ،‬أو للحص ـ ـ ـ ــول على‬
‫التراخيص‪ ،‬أو من أجل تقدير المســاحات التي يجب تخصــيصــها فى المشــروع ألغراض المعدات الكهربية‪،‬‬
‫إلخ‪ .‬كما أنها تعتبر بمثابة الحد األدنى لألحمال في نهاية المشـ ـ ـ ـ ــروع‪ ،‬ألن األحمال سـ ـ ـ ـ ــيعاد حسـ ـ ـ ـ ــابها في‬
‫المرحلة النهائية وسـ ــيتم حسـ ــاب قدرات المحوالت على التقدير النهائي وليس على هذا التقدير‪ ،‬لكن كما قلنا‬
‫يظل هذا التقدير ممثال للحد األدنى الذى ال يصح أن يقل التقدير النهائي عنه‪.‬‬
‫‪ 1 - 1 - 3‬الطريقة األوىل‪:‬‬
‫في الطريقة األولى تقوم شـ ـ ـ ـ ــركات التوزيع بعمل جداول نمطية لتقدير األحمال حسـ ـ ـ ـ ــب المناطق السـ ـ ـ ـ ــكنية‬
‫والمســتوى االجتماعي للمناطق في الحدود الجغرافية لكل شــركة كما هو مبين على ســبيل المثال فى الجدول‬
‫‪ ،1-3‬حيــث يقــدر الطلــب على الحمــل بــالكيلو فولــت أمبير لكــل مــائــة متر مربع‪ ،‬ويقوم مهنــدس الو ازرة‬
‫باالســترشــاد بهذه الجداول في تقدير األحمال التقريبية بالمناطق المختلفة‪ .‬وفى مالحق الكتاب نماذج لتقدير‬
‫األحمال النمطية ‪ Typical‬فى الس ـ ـ ـ ـ ـ ــعودية‪ ،‬وجداول أخرى لتقدير األحمال في نطاق القاهرة الكبرى‪ .‬مع‬
‫‪187‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مالحظة أن التوسع فى تركيب أجهزة التكييف فى مصر قد قلب هذه الجداول رأسا على عقب‪ ،‬فأصبح من‬
‫الض ـ ـ ـ ـ ــرورى رفع قيم التقدير وعدم االعتماد على مثل هذه الجداول القديمة‪( .‬راجع األمثلة التطبيقية فى هذا‬
‫الفصل)‪.‬‬
‫جدول ‪1-3‬‬
‫وبعد حساب الحمل حسب المساحة من الجدول السابق تضاف مجموعة أحمال الخدمات العامة إلى القيمة‬
‫المحس ــوبة س ــابقا‪ ،‬وتش ــمل ‪ 10kVA‬لكل مص ــعد وكذلك ‪ 5kVA‬لكل مض ــخة مياه‪ ،‬باإلض ــافة إلى ‪200W‬‬
‫لكل دور لزوم إض ـ ــاءة الس ـ ــلم حس ـ ــب الكود المص ـ ــرى‪ .‬وقد تض ـ ــاف أحمال أخرى إن وجدت مثل التسـ ــخين‬
‫المركزى أو التكييف المركزى‪ ،‬وكل هذا يض ـ ـ ــاف منفص ـ ـ ــال بعد ذلك‪ .‬مع مالحظة أن جميع هذه القيم تمثل‬
‫للحد األدنى الذى ال يجب النزول عنه مطلقا‪ ،‬و لكن يمكن للمص ـ ـ ـ ـ ـ ــمم تجاوزها إذا دعت الحاجة مع تقديم‬
‫التبرير لتلك الزيادة‪.‬‬
‫والجدول التالى يمثل نموذجا للحسـ ــابات النهائية لمشـ ــروع كبير (سـ ــكنى‬
‫إدارى تجارى ش ـ ـوارع داخلية)‬
‫في منطقة ش ـ ـ ــمال القاهرة يليه جدول للحس ـ ـ ــابات النهائية ألحد المحوالت في المش ـ ـ ــروع‪ ،‬وهو المحول الذى‬
‫يغذى مجموعة من الفيالت‪ .‬الحظ أن الحسابات في الجدولين مبنية فقط على المساحة ومعامل تباين‪.‬‬
‫الحظ أيض ـ ـ ــا في الجدول الثانى أن المحول يخرج منه ‪ 10‬كابالت إلى ‪ 10 Pillars‬وأن كل واحد من هذه‬
‫ال ـ ‪ Pillars‬يغذى عدد ‪ 2‬فيال كما هو واضح من الجدول‪.‬‬
‫‪188‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪189‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫أما في الســعودية‪ ،‬فاألمور أكثر تنظيما‪ ،‬حيث يتم هناك تقســيم األحمال إلى ‪ Categories‬كما فى الجدول‬
‫التالي‪.‬‬
‫ثم هناك جداول أخرى لألحمال السكنية والتجارية تعطيك ليس فقط الحمل المقدر حسب المساحة‪ ،‬بل أيضا‬
‫تعطيك ال ـ ـ ‪ CB‬المناسب لهذا الحمل‪ .‬كما في الجدول التالى الخا‬
‫‪190‬‬
‫باألحمال السكنية‪:‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪191‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وأما بقية األنواع فلهم جدول خا‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫يعطيك الحمل لكل متر مربع كما في الجدول التالى‪:‬‬
‫وما عليك بعد ذلك وأنت تقدر أحمال مش ـ ـ ـ ـ ـ ــروع معين في الس ـ ـ ـ ـ ـ ــعودية س ـ ـ ـ ـ ـ ــوى تحديد نوع الحمل (من أي‬
‫‪ ،)category‬ثم تحديد المسـ ـ ـ ـ ـ ــاحة التي يغطيها هذا الحمل‪ ،‬ثم يتم التعويض في جدول مثل الجدول التالى‬
‫للوصول إلى حمل المشروع (فيه سبعة أنواع مختلفة من األحمال)‪.‬‬
‫‪192‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪193‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 - 1 - 3‬الطريقة الثانية ‪:‬‬
‫وفيها يمكن تقدير األحمال بال ــ ــ ـ ‪ W/m2‬أو باستخدام ‪ VA/m2‬باستخدام الجداول ال ــ ــ ـ ‪ Equipment‬مسبقا‬
‫حس ــب طبيعة اس ــتخدام المبنى (بناء على المعرفة المس ــبقة ألحمال مباني مش ــابهة في االس ــتخدام) كما في‬
‫الجدول ‪ 2-3‬المأخوذ من ال ـ ‪:NEC‬‬
‫جدول ‪2-3‬‬
‫‪194‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪2-3‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫الطريقة الثالثة لتقدير األ محال ‪:‬‬
‫وفيها يمكن تقدير األحمال من خالل حساب تقديرى لألحمال األكثر استخداما وهى أحمال اإلنارة والمخارج‬
‫العامة ‪ sockets‬والتكييف وأحمال الخدمات‪ .‬وسـ ـ ـ ــيتم عرض هذه الطريقة بمزيد من التفصـ ـ ـ ــيل فى األجزاء‬
‫التالية نظ ار لكثرة استخدامها‪.‬‬
‫‪ 1 - 2 - 3‬التقدير املبدئي أل محال اإل نارة‬
‫تش ـ ـ ـ ــكل أحمال اإلنارة بين ‪ %20‬إلى ‪ %50‬من الحمل الكهربي‪ .‬ويتراوح الحمل القياس ـ ـ ـ ــي ألحمال اإلنارة‬
‫لكـ ــل متر مربع في المبـ ــاني المختلفـ ــة بين ‪ 2W/m2‬كمـ ــا فى المخـ ــازن إلى حوالى ‪ 50W/m2‬كمـ ــا في‬
‫المالعب‪ .‬وتتوقف القيمة المستخدمة على الكود القياسى المستخدم‪.‬‬
‫ويالحظ أن أحمال اإلنارة القياس ـ ــية (‪ (W/m2‬قد تغيرت كثي ار فى الس ـ ــنوات األخيرة بس ـ ــبب انتش ـ ــار اللمبات‬
‫الموفرة للطاقة‪ ،‬فعلى سـ ـ ـ ـ ــبيل المثال كان الكود األمريكى فى الثمانينيات ينصـ ـ ـ ـ ــح بقيمة تتراوح بين ‪ 30‬إلى‬
‫‪ 50 W/m2‬فى المباني اإلدارية فأصـ ـ ــبح فى أواخر التسـ ـ ــعينيات ينصـ ـ ــح بقيمة تدور حول ‪ 20 W/m2‬وال‬
‫تزال تتناقص‪.‬‬
‫وبالطبع يجب مراجعة هذه القيم ألن هذا الكود يتغير كل عدة س ـ ـ ـ ــنوات‪ ،‬كما أن لكل دولة يوجد كود خا‬
‫بها‪ ،‬فعلى سبيل المثال فى الكويت تحسب أحمال اإلنارة – طبقا لكود الو ازرة – كما يلى ‪:‬‬
‫‪15 W/m2‬‬
‫فى المباني السكنية‪.‬‬
‫‪30 W/m2‬‬
‫فى المكاتب‪.‬‬
‫‪60 W/m2‬‬
‫فى المحالت و الموالت الكبيرة‪.‬‬
‫‪30 W/m2‬‬
‫فى المساجد والمدارس والصاالت العامة‪.‬‬
‫ويبين الجدول ‪ 3-3‬األحمال القياس ـ ـ ــية ألنظمة اإلنارة كما وردت في الكود األمريكى المعروف ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ National Electrical Code‬أو اختصا ار ب ـ ‪.NEC‬‬
‫‪195‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ : 3-3‬أحمال ال نارة القياسية فى بعض المرافق المختلفة‪.‬‬
‫نوع الحيز أو المرفق‬
‫الحمل النوعى (‪ )W‬لكل متر مربع‬
‫البنوك‬
‫‪25‬‬
‫أماكن العبادة‬
‫‪20‬‬
‫النوادى المالعب‬
‫‪50-20‬‬
‫الفنادق ومباني الشقق المفروشة‬
‫‪15‬‬
‫المكتبات‬
‫‪20-15‬‬
‫المتاجر‬
‫‪25‬‬
‫الساللم‬
‫‪10‬‬
‫‪35-20‬‬
‫المستشفيات‬
‫المدارس‬
‫‪20-16‬‬
‫‪ 2 - 2 - 3‬التقدير املبدئي أل محال املخارج العامة ( ‪) Sockets‬‬
‫نظ ار ألن الحمل المغذى من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Socket‬غير ثابت وغير محدد‪ ،‬لذا توجد طرق عديدة لتقدير أحمال‬
‫المخارج العامة ‪:‬‬
‫•‬
‫منها حساب حمل تقديرى يساوى ‪ 180VA‬للمخرج الواحد‬
‫•‬
‫أو اعتبار كل مخرج يكافئ ‪ 1.5‬أمبير‬
‫•‬
‫وفى الكود األمريكي ‪ NEC‬يتم اعتبار مجموع هذه األحمال العامة فى حسـ ـ ـ ــابات الشـ ـ ـ ــقق السـ ـ ـ ــكنية‬
‫يساوى كحد أدنى ‪ 3000 VA‬للشقة لكنهم يضيفون بعد ذلك بصورة منفصلة األحمال المنزلية ذات‬
‫الحمل المرتفع مثل الغسالة والمجفف ‪ Dryer‬والفرن الكهربي‪.‬‬
‫•‬
‫ويمكن استخدام جداول األحمال القياسية لألجهزة المنزلية مثل الجدول ‪.4-3‬‬
‫•‬
‫وعمليا وللسهولة‪ ،‬يتم غالبا تقدير حساب قدرة المخرج الواحد ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،100W‬مالم يكن المخرج‬
‫مخص ــص لحمل محدد مثل براد مياه (يحس ــب ‪ )500W‬أو تكييف‪ ،‬أو س ــخان مثال فيحس ــب بقيمته‬
‫الحقيقية أو من القيم التقديرية في الجدول ‪.4-3‬‬
‫‪196‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ : 4-3‬األحمال القياسية لبعض األجهزة المنزلية‬
‫الحمل التقديرى (‪)W‬‬
‫الجهاز‬
‫جهاز تكييف ‪:‬‬
‫‪800‬‬
‫‪0.5 tan‬‬
‫‪0.75 tan‬‬
‫‪1200‬‬
‫‪1 tan‬‬
‫‪1600‬‬
‫سخان مياه‬
‫‪6000-3000‬‬
‫‪3000‬‬
‫‪2 tan‬‬
‫فرن كهربى‬
‫‪5000-3000‬‬
‫ميكرووف‬
‫‪1000-500‬‬
‫غسالة‬
‫‪1200-800‬‬
‫تلفزيون‬
‫‪100-300‬‬
‫ويالحظ أن هذه النوعية من األحمال – على العكس من أحمال اإلض ـ ـ ـ ــاءة – تتزايد القيمة التقديرية لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ W/m2‬باس ـ ـ ـ ـ ــتمرار‪ ،‬فالكود األمريكى فى الثمانينيات كان يفترض أنها تس ـ ـ ـ ـ ــاوى من ‪ 20‬إلى ‪،W/m2 30‬‬
‫فصــار فى التســعينات يصــل إلى ‪ ،50 W/m2‬والســبب فى ذلك يرجع إلى تزايد اســتخدام أجهزة االتصــاالت‬
‫والكومبيتر‪ ،‬وكذلك األجهزة المنزلية مثل الميكرووف وغيرها‪.‬‬
‫والجدول ‪ 5-3‬يعطى قيم تقريبية لألحمال العامة (‪ )Sockets‬فى األماكن المختلفة كما فى الكود الكويتي‪.‬‬
‫جدول ‪ : 5-3‬أحمال تقديرية للمخارج العامة‬
‫المكان‬
‫الحمل التقريبى ‪W/ m2‬‬
‫المكاتب ‪ /‬غرف االجتماعات‪/‬المنازل‬
‫‪50 – 30‬‬
‫الفصول‬
‫‪20-10‬‬
‫المطابخ‬
‫)‪2 : 6 Circuits (each of 20A‬‬
‫المحالت‬
‫‪60 - 40‬‬
‫‪197‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 3 - 2 - 3‬تقدير أمحال التكييف‬
‫نش ــير فى البداية إلى أن التقدير الدقيق لحس ــابات التكييف ليس من مس ــئولية مهندس الكهرباء بل مس ــئولية‬
‫مهندس التبريد والتكييف‪ ،‬لكن يجب على مهندس الكهرباء أن يكون على األ قل ملما بطرق الحسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــابات‬
‫التقريبية ألحمال التكييف‪ .‬والشائع فى بعض البالد مثل مصر أن يتم تركيب وحدات منفصلة ‪Split units‬‬
‫لتبريد الغرف المختلفة‪ ،‬ويمكن الرجوع للجدول ‪ 6-3‬لتقدير الحمل الكهربى المناس ــب حس ــب المس ــاحة طبقا‬
‫للكود المصرى‪.‬‬
‫ملحوظة ‪ :‬في حالة األجهزة بارد‪ /‬ساخن فإن السخانات الكهربية تعمل شتاء بينما يعمل ال ـ ‪Compressor‬‬
‫ص ـ ـ ــيفا‪ ،‬وبالطبع فإنهما ال يعمالن معا فى وقت واحد‪ ،‬وفى الغالب يكون هناك فرق بينهما لكن غير كبير‪،‬‬
‫ولذا نستخدم األكبر منهما (وهو حمل التبريد) فى الحسابات‪.‬‬
‫جدول ‪ : 6-3‬سعات وقدرات الوحدات ال ـ ‪Split‬‬
‫القدرة الح اررية للوحدة‬
‫قدرة الوحدة الكهربية‬
‫(طن‬
‫بارد فقط‬
‫بارد‪/‬ساخن‬
‫تبريد)‬
‫‪kW‬‬
‫‪kW‬‬
‫‪BTU/Hr‬‬
‫نظام التشغيل‬
‫المساحة‬
‫المخدومة‬
‫‪2‬‬
‫(م )‬
‫‪12000‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1.540‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪1/50/220‬‬
‫‪12 – 10‬‬
‫‪18000‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪1.930‬‬
‫‪1.6‬‬
‫‪1/50/220‬‬
‫‪18 – 15‬‬
‫‪24000‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2.670‬‬
‫‪2.670‬‬
‫‪1/50/220‬‬
‫‪25 – 20‬‬
‫‪36000‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3.745‬‬
‫‪4.20‬‬
‫‪1/50/220‬‬
‫‪30 - 25‬‬
‫‪42000‬‬
‫‪3.5‬‬
‫‪3.5‬‬
‫‪4.50‬‬
‫‪3/50/380‬‬
‫‪40 – 35‬‬
‫‪48000‬‬
‫‪4‬‬
‫‪4.5‬‬
‫‪5.00‬‬
‫‪3/50/380‬‬
‫‪50 – 40‬‬
‫‪60000‬‬
‫‪5‬‬
‫‪6.25‬‬
‫‪7.00‬‬
‫‪3/50/380‬‬
‫‪60 - 50‬‬
‫‪198‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وللحس ـ ـ ــابات السـ ـ ـ ـريعة يمكن اعتبار حمل التبريد يس ـ ـ ــاوى واحد طن لكل ‪ 10‬متر مربع في حالة اس ـ ـ ــتخدام‬
‫التكييفات العادية كما في مص ـ ــر‪ ،‬أما فى حالة اس ـ ــتخدام التكييف المركزى فإننا في مص ـ ــر نحتاج إلى طن‬
‫تبريد واحد لكل ‪ 20‬متر مربع تقريبا (الحظ فرق الكفاءة واض ــح لص ــالح التكييف المركزى لكن بالطبع على‬
‫حساب السعر وعلى حساب توافر سقف ارتفاعه ال يقل عن ‪ 3.4‬متر)‪.‬‬
‫أما فى دول الخليج – نأخذ الكويت على س ـ ـ ـ ـ ــبيل المثال – حيث ترتفع درجة الح اررة فوق الخمس ـ ـ ـ ـ ــين درجة‬
‫مئوية فالش ـ ـ ـ ـائع هو اسـ ـ ـ ــتخدام نظام التكييف المركزى ‪ Central Air Condition‬لتكييف المنزل بالكامل‪،‬‬
‫ومن ثم ترتفع قيمة أحمال التكييف بشدة مقارنة بالدول ذات المناخ المعتدل‪.‬‬
‫وتحسب أحمال التكييف التقديرية (تبريد هواء) طبقا للمواصفة رقم ‪ MEW/R-6‬كما يلى‪:‬‬
‫فى المنازل‬
‫‪65 W/m2‬‬
‫فى المكاتب‬
‫‪70 W/m2‬‬
‫‪90 W/m2‬‬
‫فى المحالت‬
‫فى الموالت الكبيرة‬
‫‪80 W/m2‬‬
‫فى المدارس‬
‫‪100 W/m2‬‬
‫فى المساجد‬
‫فى الصاالت العامة‬
‫‪120 W/m2‬‬
‫`‪145 W/m2‬‬
‫وكحساب سريع هناك يمكن استخدام قيمة تتراوح بين ‪ 3.5 - 5.5 ton/100m2‬ألن التكييفات هناك كلها‬
‫مركزية‪.‬‬
‫مالحظة ‪:‬‬
‫الحظ أن القيم التقريبية ليست قيمة واحدة بل تقع بين قيمتين‪ ،‬وذلك ألن حسابات التكييف تتضمن عناصر‬
‫متعددة منها عدد األش ـ ـ ـ ـ ـ ــخا‬
‫المتواجدين بالمبنى‪ ،‬و نوع األجهزة و المعدات الموجودة فيه‪ ،‬ومس ـ ـ ـ ـ ـ ــاحات‬
‫النوافذ‪ ،‬وهل هناك أشـ ـ ـ ــجار حول المبنى أم ال‪ ،‬وهل واجهة المبنى شـ ـ ـ ــرقية أم غربية‪ ،‬وما نوع ودرجة جودة‬
‫العوازل المس ـ ــتخدمة فى الحوائط واألس ـ ــقف‪ ،‬إلخ‪ .‬وكثرة هذه المتغيرات تجعل من المس ـ ــتحيل اس ـ ــتخدام قيمة‬
‫واحدة‪ ،‬لكن يمكن للمصـ ـ ــمم أن يختار قيمة بين هاتين القيمتين طبقا لتقديره الشـ ـ ــخصـ ـ ــى‪ .‬وفى كل األحوال‬
‫‪199‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫البد من قيمة دقيقة فى المرحلة النهائية لتص ـ ــميم المش ـ ــروع‪ ،‬وهذه القيمة تحس ـ ــب بواس ـ ــطة مهندس التكييف‬
‫وليس مهندس الكهرباء‪.‬‬
‫وتجدر اإلشـ ـ ـ ــارة إلى أن تزايد االعتماد على األجهزة الكهربية المختلفة يعنى بالضـ ـ ـ ــرورة تزايد حمل التكييف‬
‫حتى مع ثبات عدد األش ـ ــخا‬
‫فى الحيز الواحد‪ ،‬وذلك ببس ـ ــاطة ألن كل اس ـ ــتهالك للطاقة ينتج عنه طاقة‬
‫ح اررية بالض ـ ـ ــرورة‪ ،‬وهذا يس ـ ـ ــتلزم زيادة قدرة جهاز التكييف للتخلص من هذه الح اررة اإلض ـ ـ ــافية‪ .‬فكل طاقة‬
‫كهربية قدرها ‪ 1 W‬وتعمل لمدة ساعة واحدة سوف تولد كمية من الح اررة قدرها ‪ ،3.4 BTU‬فزيادة مستوى‬
‫اإلنارة مثال تتطلب زيادة قدرات وحدات التكييف‪ ،‬نتيجة زيادة الح اررة المتولدة من اللمبات (مالم نس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم‬
‫لمبات الــ ‪ Led‬التي تتميز بأنها ال تشع ح اررة تقريبا) ‪ ،‬وكتقدير تقريبى فإن كل ‪ 100‬كيلو وات ساعة إنارة‬
‫تستهلك حوالى ‪ 20 kWH‬زيادة في استهالك التكييف‪.‬‬
‫‪ 4 - 2 - 3‬أمحال اخلدمات العامة‬
‫باإلضـ ـ ـ ــافة إلى أحمال اإلضـ ـ ـ ــاءة الداخلية والمخارج العامة – وكذلك التكييف كما فى الجزء التالى – هناك‬
‫أحمال تمثل منافع عامة لكافة السـ ــكان‪ ،‬من أهمها المصـ ــاعد‪ ،‬ومضـ ــخات رفع المياه‪ .‬وهناك بالطبع أحمال‬
‫أخرى لكنها أقل فى التأثير منهما مثل إنارة السلم أو المداخل‪.‬‬
‫وأحمال المص ـ ـ ـ ـ ــاعد والمض ـ ـ ـ ـ ــخات يقوم بتقديرها مهندس الميكانيكا‪ ،‬ثم تض ـ ـ ـ ـ ــاف إلى إجمالي أحمال اإلنارة‬
‫والمخارج والتكييف‪ .‬ويمكن تقدير حمل المصـ ـ ـ ـ ــعد الواحد بحمل تقديرى يتراوح بين ‪ 25- 15 kW‬حسـ ـ ـ ـ ــب‬
‫ارتفاع المبنى وعدد المستخدمين‪ ،‬كما يمكن تقدير المضخة الواحدة بحوالى ‪.5 kW‬‬
‫وفى الجزء الثانى من هذا الفصل بعض الحسابات التفصيلية للمصاعد‪ ،‬وأخرى لمضخات الحريق والصرف‬
‫الصحى‪.‬‬
‫‪3-3‬‬
‫أمثلة على تقدير األ محال بالطريقة الثالثة‬
‫تقدير الحمل في المرحلة األولى من التصـ ـ ـ ـ ــميم يكون كما ذكرنا من خالل المسـ ـ ـ ـ ــاحات فقط أو باســ ـ ـ ــتخدام‬
‫المساحات مع معرفة التقدير المستخدم لألحمال الرئيسية (اإلنارة‪ -‬البرايز‪ - Sockets‬التكييف) في الكود‪،‬‬
‫كما في األمثلة التالية‪.‬‬
‫‪200‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مثال ‪1- 3‬‬
‫احدب الحمل المبدئي لمدجد بالكويت مداحته ‪ 500‬متر مربع‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫أحمال اإلنارة التقريبية = ‪ 15000 = 500× 30 W/m2‬وات‪.‬‬
‫أحمال التكييف التقريبية = ‪ 60000 =500 × 120 W/m2‬وات‪.‬‬
‫وألن طبيعة المســجد ال يناســبها تقدير أحمال المخارج العامة ‪ Sockets‬بطريقة المتر المربع‪ ،‬فاألفضــل‬
‫أن يكون التقدير حسب عدد المخارج‪ ،‬وبفرض وجود ‪ 20‬مخرج عام داخل المسجد‪ ،‬فإن األحمال العامة‬
‫التقريبية = ‪. )2000W = 20 × 100‬‬
‫وبالتالى فالحمل المبدئي لهذا المسجد يساوى تقريبا ‪ ،)15+ 60 +2 =77( 77 kW‬وبالطبع قد يختلف‬
‫قليال عند االنتهاء من التصميم النهائى للمشروع‪ ،‬السيما بعد إضافة أحمال السخانات‪.‬‬
‫الحظ أن حمل التكييف يمكن تقديره بوحدات ‪ ،BTU‬على أسـ ـ ـ ــاس ‪ ،660BTU/Hr/m2‬وهذا يعنى أننا‬
‫نحتاج لهذا المسجد إلى حوالى ‪ ،330000 BTU/Hr = 500 × 660‬وهو ما يع ــــــــــــــــــــــــــــادل تقريبا‬
‫‪ 27.5 = 330000 ÷12000‬طن تبريد‪ ،‬وهذه القيمة تعادل كهربيا ما يسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاوى تقريبا ( × ‪27.5‬‬
‫‪ ،60 kW = )2.2‬وهى قيمة قريبة جدا من القيمة السابقة (بفرض أن معامل التحويل هى قيمة وسطية‬
‫= ‪ .)2.2‬مع األخ ــذ فى االعتب ــار أن جميع هــذه القيم هى قيم تقــديري ــة مبــدئيــة ويج ــب أن تراجع فى‬
‫الحسابات النهائية‪.‬‬
‫مثال ‪2-3‬‬
‫احدب الحمل الكهربى لعمارة سكنية مكونة من ‪ 12‬شقة‪ ،‬والمداحة الفعلية لكل شقة تداوى ‪150‬‬
‫متر مربع؟‬
‫‪201‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الحل‬
‫الحظ هنا فى البداية اســتخدام مصــطلح "المســاحة الفعلية للشــقة"‪ ،‬فمن المعلوم أن مســاحة الشــقة المدونة‬
‫بعقد البيع تكون دائما أكبر من المساحة الحقيقية الفعلية للشقة‪ ،‬ألن المساحة المدونة بالعقد تشتمل على‬
‫نسبة من المنافع العامة للعمارة مثل الساللم والمناور وغيرها‪ ،‬فالشقة التى مساحتها ‪ 180‬متر مربع ربما‬
‫ال تزيد المسـ ـ ـ ـ ــاحة الفعلية داخلها عن ‪ 150‬متر مربع‪ .‬وبالطبع فإننا عند حسـ ـ ـ ـ ــاب األحمال الكهربية ال‬
‫نلتفت للمساحة المدونة بالعقد بل للمساحة الفعلية للشقة‪.‬‬
‫وفى المثال الحالى فإننا نحسب الحمل الكهربى لكل شقة كما يلى‪:‬‬
‫أحمال اإلنارة = ‪2250 W = 150 × 15‬‬
‫(على اعتبار ‪( 15 W/m2‬اللمبات موفرة) وغير ذلك استخدم ‪ 30‬بدال من ‪)15‬‬
‫األحمال العامة = ‪( 7500 W = 50 × 150‬على اعتبار ‪)50 W/m2‬‬
‫أحمال التكييف = ‪9750 W= 65 × 150‬‬
‫(على اعتبار تكييف مركزى ‪ - 65 W/m2‬الحظ أننا لو اسـ ـ ــتخدمنا تكييف وحدات سـ ـ ــنفترض وجود ‪3‬‬
‫مكيفات قدرة كل منهما ‪ 4‬حص ـ ـ ــان وإجمالي قدرتهم يص ـ ـ ــل تقريبا لنفس القيمة الس ـ ـ ــابقة لو كان التكييف‬
‫مركزى)‬
‫الحمل الكلى للشقة = ‪9750‬‬
‫‪7500‬‬
‫‪ 20 kW = 2250‬تقريبا‪.‬‬
‫الحمل الكلى للعمارة = ‪.240 kW = 20 × 12‬‬
‫ويجب أن تضاف بعد ذلك أحمال الخدمات العامة للمبنى (المصاعد والمضخات) ‪.‬‬
‫‪202‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مثال ‪3-3‬‬
‫احدللللللللللب الحمل التقديرى لمبنى بالكويت مكون من ‪ 20‬ور‪ ،‬منه ‪ 3‬أ وار تجارية مدللللللللللاحة كل منه‬
‫‪ ،200m2‬وهناك أيضا ‪ 17‬ور إ اري مداحة كل منها ‪ 100 m2‬ويفترض أن تشغل بمكاتب إ ارية‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫طبقا للمواصفات الكويتية فإن األحمال األساسية تقدر كالتالى‪:‬‬
‫المكاتب ‪ 30 W :‬لإلنارة (وهى القيمة المحددة فى الكود للمكاتب) ‪ 50 W ،‬للمخارج‪ 70W ،‬للتكييف وكل‬
‫ذلك لكل متر مربع‬
‫المحالت ‪ 60 W :‬إلنارة‪ 60W ،‬للمخارج‪ 90 W ،‬للتكييف‬
‫وعليه فإن إجمالي األحمال التقديرية يكون كالتالى‪:‬‬
‫‪(30+ 50 + 70) W/m2 × 17 × 100m2 + (60 + 60 + 90) W/m2 × 3 × 200m2 = 381‬‬
‫‪kW‬‬
‫وتضــاف قيمة تقديرية لثالثة مصــاعد على األقل (قدرة كل منهم ‪ 25kW‬نظ ار الرتفاع المبنى)‪ ،‬و أيضــا ثالثة‬
‫مض ــخات للمياه قدرة كل منهم ‪ ،5kW‬لتص ــبح القدرة اإلجمالية المض ــافة تس ــاوى ‪ ،90 kW‬وعلى هذا يص ــبح‬
‫الحمل التقديرى يساوى تقريبا ‪.471 kW‬‬
‫لكن مؤس ـ ـ ـسـ ـ ــة الكهرباء المعنية بتوصـ ـ ــيل الطاقة تعتبر أن األحمال متباعدة بنسـ ـ ــب تختلف حسـ ـ ــب طبيعة‬
‫المناطق الس ــكنية ومن ثم يص ــبح تقدير الحمل لكل متر مربع من وجهة نظر ش ــركة الكهرباء أقل من تقدير‬
‫المهندس المصمم كما سنشرحه تفصيال في الجزء التالى‪.‬‬
‫وفى مالحق الكتاب نماذج لجداول حسـ ــابات أحمال الشـ ــقق السـ ــكنية فى مؤس ـ ـسـ ــة الكهرباء السـ ــعودية وفى‬
‫نطاق القاهرة الكبرى‪.‬‬
‫‪203‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪4-3‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫تقدير األ محال يف املرحلة النهائية للمشروع‬
‫فى المرحلة النهائية للمش ـ ــروع س ـ ــيكون مطلوبا من المهندس الجلوس مع مهندس ـ ــي ش ـ ــركة التوزيع لمناقش ـ ــة‬
‫القدرة التي سيتم التعاقد عليها‪ .‬وقبل هذه الجلسة سيحتاج مهندس المشروع لتجهيز المعلومات التالية‪:‬‬
‫‪ -1‬مجموع األحمال المركبة ‪.TCL ،Total Connected Load‬‬
‫‪ -2‬تحديد معامل القدرة ‪ Power Factor‬لألحمال وتص ـ ـ ـ ــميم دوائر ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Power Factor‬‬
‫‪.Correction‬‬
‫‪ -3‬تقدير ما يعرف بمعامالت تخفيض تقدير األحمال وهما ‪Demand Factor and Diversity‬‬
‫‪ ،Factor‬ومعامل الـ ـ ‪.Load Factor‬‬
‫‪ -4‬تحديد االعتمادية المطلوبة ‪ Reliability‬ألنه على ضـ ـ ـ ــوء متطلبات العميل في هذه النقطة سـ ـ ـ ــيتم‬
‫تحديد أس ــلوب التغذية المناس ــب للمش ــروع‪ ،‬فمثال لو مطلوب اعتمادية عالية س ــيس ــتلزم ذلك التعاقد‬
‫على مصدرين مختلفين للتغذية‪.‬‬
‫‪ -5‬تحديد الحمل األكبر بالمشروع وتأثيره على الشبكة لحظة ال ـ ـ ـ ـ ‪ Switching‬خاصة في المشروعات‬
‫الكبيرة التي يمكن أن يؤثر دخول حمل كبير مثال على جهد ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ BB ،Bus Bar‬في محطة‬
‫المحوالت‪.‬‬
‫‪ 1 - 4 - 3‬مفهوم عامل الطلب ‪Demand Factor‬‬
‫ليس من الطبيعى عندما نتحدث عن أحمال اإل نارة مثال فى المبنى أن نفترض أن تعمل كافة اللمبات فى‬
‫وقت واحد‪ ،‬بل الطبيعى هو أن تعمل نس ـ ـ ــبة معينة فقط (يس ـ ـ ــمى أيض ـ ـ ــا ‪ )Utilization Factor‬من حمل‬
‫اإلنارة الكلى‪ ،‬وتكون بالطبع أقل من ‪ .%100‬وتســمى هذه النســبة بعامل الطلب ‪ ،Demand Factor‬هو‬
‫نسبة الطلب األقصى للحمل فى منظومة كهربية إلى مجموع األحمال المتصلة بهذه المنظومة‪ .‬وهذا‬
‫المعامل ‪ DF‬يمكن تطبيقه ‪:‬‬
‫‪ -1‬إما على الحمل الكلى للمبنى إجماال‪ ،‬فنقول مثال أن معامل الطلب في البنوك على الحمل الكلى هو‬
‫‪ %75-80‬مثال كما في الجدول ‪ 7-3‬المأخوذ من ال ـ ‪.NEC‬‬
‫‪204‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الحظ أن األرقام في هذا الجدول قد تبدو غريبة‪ ،‬فمثال في المس ـ ــتش ـ ــفيات تص ـ ــل قيمة هذا المعامل ما‬
‫بين ‪ %42-38‬فهل هذا منطقى؟ بالطبع نعم‪ .‬ألن المســتشــفيات تحتوى على أعداد كبيرة من األجهزة‬
‫عالية القدرة مثل أجهزة األش ـ ـ ـ ـ ـ ــعة وغيرها وهى ال تعمل في وقت واحد ومن ثم فمن الطبيعى أن يكون‬
‫الرقم هكذا (بالنسبة إلجمالي األحمال)‪.‬‬
‫‪ -2‬أو يمكن تطبيق ــه على ك ــل نوعي ــة واح ــدة منفصـ ـ ـ ـ ـ ـ ـل ــة من األحم ــال‪ ،‬فنقول مثال أن مع ــام ــل الطل ــب‬
‫الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‪ Demand Factor‬ألحمال اإلنارة فى العمارات الس ـ ــكنية ال يقل عن ‪ ،%90‬و هو يختلف عن‬
‫الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‪ Demand Factor‬على البرايز مثال الذى يصـل إلى ‪ %50‬وقد يصـل إلى ‪ .%20‬وقد تم عمل‬
‫جداول تقديرية لعامل الطلب لألحمال المختلفة‪ .‬وهذا األس ـ ـ ـ ــلوب هو األكثر اس ـ ـ ـ ــتخداما من األس ـ ـ ـ ــلوب‬
‫األول‪.‬‬
‫جدول ‪7-3‬‬
‫‪205‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ويرجع في قيم هذه المعامالت إلى الكود الخا‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫بكل بلد‪ .‬فيمثل الجدول ‪ 8-3‬حاالت السـ ـ ــماح باسـ ـ ــتخدام‬
‫معامالت تخفيض تقدير األحمال التصميمية للدوائر فى المباني حسب الكود المصرى‪.‬‬
‫‪206‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ملحوظات هامة‪:‬‬
‫‪ -1‬هذه الجداول استرشادية ويترك للمصمم تقدير المعامالت حسب االستخدام‪.‬‬
‫‪ -2‬يعتبر ‪ DF‬ألى حمل يعمل أكثر من ‪ 3‬ساعات متصلة = ‪.1‬‬
‫‪ -3‬القيم بعد تطبيق ال ـ ‪ DF‬تمثل الحد األدنى الذى ال يصح النزول عنه‪.‬‬
‫‪207‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪8-3‬‬
‫‪208‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 - 4 - 3‬مفهوم عامل التباعد ‪Diversity Factor‬‬
‫يستخدم هذا المعامل في المشروعات الكبيرة فقط‪ ،‬ويختلف عامل التباعد (ويسمى أيضا عامل التباين) عن‬
‫الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‪ Demand Factor‬الذى تحدثنا عنه فى كونه ال يتعلق بنوع محدد من األحمال كما فى حالة الـ‬
‫‪ Demand Factor‬ولكنه يتعلق بالتباعد الزمنى (لذا يسـ ـ ـ ـ ـ ــمى أيضـ ـ ـ ـ ـ ــا ‪ )Simultaneous Factor‬عند‬
‫تش ـ ـ ـ ـ ـ ــغيل مجموعة أحمال ذات طبيعة مختلفة‪ ،‬فقد يكون عامل الطلب لحمل اإلنارة ‪ %90‬وعامل الطلب‬
‫لحمل المخارج العامة ‪ ،% 20‬لكن ســيظل هناك س ـؤال‪ :‬ما هو احتمال أن تعمل ال نارة والمخارج فى وقت‬
‫واحد؟‬
‫اإلجابة عن هذا السـ ـ ـ ـ ـؤال هى عامل التباعد (بمعنى أن عامل التباعد (‪ )Diversity factor‬هو تباعد بين‬
‫أحمال ذات طبيعة مختلفة‪ ،‬بينما عامل الطلب (‪ )Demand factor‬فهو تباعد بين أحمال من نفس النوع‪.‬‬
‫وغالبا يسـ ـ ـ ـ ــتخدم هذا المعامل لتخفيض تقدير األحمال إذا كان لدينا أكثر من محول في تغذية المبنى حيث‬
‫طبيعة األحمال على المحوالت متنوعة فيتم تطبيق هذا المعامل عليها‪ ،‬بينما فى التصـ ـ ـ ـ ـ ــميمات ذات الحجم‬
‫الصــغير والمتوســط فإننا نأخذ معامل التباعد بقيمة تســاوى واحد صــحيح‪ ،‬حيث نحتاج لحســابه بطريقة دقيقة‬
‫إلى د ارسـ ــات مفصـ ــلة ال داع لها في األحمال الصـ ــغيرة‪ ،‬وبالتالى يمكن فى حالة الشـ ــقق السـ ــكنية الصـ ــغيرة‬
‫والمتوسطة أن نعتبر األحمال المختلفة تعمل فى وقت واحد‪.‬‬
‫‪5-3‬‬
‫أمثلة على ختفيض تقدير األ محال‬
‫مثال ‪4-3‬‬
‫إذا فرضــنا أن أحمال مبنى ما في مصــر هي ‪ 1128 kVA‬لألحمال العامة و ‪ 95 kVA‬للخدمات‪ .‬ما‬
‫هى قدرة المحول المناسبة؟‬
‫الحل‪:‬‬
‫مجموع األحمــال ‪ 1223 kVA‬بـدون تطبيق معــامالت تبــاين عليهــا‪ ،‬وإذا فرضـ ـ ـ ـ ـ ـ ـنــا أن المحول ال يزيــد‬
‫تحميله عن ‪ ٪80‬من سعته‪ ،‬فإن سعة المحول المطلوب هي‬
‫‪209‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪1223‬‬
‫‪= 1528.75‬‬
‫‪80%‬‬
‫وبالتالى تكون أقرب سعة محول مناسبة هي ‪2000 kVA‬‬
‫أمــا في حــال تطبيق معــامالت تخفيض تقــدير األحمــال فيراعى أن يكون تطبيق معــامــل تبــاين فقط على‬
‫األحمال العامة‪ ،‬ألن أحمال الخدمات ال يطبق عليها معامالت تباين‪.‬‬
‫فــإذا مــا افترض معــامــل تبــاين قيمتــه ‪ ٪70‬مثال فيكون الحمــل المطلوب = ‪٪70 × 1128‬‬
‫‪ ،885 kVA‬وبالتالي يكون قدرة المحول التقريبية‪:‬‬
‫‪885‬‬
‫‪= 1106kVA‬‬
‫‪80%‬‬
‫‪= 95‬‬
‫= ‪Transformer Capacity‬‬
‫وبالتالى يكون المحول المناسب بسعة ‪.1500 kVA‬‬
‫وفي الس ـ ـ ـ ـ ـ ــعودية األمر أيضـ ـ ـ ـ ـ ـ ــا منظم جدا‪ ،‬فهناك جداول تفص ـ ـ ـ ـ ـ ــيلية لمعامالت تخفيض تقدير األحمال‬
‫‪ ،Demand Factor‬حيث تجد بالجداول (راجع الملحق) قيمة الحمل الكلى ‪Total Connected Load‬‬
‫لكل مساحة (حسب جهد التشغيل المستخدم) وقيمة القاطع ‪ CB‬المناسب للوحة حسب هذه القيمة‪ ،‬والحمل‬
‫التقديرى باستخدام ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ DF‬وهى القيمة التي سيأخذها مهندس الو ازرة (وليس االستشاري) في االعتبار عند‬
‫حسابه لحمل المشروع‪.‬‬
‫مثال ‪5-3‬‬
‫فى مبنى بالدللعو ية‪ ،‬إذا كان لدينا اللوحة العمومية ألحمال ال نارة تغذى ‪ 5‬شللقق سللكنية مدللاحة كل‬
‫منها ‪ 200‬متر وتغذى معه أيضللللللا ‪ 3‬محالت تجارية مدللللللاحة كل منه ‪ 100‬متر مربع‪ .‬إحدللللللب‬
‫الحمل التصميمى للوحة العمومية‪ ،‬من وجهتى نظر المهند‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪210‬‬
‫المصم ومهند‬
‫الوزارة‪.‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫طبقا للكود الوارد فى المالحق فالش ـ ـ ـ ــقة مس ـ ـ ـ ــاحة ‪ 200‬متر حملها التقديرى ‪ ،32 kVA‬لكنها من وجهة‬
‫نظر المؤس ـ ـ ـسـ ـ ــة فإن حملها يسـ ـ ــاوى فقط ‪ . )DF = 0.5( 16 kVA‬أما المحالت مسـ ـ ــاحة ‪ 100‬متر‬
‫فحملها التقديرى ‪ 22 kVA‬ويقدر ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 13.2 kVA‬فى مؤسسة الكهرباء‪ .‬وعلى هذا يكون الحمل الكلى‬
‫لهذا المبنى ‪:‬‬
‫‪ -1‬من وجهة نظر المهندس المصمم (وعليه ستحسب قيم ال ـ ‪ CBs‬والكابالت) =‬
‫‪5 x 32 + 3 x 22 = 226 kVA‬‬
‫‪ -2‬من وجهة نظر مهندس الو ازرة (وعليه تقدر أحمال المحول الرئيسى للمنطقة) =‬
‫‪5 x 16 + 3 x 13.2 = 119.6 kVA.‬‬
‫‪6-3‬‬
‫منوذج للنوتة احل سابية للمشروع‬
‫هذا الجزء مثـال تطبيقى على مش ـ ـ ـ ـ ـ ــروع متكـامل لحسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاب إجمـالي األحمـال‪ ،‬مع األخذ فى االعتبـار قيم‬
‫معامالت التباعد‪.‬‬
‫وســ ـ ـ ــنفترض هنا أن لدينا مشـ ـ ـ ـ ــروع سـ ـ ـ ـ ــكنى (‪ )Compound‬مكون من مجموعة من العمارات (‪ 57‬عمارة‬
‫نموذج ‪ A‬و‪ 67‬عمارة نموذج ‪ ، )B‬والنموذجان متماثالن فى المساحة لكنهما مختلفان فى التصميم ولذا فقد‬
‫اختلف االسم‪.‬‬
‫ولحس ـ ــاب الحمل الكلى للمش ـ ــروع نحتاج لعمل ما يس ـ ــمى بالنوتة الحس ـ ــابية‪ ،‬وهى أهم ما يناقش مع ش ـ ــركة‬
‫التوزيع التى تتبعها هذه العمارات‪ ،‬فالذهاب للتعاقد على توصـ ـ ـ ـ ــيل الكهرباء لمثل هذه المشـ ـ ـ ـ ــروعات يختلف‬
‫تماما عن التعاقد لتوصـ ــيل الكهرباء لشـ ــقة مثال‪ ،‬فالحمل هنا سـ ــيكون كبي ار وسـ ــتحتاج كابالت جهد متوسـ ــط‬
‫تغذى من خليتين أو أكثر من أقرب موزع إن وجد‪ .‬وإال‪ ،‬فربما تطلب ش ـ ـ ــركة التوزيع منك أن تس ـ ـ ــاهم معها‬
‫فى بناء موزع جديد (على أرضك وتدفع أنت تكاليفه) ثم تعطيك الشركة عدد الخاليا التى تحتاجها‪ ،‬والباقى‬
‫يصبح ملكا لشركة التوزيع تستخدمه مع عمالء آخرين‪ .‬ورغم غرابة العرض لكنك فى الغالب ستوافق!!!‪.‬‬
‫‪211‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫فى السـ ــعودية مثال يتحمل المسـ ــتهلك جزء من التكلفة على حسـ ــب القدرة التى تغذي مشـ ــروعه فقط‪ ،‬والباقى‬
‫تتحمله شركة الكهرباء السعودية‪ ،‬لكن يتحمل المستهلك األول قطعة األرض التى تستقطع من أرضه لتغذية‬
‫مشروعه وتغذية مشاريع أخرى‪.‬‬
‫وبالطبع فالنوتة الحس ــابية لن تش ــمل فقط أحمال الش ــقق الس ــكنية بل جميع األحمال الكهربية بالمش ــروع مثل‬
‫إنارة الشـ ـ ـ ـ ـ ـ ـوارع والحدائق والموالت (إن وجد ت) إلخ‪ .‬والجدول التالى يعطى الخطوة األولى فى الحس ـ ـ ـ ـ ـ ــابات‬
‫للمشروع حيث تظهر المعلومات األساسية للحسابات‪.‬‬
‫والجدول التالى يش ـ ـ ـ ـ ـ ــتمل على األحمال الميكانيكية لكل عمارة‪ ،‬حيث افترض ـ ـ ـ ـ ـ ــنا وجود ‪ 4‬أحمال ميكانيكية‬
‫(تحتاج محركات كهربية طبقا لألحمال التقديرية المذكورة وتشمل حمامات سباحة غالبا ومضخات مياه)‪.‬‬
‫ومجموع األحمال السابقة تدون فى الجدول التالى‬
‫‪212‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وهناك أحمال الخدمات العامة فى الجدول التالى‪:‬‬
‫وأحمال ال ـ ‪( Land scape‬الحدائق والطرقات)‬
‫وبالتالى تكون األحمال اإلجمالية‬
‫‪213‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مالحظــة‪ :‬تقــدير ‪ Demand Factor and Diversity Factor‬يخض ـ ـ ـ ـ ـ ــع للتفــاوض أحيــانــا‪ ،‬لكن القيم‬
‫المذكورة هى األكثر واقعية‪ .‬ويمكن االستئناس بالجداول المذكورة فى الملحق األخير بالكتاب‪.‬‬
‫‪7-3‬‬
‫هذا الجزء خا‬
‫ختفيض األ محال ب تحسني معامل القدرة‬
‫بتحســين معامل القدرة ‪ ،Power Factor‬وســنعتبره من ضــمن المواضــيع المتعلقة بتقدير‬
‫األحمال ألن النتيجة النهائية له هى خفض القدرة التعاقدية لصاحب المبنى أو المشروع مع و ازرة الكهرباء‪.‬‬
‫لو تخيلنا فى البداية أن لدينا محرك يدخل إليه تيار قدره ‪ I‬تحت فرق جهد قدره ‪ ،V‬فإننا نقول أن القدرة‬
‫الظاهرة ‪ S ،Apparent Power‬تسـ ــاوي ‪ ،S = I×V‬أى أن الظاهر لنا أن قدرة هذا المحرك تسـ ــاوى ‪،S‬‬
‫لكن هل بالفعل ستتحول كل هذه القدرة إلى حركة بفرض أن الكفاءة تساوي ‪ 100 %‬؟‪.‬‬
‫بالطبع ال‪ ،‬ألن هذه القدرة تنقســـم داخل المحرك إلى جزأين ‪ :‬الجزء األول يســـمى ‪ ،P ،Active Power‬و‬
‫يقاس بال ـ ـ ـ ـ‪ ، W‬والجزء الثاني يسمى ‪ ،Q ،Reactive Power‬و يقاس ب ـ ـ ـ ـ‪ . VAR‬و الجزء األول هو فقط‬
‫(‪ )P‬هو الذي نســتفيد منه و يتحول بالفعل إلى طاقة حركية‪ ،‬أما الجزء الثاني (‪ )Q‬فينحصــر دوره في توليد‬
‫مجال مغناطيس ــي ليتمكن المحرك على الدوران‪ .‬أى أن الجزء الثاني هو عامل مس ــاعد فقط‪ .‬و مثلث القدرة‬
‫المشهور يبرز عالقة الثالثة أنواع من القدرة ببعضهم البعض كما فى شكل ‪ .1-3‬وتسمى الزاوية ‪ φ‬بين ‪P‬‬
‫و ‪ S‬بزاوية القدرة ‪ ،Power Angle‬ويسمى ‪ Cosine‬هذه الزاوية بمعامل القدرة ‪.Power Factor‬‬
‫شكل ‪1-3‬‬
‫‪214‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وواضح من الشكل إنه كلما كانت الزاوية ‪ φ‬صغيرة كلما كانت ‪ Q‬صغيرة‪ ،‬و كلما كانت الـ ـ ـ ـ ـ ‪ P‬وهى الجزء‬
‫المتحول إلى طاقة مفيدة أكبر ما يمكن‪ ،‬ولذا فالقدرة الفعالة ‪ P‬تتناس ـ ـ ـ ـ ــب طرديا مع قيمة هذا المعامل حيث‬
‫تحسـ ـ ـ ـ ــب ((‪ .P = V × I × cos φ‬و بالطبع من مصـ ـ ـ ـ ــلحتنا أن تكون قيمة ‪ cos φ‬تقترب من الواحد‬
‫الصحيح‪.‬‬
‫ولكن في بعض األجهزة تكون قيمة معامل القدرة منخفض ـ ـ ــة (ربما تص ـ ـ ــل إلى ‪ ، )0.3‬و هذا يعني أن ‪30‬‬
‫‪ %‬فقط من قيمة القدرة الداخلة للجهاز )‪ (S‬س ــتتحول إلى‪ P‬و س ــنس ــتفيد منها‪ .‬بمعنى آخر‪ ،‬لو تص ــورنا أن‬
‫لدينا مصـ ـ ـ ــنع كبير يسـ ـ ـ ــحب تيار قدره ‪ 1000A‬عند جهد ‪ 400 V‬مع معامل قدرة يسـ ـ ـ ــاوى = ‪Cos φ1‬‬
‫)‪ ، )0.33‬فهذا يعني أن مؤس ـســة الكهرباء قد جهزت لهذا المصــنع شــبكة كهربية تتحمل قدرة ‪400 MVA‬‬
‫لكن هذا المصـ ـ ـ ـ ــنع سـ ـ ـ ـ ــيسـ ـ ـ ـ ــتفيد فقط من حوالى ثلث هذه الطاقة‪ ،‬ومن ثم فثلثي هذه الطاقة المحجوزة لهذا‬
‫المصــنع لم يســتفد منها‪ .‬اآلن لو تخيلنا أن معامل القدرة لهذا المصــنع قد أصــبح (‪ ، )Cos φ2 = 0.9‬بعد‬
‫تحسين زاوية القدرة من ‪ 1φ‬إلى ‪ 2φ‬كما فى شكل ‪ ،2-3‬فهذا يعني أن القدرة الظاهرة ‪Apparent Power‬‬
‫التي سيحتاجها المصنع ستنخفض من ‪ S1‬إلى ‪ S2‬بفرض إنه حافظ على نفس القدرة ‪ P‬التى ينتجها‪.‬‬
‫شكل ‪2-3‬‬
‫فكيل يمكن عمل ذلك ؟‬
‫هذا ما يعرف بتحس ـ ـ ـ ـ ـ ــين معامل القدرة ‪ ،P.F Correction‬حيث تركب مكثفات على التوازي مع الحمل‪،‬‬
‫لتغذي هذه المكثفات الحمل بجزء من الـ ‪ Reactive Power‬المطلوبة‪ ،‬بدال من أخذها كلها من المصدر‪.‬‬
‫ومن ثم تقل قيمة ‪ .Q‬وحيث أن قيمة ‪ P‬ثابتة فلذلك س ـ ـ ـ ـ ــتقل قيمة ‪ S‬التى يس ـ ـ ـ ـ ــحبها من مص ـ ـ ـ ـ ــدر التغذية‪.‬‬
‫وبالتالى تقل قيمة الحمل التعاقدى‪.‬‬
‫‪215‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫على س ـ ـ ـ ــبيل المثال لو فرض أن لدينا مصـ ـ ـ ــنع أحماله قدرها ‪ ،S1 = 200 kVA‬وله معامل القدرة =‪PF‬‬
‫‪ ،0.4‬فهذا يعنى أن يستهلك ‪ Active Power‬قدرها ‪ ،P1 = 80kW‬و يسحب أيضا ‪Reactive Power‬‬
‫قدرها ‪ ،Q1 = 183 kVAR‬وهى نفس الكميات المس ـ ـ ـ ــحوبة من مص ـ ـ ـ ــدر التغذية العمومى – بفرض عدم‬
‫وجود فقد فى القدرة خالل كابالت النقل – كما في شكل ‪( 3-3‬يسار)‪.‬‬
‫لو فرضـنا اآلن أننا قد أضـفنا مجموعة مكثفات على التوازى مع هذا المصـنع (كما فى شـكل ‪ 3-3‬يمين) ‪،‬‬
‫بحيث أن هذه المكثفات تضــيف للمنظومة ‪ Reactive Power‬تســاوى مثال ‪ QC = 120 kVAR‬فســتجد‬
‫أن هذا المصنع مازال يستهلك نفس الكميات السابقة من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،S ،Q ،P‬وهذا طبيعى فتحسين ال ـ ـ ـ ‪ PF‬ال‬
‫يؤثر على أحمال المص ـ ـ ــنع الداخلية‪ ،‬ولكن الجديد إنه يحتاج اآلن إلى ‪ Reactive Power‬من المص ـ ـ ــدر‬
‫العمومى قدرها (‪ )63 kVAR‬فقط‪ .‬ألن الجزء الباقى (‪ )120 kVAR‬قد حصلنا عليه من المكثفات‪.‬‬
‫شكل ‪3-3‬‬
‫بمعنى آخر أننا كنا قبل تحسـ ـ ـ ـ ــين معامل القدرة نسـ ـ ـ ـ ــحب من المصـ ـ ـ ـ ــدر قدرة ظاهرة ‪Apparent Power‬‬
‫ق ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـدرها = ‪ ،200 kVA S1‬لكننا أصبحنا نسحب فقط‪ ، S2 = 101 kVA‬حيث‬
‫‪80 2 + 63 2 = 101 kVA‬‬
‫= ‪P 2 + Q22‬‬
‫= ‪S2‬‬
‫وهذا يعنى أننا خفضـ ـ ـ ـ ــنا القدرة التعاقدية من ‪ 200 kVA‬إلى ‪ 100 kVA‬بمجرد تحسـ ـ ـ ـ ــين معامل القدرة‪.‬‬
‫الحظ أن معامل القدرة ‪ PF‬الجديد (للمصنع‬
‫المكثفات) يساوى تقريبا ‪ .0.79‬حيث‬
‫‪216‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪63‬‬
‫‪P‬‬
‫‪80‬‬
‫= ‪ cos  2 = 0.79 or cos  2‬‬
‫=‬
‫‪= 0.79‬‬
‫‪80‬‬
‫‪S 2 101‬‬
‫= ‪tan  2‬‬
‫‪ 1 - 7 - 3‬الغرامات واحلوافز‬
‫من أجل ذلك أصـ ــبحت شـ ــركات توزيع الكهرباء تفرض غرامة كبيرة على المسـ ــتهلكين الكبار الذين ينخفض‬
‫معامل القدرة لمؤسساتهم عن ‪( 0.92‬كانت في الماضى تساوى ‪ . )0.9‬فعندما يكون معامل القدرة أقل من‬
‫‪ 0.92‬فإن تعريفة تغذية الطاقة تزداد بمقدار‪ ٪0.5‬لكل ‪ 0.01‬انخفاض فى معامل القدرة عن أقل قيمة‬
‫مسموح بها‪ .‬ويمكن حساب تكلفة غرامة معامل القدرة من المعادلة‬
‫𝑦𝑡𝑙𝑎𝑛𝑒𝑃 𝑓𝑜 𝑡𝑠𝑜𝐶 𝑙𝑎𝑢𝑛𝑛𝐴‬
‫𝐹𝑃 ‪0.92 −‬‬
‫𝐸𝐿‬
‫× ‪= 0.005‬‬
‫(𝑓𝑓𝑖𝑟𝑎𝑇 × 𝑛𝑜𝑖𝑡𝑝𝑚𝑢𝑠𝑛𝑜𝐶 𝑙𝑎𝑢𝑛𝑛𝐴 ×‬
‫)‬
‫‪0.01‬‬
‫𝐻𝑊𝑘‬
‫وفى حالة زيادة معامل القدرة عن ‪( 0.92‬ما بين ‪ 0.92‬و ‪ )0.95‬فس ـ ــوف تنخفض التعريفة بمقدار ‪٪0.5‬‬
‫لكل ‪ 0.01‬زيادة فى معامل القدرة أكثر من ‪ 0.92‬ويمكن حسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاب تكلفة حافز (‪ )Bonus‬زيادة معامل‬
‫القدرة من المعادلة (‪ )7-9‬كاآلتى‪:‬‬
‫= ‪Annual cost of bonous‬‬
‫‪P.f - 0.92‬‬
‫‪) x Annual consumption(kwhr) x tariff‬‬
‫‪0.01‬‬
‫( ‪0.005 x‬‬
‫‪ 2 - 7 - 3‬حساب سعة املكثفات املطلوبة‬
‫يمكن من شكل ‪ 2-3‬حساب قيمة ‪ QC‬التي تضاف لتحسين الـ ‪ Power Angle‬من ‪ φ1‬إلى ‪ φ2‬باستخدام‬
‫المعادلة التالية ‪:‬‬
‫‪𝑄𝐶 = 𝑃(tan ∅1 − tan ∅2 ) 𝐸𝑞. 3 − 1‬‬
‫ومنها يمكن حساب قيمة الـ‪ C‬للمكثفات المطلوبة من المعادلة‬
‫𝐶𝑄‬
‫‪𝐸𝑞. 3 − 2‬‬
‫‪𝜔 × 𝑉2‬‬
‫الحظ أن جميع القيم فى المعادلتين السابقتين هى ‪.Per Phase‬‬
‫‪217‬‬
‫=𝐶‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مثال ‪6-3‬‬
‫احدب قيمة اللللللللللللللللل ‪ C‬للمكثل المناسب لتحدين معامل القدرة من ‪ 0.7‬إلى ‪ 0.95‬فى أحد المصانع‬
‫التى قدرتها الجمالية ‪ 500 kW‬وجهد التشغيل ‪.11 kV‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫من قيم الـ ـ ‪ PFs‬نجد أن من ‪ ،Eq 3-1‬وحيث أن ‪ ،φ1 = 45‬و ‪( φ2 = 18‬مستنتجة من قيم الــ ‪)PF‬‬
‫‪500,000‬‬
‫)‪tan 45 − tan 18 = 115 kVAR ( per − phase‬‬
‫‪3‬‬
‫= ‪QC = Ptan 1 − tan  2 ‬‬
‫ومن ‪ Eq. 3-2‬نجد أن سعة المكثف ‪= Per-Phase‬‬
‫)‪QC ( per − phase‬‬
‫‪115000‬‬
‫=‬
‫‪= 9 F‬‬
‫‪2‬‬
‫‪V ‬‬
‫‪(11000 / 3 ) 2  2  50‬‬
‫=‪C‬‬
‫‪ 3 - 7 - 3‬التحسني ب استخدام جداول احلسابات‬
‫يمكن حساب قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ KVAR‬المطلوبة لتحسين معامل القدرة من قيمة معينة منخفضة إلى قيمة محسنة‬
‫باسـ ــتخدام الجدول رقم ‪( 9 -3‬مع مالحظة أن هذا الجدول يصـ ــلح لجميع قيم الجهود س ـ ـواء المنخفضـ ــة أو‬
‫المتوسطة)‪ .‬حيث يمثل العمود األيسر قيمة معامل القدرة قبل التحسين بداللة قيمة ‪ cos‬أو ال ـ ‪ ،tan‬وعليك‬
‫أن تختار واحدا من األعمدة ال أرسـ ــية الموجودة تحت العنوان " ‪" KVAR Rating of Capacitors …..‬‬
‫حسب قيمة معامل القدرة المطلوب الوصول إليها‪ .‬والقيمة الموجودة عند تقاطع القيمتين تمثل ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪kVAR‬‬
‫‪ ،per kW‬بمعنى أنك تحتاج فقط لضربها فى قيمة ال ـ ـ ـ ‪ kW‬لتحصل على سعة المكثفات المطلوبة كما فى‬
‫المثال التالى‪.‬‬
‫‪218‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مثال ‪: 7-3‬‬
‫باستخدام الجداول‪ ،‬احدب اللللللللللللللللللللل ‪ KVAR‬المناسبة للمكثفات المدتخدمة في المصنع المذكور في‬
‫المثال الدلللللابق‪ .‬مصلللللنع قدرته ‪ 500 kW‬ومعامل القدرة له يدلللللاوى ‪ 0.7‬والمطلوب تحدلللللين هذه‬
‫القيمة لتصل إلى ‪)0.95‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫باستخدام الجدول ‪ 9-3‬نحدد قيمة ال ـ ـ ـ ‪ PF‬القديمة (‪ )0.7‬والجديدة (‪ )0.95‬وعند تقاطع القيمتين ستجد‬
‫أن ال ـ ‪ kVAR / kW‬تساوى ‪ 0.692‬وهذا يعنى أن إجمالي ال ـ ‪ kVAR‬المطلوبة تساوى‪:‬‬
‫‪Q = 0.692 x 500 = 346 kVAR‬‬
‫وهذا يعنى أن القدرة ‪ per phase‬تساوى ‪ ،kVAR 115‬وهى نفس القيمة تقريبا المحسوبة بالمعادالت‪.‬‬
‫‪219‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ : 9-3‬تقدير قيم ال ـ ‪ kVAR / kW‬عند تحسين معامل القدرة‬
‫‪ 4 - 7 - 3‬التحسني األتوماتيكى ملعامل القدرة‬
‫نظ ار لتغير األحمال من وقت آلخر فان معامل القدرة ممكن أيضا أن يتغير‪ ،‬و هذا يعني أن قيمة الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪C‬‬
‫التى حسبناها يجب بالتبعية أن تتغير‪ ،‬ومن أهم عيوب استخدام المكثفات ذات سعة ثابتة القيمة أنها تعمل‬
‫على رفع جهد الشبكة الكهربية إلى قيم أعلى من الجهد المقنن في خالل فترات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ no load‬و األحمال‬
‫الخفيفة‪ ،‬كذلك تقل االس ـ ـ ـ ـ ـ ــتفادة من تخفيض الفقد ألن اختيار قدرة المكثفات من هذا النوع يعتمد على قيمة‬
‫ثابتة للقدرة غير الفعالة خالل ساعات اليوم الكامل‪.‬‬
‫ولعالج هذه المشـ ـ ـ ـ ــكلة تزود لوحات التوزيع بمنظومة تحكم في قيمة ‪ C‬المناسـ ـ ـ ـ ــبة ‪Automatic Power‬‬
‫‪ ،APFR ،Factor Regulator‬حيث يكون لدينا مجموعات منفص ـ ــلة من المكثفات يمكن توص ـ ــيلها على‬
‫التوازي بقيم مختلفة حس ـ ـ ـ ــب الحاجة‪ .‬و تتحكم دائرة ‪ APFR‬في فص ـ ـ ـ ــل و تش ـ ـ ـ ــغيل هذه المجموعات على‬
‫مراحل و بالتالي نتحكم في قيمة ال ـ ‪ C‬عند تغير معامل القدرة‪ .‬وفى شكل ‪ 4-3‬نموذجا لهذه اللوحات‪.‬‬
‫‪220‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪4-3‬‬
‫‪ 5 - 7 - 3‬أين توضع املكثفات؟‬
‫هناك عدة اختيارات ألماكن وضع المكثفات‪ ،‬فاالختيار األول أن تركب المكثفات على ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ BB‬العمومى‬
‫للجهد المنخفض كما فى شــكل ‪ ،5-3‬وفى هذه الحالة ســنحقق عدة مكاســب منها تخفيض ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪kVA‬‬
‫‪ Demand‬للمنشــأة‪ ،‬و تجنب الغرامات الناتج ة عن انخفاض ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،PF‬وتخفيف األحمال عن المحول‬
‫العمومى‪ .‬لكن تذكر أن تحسين الــ ‪ PF‬يقلل الــ ‪ kVAR‬المارة فى كافة الكابالت الواقعة قبل المكثفات‪ ،‬أما‬
‫الكابالت التى تقع بعد المكثفات فسيمر بها نفس ال ـ ‪ kVAR‬األصلية وهذا ما يعيب هذا االختيار‪.‬‬
‫‪221‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪5-3‬‬
‫ولعالج هذه المشـ ـ ـ ـ ــكلة يمكن تحريك مكان المكثفات إما لتوضـ ـ ـ ـ ــع على اللوحات العمومية لألحمال كما فى‬
‫ش ـ ـ ــكل ‪ ،6-3‬حيث يتم تخفيف الحمل على الكابالت الرئيس ـ ـ ــية المغذية للوحات العمومية وهذا هو ما يميز‬
‫هذا االختيار الثانى‪ .‬أما إذا أردت أن تخفف األحمال عن كافة الكابالت فعليك أن تضـ ــع المكثفات مباش ـ ـرة‬
‫عند األحمال‪.‬‬
‫شكل ‪6-3‬‬
‫يجب فى جميع األحوال د ارس ـ ـ ـ ــة مزايا تركيب مجموعات المكثفات في المواقع المختارة د ارس ـ ـ ـ ــة اقتص ـ ـ ـ ــادية‬
‫متأنية‪ ،‬من حيث التكاليف الالزمة عند كل حالة والمردود االقتصـ ـ ـ ــادي لتحســ ـ ــين معامل القدرة حســ ـ ــب كل‬
‫موقع آخذين في االعتبار طبيعة األحمال المراد تصــحيح معامل القدرة لها وظروف تشــغيلها بما يحقق أكبر‬
‫‪222‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫فائدة لكل من مؤسـ ـس ــة الكهرباء وللعميل معا لما في ذلك من مدلول اقتص ــادي إيجابي على مس ــتوى الناتج‬
‫القومي بصفة عامة‪.‬‬
‫‪ 6 - 7 - 3‬تأثري الــ ‪Harmonics‬‬
‫هناك بعض المشاكل التى تنتج من وضع المكثفات على التوازى مع األحمال من أجل تحسين ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪،PF‬‬
‫وأخطر هذه المشاكل هى انخفاض معاوقة )‪ (Reactance‬المكثفات ‪ XC‬مع ارتفاع قيمة التردد حيث‬
‫‪1‬‬
‫‪2 f C‬‬
‫= ‪XC‬‬
‫وهذا يعنى أنه كلما ارتفعت قيمة التردد كلما قلت قيمة ‪ ،XC‬وإذا انخفضـ ـ ـ ــت قيمة ‪ XC‬بشـ ـ ـ ــدة فهذا يعنى أن‬
‫المكثفات أصبحت وكأنها ‪ Short Circuit‬مما يؤدى إلى انفجار المكثف‪.‬‬
‫والتيار الطبيعي تردده ‪ 50 Hz‬إذا كان ‪ Pure Sine wave‬وبالطبع هذا غير موجود فى الحياة العملية‬
‫ألنه الشبكات الكهربية تحمل ترددات من مضاعفات ال ـ ـ ـ ـ ‪ 50 Hz‬تعرف بال ـ ـ ـ ـ ‪ ،Harmonics‬وأهم مصادر‬
‫هذه ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Harmonics‬هو األجهزة اإللكترونية التى تحتوى على ‪ SCRs‬أو ‪High-Frequency‬‬
‫‪ ،Switches‬وهذه األجهزة تتسبب فى ظهور ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Harmonics‬مع مالحظة أن المولدات الكهربية أيضا‬
‫ال تنتج ‪.Pure Sine wave‬‬
‫وما يهمنا هنا أن هذه الترددات العالية (‪ )Harmonics‬إذا وجدت بنسب كبيرة مقارنة بالتردد األصلى فإنها‬
‫تتسبب فى انخفاض قيمة الــ ‪ XC‬بدرجة خطيرة كما ذكرنا قد تؤدى إلى حدوث ‪ Short Circuit‬بالمكثفات‪.‬‬
‫ولعالج هذه المش ــكلة يض ــاف ‪ Inductor‬ص ــغير على التوالى مع مجموعة المكثفات كما فى ش ــكل ‪،7-3‬‬
‫وذلك لزيادة قيمة المعاوقة المكافئة ‪ Z‬للتيار المار بالمكثفات‪.‬‬
‫ويمكن أن نستخدم الطول الزائد فى الكابل الواصل لمجموعة المكثفات لتصنيع هذا ال ـ ـ ـ ـ ‪ Inductor‬الصغير‬
‫وذلك بلفه حول قلب ما عدة لفات للحصول على قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Inductance‬المناسبة‪ .‬وهذا الحل البسيط‬
‫يصلح إذا كانت ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Harmonics‬المؤثرة عبارة عن تردد محدد‪ ،‬أما إذا كانت ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Harmonics‬متنوعة‬
‫ومتغيرة من وقت آلخر ففى هذه الحالة سنحتاج لوضع ‪ Active Filter‬على التوازى مع المكثفات‪.‬‬
‫‪223‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪7-3‬‬
‫ملحوظات ‪:‬‬
‫‪ -1‬يجب أن يراعى في مرحلة التص ــميم أن يكون المكثف أو مجموعة المكثفات قادرة على إنتاج قدرة غير‬
‫فعالة (‪ )kVAR‬بنسبة ‪ ٪135‬من القيمة المحسوبة‪ ،‬لتشمل القدرة غير الفعالة اإلضافية التي تصاحب‬
‫الجهود الزائدة نتيجة لظروف التشغيل غير العادية التي تمر بها المنظومة‪.‬‬
‫‪ -2‬يتم اختيار قيمة الجهد المقنن ‪ Rated Voltage‬للمكثف بنسبة ‪ ٪115‬مــن القيـمـة المـتوسطـة للـجـهد‬
‫المعتـاد علــى أساس (‪ ،)Rated voltage r.m.s‬علما بان قيمة القدرة غير الفعالة المطلوبة للتحسين‬
‫تحس ـ ـ ـ ــب عند جهد التش ـ ـ ـ ــغيل وهو ‪ 400‬فولت‪ ،‬كما يمكن زيادة هذه القيمة للجهد إلى ‪ 440‬فولت في‬
‫حالة تبين وجود ‪ Harmonics‬عالية فى الجهود أثناء القياس‪.‬‬
‫‪ -3‬يجب حماية المكثفات بواسطة ‪ CB‬يكون ال ـ ـ ـ ـ ‪ Long-Time-Delay Setting‬له فى حدود ‪1.3 In‬‬
‫بينما يكون ال ـ ـ ـ ‪ Short-Time-Delay Setting‬ال يقل عن ‪ 10 In‬حتى ال يفصل بسبب تيارات ال ـ ـ‬
‫‪ Inrush‬عند البدء‪ .‬علما بأن ‪ In‬تحسب من المعادلة ‪:‬‬
‫‪kVAR‬‬
‫‪3 VL‬‬
‫= ‪In‬‬
‫‪remember : sin  = 1‬‬
‫‪ -4‬أما إذا اس ـ ـ ــتخدمت فيوزات بدال من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CBs‬فيجب أن تكون ذات س ـ ـ ــعة قطع عالية ومحددة‬
‫للتيار(‪ )Current limiting HRC‬ومن الخصـــائص الرئيسـ ــية لها أنها تتحمل الموجات العابرة العالية‬
‫‪224‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الناتجة من تشغيل المكثفات‪ ،‬خاصة إنه عند حدوث ‪ Short‬و انصهار أحد الفيوزات الداخلية المركبة‬
‫على وحدة المكثفات‪ ،‬فسـ ـ ـ ــيحدث ارتفاع في الجهد على مجموعة المكثفات المتصـ ـ ـ ــلة على التوازي مع‬
‫هذا الفيوز‪ ،‬وللحفاظ على المكثفات يجب أن يكون زمن عمل الفيوز صـ ـ ـ ـ ـ ــغي ار جدا بحيث يكون القطع‬
‫سـ ـ ـ ـ ـريعا جدا و ذلك قبل حدوث أى انص ـ ـ ـ ــهار لفيوز آخر بنفس المجموعة و بالتالي ارتفاع متتالي فى‬
‫الجهد‪.‬‬
‫‪ -5‬يتم اختيار ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Contactors‬المستخدمة مع مجموعة مكثفات تحسين معامل القدرة على أس ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاس‬
‫التي ـ ـ ـ ــار المقن ـ ـ ـن العادي (‪ )Rated normal current‬بحيث تكون مصممة على أساس ‪ 1.5‬مرة من‬
‫قيمة التيار المقنن لمجموعة المكثفات‪.‬‬
‫‪ -6‬الجدول ‪ 10-3‬يمكن استخدامه الختي ــــــــــــــــــــار الفيوز والــكابل المناسب حسب ق ـــــــــــــــدرة المكثفات‬
‫(‪ ،)kVAR‬وحسب جهد التشغيل‪.‬‬
‫‪ -7‬وأخي ار نشير إلى أن أهم األحمال التي تحتاج لتحسين معامل القدرة هي المحرك ــــــــــــــــــــــــــــــــــات الحثية‬
‫‪ Induction Motors‬و اللوحات المغذية لدوائر اإلنارة خاصة التى تحتوى على لمبات فلورسنت‪.‬‬
‫‪ -8‬يراعى فى تصميم قدرة المكثفات المطلوبة أن تأخد فى االعتبار ال ــ ــ ‪ reactive power‬المستهلكة فى‬
‫قلب المحول وتحسب طبقا لقدرة المحول‪.‬‬
‫‪ -9‬يراعى وجود ‪ shedding contactor‬يســتخدم لفصــل المكثفات فى حالة تشــغيل مولد الطوارئ لتالفى‬
‫مشكلة ارتفاع الجهد على أطراف المولد‪.‬‬
‫‪225‬‬
‫ تقدير األحمال‬: ‫الفصل الثال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
10-3 ‫جدول‬
OUTPUT
RATED VOLTAGE 230 V,
RATED VOLTAGE 400 V,
VOLTAGE 415 V,
(kVAR)
50 HZ
50 HZ
50 HZ
RATED
CURRENT
FUSE
(A)
CABLE/
(mm2)
RATED
CURRENT
(A)
FUSE
(A)
(A)
CABLE/
(mm2)
RATED
CURRENT
(A)
FUSE
(A)
2.5
6.3
16
2.5
3.6
10
1.5
3.5
10
5
12.6
25
4
7.2
20
2.5
7.0
20
6.67
16.7
35
6
9.6
20
2.5
9.3
20
7.5
19
35
6
10.80
20
2.5
10.4
20
8.33
21
35
6
12
20
2.5
11.6
20
10
25
50
10
14.4
25
4
13.9
25
12.5
31
63
16
18
35
6
17.4
35
15
38
63
16
21.7
35
6
20.9
35
16.7
42
80
25
24.1
50
10
23.2
50
20
50
100
35
28.9
50
10
27.8
50
25
63
125
50
36.1
63
16
34.8
63
30
75
125
50
43.3
80
25
41.7
80
33.3
84
160
70
48.1
80
25
46.3
80
40
100
160
95
57.7
100
35
55.6
100
50
125
250
120
72.2
125
50
69.6
125
60
--
--
--
86.6
160
70
83.5
160
66.7
--
--
--
96.3
160
70
92.8
160
70
--
--
--
101
160
70
97
160
75
--
--
--
108
160
70
104
160
83.3
--
--
--
120
200
95
116
200
100
--
--
--
144
250
120
139
250
226
CA
(m
1
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اجلزء الثانى‪:‬‬
‫دراسة تفصيلية لبعض أمحال القوى‬
‫ف ي هذا الجزء سـ ـ ـ ـ ـ ــنقدم مزيدا من التفاص ـ ـ ـ ـ ـ ــيل حول بعض األحمال (المعدات) التي يكثر اسـ ـ ـ ـ ـ ــتخدامها في‬
‫التركيبات الكهربية‪ .‬وأهم هذه المعدات هي ‪:‬‬
‫‪ -1‬المحركات‬
‫‪ -2‬المضخات‬
‫‪ -3‬التكييفات‬
‫ولسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــت بحاجة إلعادة التذكير هنا إلى بأن هذا الجزء يتعرض فقط للمعلومات التي تفيد في التركيبات‪،‬‬
‫بمعنى أننا لن نتحدث مثال عن تركيب المحرك وال آلية دورانه (فهذا يدرس في كتب اآلالت الكهربية)‪ ،‬إنما‬
‫فقط نتحدث عن كيفية اختيار المحرك المناس ـ ــب لتطبيق معين في التركيبات الكهربية سـ ـ ـواء في المباني أو‬
‫المصانع‪.‬‬
‫‪ 8 - 3‬أساسيات اختيار احملرك املناسب‬
‫سـ ــنكتفى في هذا الجزء من الكتاب بالتعامل مع المحركات في المباني والمصـ ــانع في حالتين‪ :‬إما لرفع ثقل‬
‫رأسيا كما في األوناش والمصاعد‪ ،‬أو لتحريك ثقل أفقيا كما في السيور ‪. Convery Belt‬‬
‫‪227‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫هناك عدة أساليب لحساب قدرة المحرك الكهربي ‪:‬‬
‫األسلوب األول مناسب للديور المتحركة ‪:)Conveyer‬‬
‫في هذا األسلوب يتم حساب القدرة بمعلومية القوى ‪ Forces‬التي تظهر على ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ motor shaft‬نتيجة‬
‫األحمال الميكانيكية المتصـ ـ ـ ــلة بها‪ ،‬و سـ ـ ـ ــنفترض أن ‪ Shaft‬المحرك متصـ ـ ـ ــل ببكرة ‪ Pully‬وأن هذه البكرة‬
‫سيتجمع علي محيطها هذه الـــ ‪ .Forces‬هذه الــ ‪ Forces‬ستسبب حدوث ‪ Torque‬ميكانيكى على البكرة‬
‫قدره‬
‫)‪Torque = Force x Radius (N.m‬‬
‫الحظ أن حســاب عزم المحرك ال يحتاج إلى معرفة الســرعة التي ســيدور بها‪ .‬إنما نحتاج الســرعة فقط حين‬
‫نريد أن نحسب قدرة المحرك‪.‬‬
‫فــإذا كــان المطلوب من المحرك هو القيــام بعمليــة دوران البكرة (بمعنى الحركــة المطلوبــة للحمــل هي حركــة‬
‫دائرية) ففي هذه الحالة تحسب قدرة المحرك بمعلومية سرعة دوران المحرك (‪ )RPM‬طبقا للمعادلة‪:‬‬
‫)𝑀𝑃𝑅(𝜔 × )𝑚 ‪𝑇(𝑁.‬‬
‫‪9.55‬‬
‫= )𝑡𝑡𝑎𝑊(𝑃‬
‫تذكر أن العالقة بين السرعة الدائرية والسرعة الخطية المكافئة تحسب من العالقة‪:‬‬
‫‪𝑉 × 60‬‬
‫𝜋‪2‬‬
‫=𝜔‬
‫أما إذا المطلوب من المحرك هو القيام بتحريك كتلة معينة وزنها )‪(m kg‬لألمام بسرعة )‪( V (m/s‬بمعنى‬
‫الحركة المطلوبة للحمل هي حركة خطية وليست دائرية) ففي هذه الحالة فإن القدرة تحسب مباشرة من‬
‫المعادلة التالية ‪:‬‬
‫)𝑠 ⋰ 𝑚( 𝑉 × )𝑚 ‪𝐹(𝑁.‬‬
‫‪6120‬‬
‫= )𝑡𝑡𝑎𝑊(𝑃‬
‫حيث ‪ F‬أو الـ ـ ‪ T‬سيتم حسابهما بالتفصيل في األجزاء التالية حسب طبيعة المشكلة ‪:‬‬
‫‪228‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫حساب القدرة الالزمة لتحريك ‪Conveyor Belt‬‬
‫المطلوب هنا حساب قدرة محرك متصل بأحد السيور‪ ،‬وهذا السير عليه كتلة )‪ mass (kg‬ويسير خطيا‬
‫بسرعة )‪ ،V(m/s‬وتدور البكرة بسرعة )‪ ،N(RPM‬علما بأن السير مائل بزاوية ‪ ø‬على المحور األفقى كما‬
‫في الشكل‪.‬‬
‫واألسس الرياضية التي يبنى عليها اختيار قدرة المحرك تفهم من تحليل القوى الذى يظهر في الشكل ‪:‬‬
‫من الشكل السابق يمكن أن نستنتج أن لدينا ثالثة أنواع من الــعزوم ‪ Torques‬المؤثرة على البكرة المفترض‬
‫وجودها في نهاية المسـ ـ ـ ــتوى المائل‪ ،‬وبالتالي فنحن نحتاج أن نتغلب على هذه العزوم من خالل عزم مقابل‬
‫بواســطة المحرك‪ .‬بمعنى آخر‪ ،‬أن منظومة الســيور لكى تعمل بصــورة صــحيحة فإن المحرك يحتاج للتغلب‬
‫على القوى المعاكسة التالية‪:‬‬
‫‪ -1‬القوة األولى هى قوة شد في السير نتيجة وزن األشياء المنقولة (‪ )Gravity‬وهذه القوة تساوى‬
‫𝜃𝑛𝑖𝑠 × 𝑔 × 𝑡𝑐𝑒𝑗𝑏𝑜𝑀 = ‪𝐹1‬‬
‫هذه القوة ستسبب عزم عند البكرة قدره ‪:‬‬
‫‪229‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫𝑟 × 𝜃𝑛𝑖𝑠 × 𝑔 × 𝑡𝑐𝑒𝑗𝑏𝑜𝑀 = ‪𝑇1‬‬
‫حيث ‪ r‬هي نصف قطر البكرة‪.‬‬
‫وهذه القوة تسمى أيضا ‪ Gravity Force‬وهى موجودة فقط في السيور المائلة (أو المصاعد‬
‫الرأسية)‪ ،‬أما لو كان السير أفقيا فهى غير موجودة‪.‬‬
‫‪ -2‬القوة الثانية هى قوة شـ ــد في السـ ــير نتيجة االحتكاك ‪ ،Friction Force‬وهذا االحتكاك بالطبع‬
‫يزيد مع زيادة وزن األشـ ـ ـ ـ ـ ــياء المنقولة ويتأثر بالطبع بنوعية السـ ـ ـ ـ ـ ــير والبكرة ومعامل االحتكاك‬
‫بينهما‪ .‬ويمكن اعتبار أن وزن جميع األجزاء المتحركة (الكتلة المنقولة‬
‫وزن الس ـ ــير نفس ـ ــه‬
‫وزن البكرات الصغيرة المساعدة ‪ idlers‬إن وجدت) تنتقل نقطة تأثيرها إلى حافة البكرة الرئيسية‬
‫المركبة على ‪ Motor Shaft‬مسببة هذا االحتكاك وبالتالي منتجة عزم قدره‬
‫𝑟 × 𝑛𝑜𝑖𝑡𝑐𝑖𝑟𝐹𝜇 × 𝑔 × ) 𝑡𝑙𝑒𝑏𝑀 ‪𝑇2 = (𝑀𝑜𝑏𝑗𝑒𝑐𝑡 × 𝑐𝑜𝑠𝜃 +‬‬
‫وهذه القوة موجودة س ـواء كان الســير أفقيا أو أرســيا وبالطبع تكون قيمتها أكبر ما يكون إذا كان‬
‫السير أفقيا‪..‬‬
‫‪ -3‬العزم الثالث المطلوب التغلب عليه هو العزم الناشئ نتيجة القصور الذاتي (الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪. )Inertia‬‬
‫وهذا النوع الثالث يظهر فقط أثناء عملية التسارع فقط‪ ،‬فلو فرضنا أن ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Conveyer‬سيبدأ‬
‫من الص ــفر حتى يص ــل إلى س ــرعته ‪ V‬بعد مثال ‪ 5‬ثوانى‪ ،‬فخالل هذه المدة فقط س ــنحتاج إلى‬
‫تدخل المحرك بعزم ثالث قدره‪:‬‬
‫𝑟 × ‪𝑇3 = 𝐹𝐼𝑛𝑒𝑟𝑡𝑖𝑎 × r = moment of Inertia × acceleration‬‬
‫𝑟 × 𝑎 × 𝐽=‬
‫حيث ‪ J‬هي ال ـ ‪.moment of Inertia‬‬
‫المعادلة السابقة تستخدم لحساب قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Torque‬المطلوب للتغلب على القصور الذاتي‬
‫لكتلة تدور‪ ،‬أما إذا كان المطلوب هو التغلب على القصور الذاتي لجسم يتحرك لألمام وليس‬
‫بطريقة الدوران فإن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Inertia Force, FInertia‬تحسب من معادلة نيوتن المشهورة‬
‫(‪ ،)𝐹𝐼𝑛𝑒𝑟𝑡𝑖𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑠 × acceleration‬وبالتالي تص ـ ـ ـ ــبح قيمة العزم المطلوب للتغلب‬
‫على القصور الذاتي هى‪:‬‬
‫‪230‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫𝑟 × ‪𝑇3 = 𝐹𝐼𝑛𝑒𝑟𝑡𝑖𝑎 × r = 𝑀𝑎𝑠𝑠 × acceleration‬‬
‫وفى كال الحالتين (الدوران أو الحركة لألمام) فإنه ب مجرد الوص ـ ـ ـ ـ ـ ــول إلى الس ـ ـ ـ ـ ـ ــرعة الثابتة‬
‫سيصبح هذا العزم يساوى صفر ألن ال ـ ‪ Acceleration‬وقتها تساوى صفر‪.‬‬
‫مثال‬
‫في الشكل التالى اكتب المعا لة الالزمة لحداب عزم المحرك المطلوب‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫بما أن الس ـ ـ ـ ــير يس ـ ـ ـ ــير أفقيا‪ ،‬إذن فنحن نحتاج عزم من المحرك يكون قاد ار على التغلب على قوتين فقط ‪:‬‬
‫األولى قوة االحتكاك‪ ،‬والثانية للتغلب على القصور الذاتي‪.‬‬
‫𝑟 × ‪𝑇𝑟𝑒𝑞 = 𝑀𝑜𝑏𝑗𝑒𝑐𝑡 × 𝑔 × 𝜇𝐹𝑟𝑖𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 × 𝑟 + 𝑀𝑜𝑏𝑗𝑒𝑐𝑡 × acceleration‬‬
‫𝐷‬
‫)‪× 𝑀𝑜𝑏𝑗𝑒𝑐𝑡 × (𝑔 × 𝜇𝐹𝑟𝑖𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 + acceleration‬‬
‫‪2‬‬
‫= 𝑞𝑒𝑟𝑇‬
‫ملحوظة‪:‬‬
‫‪ -1‬مرة أخرى ‪ ،‬الحظ أن حسـ ـ ــاب عزم المحرك في المعادالت السـ ـ ــابقة ال يحتاج إلى معرفة السـ ـ ــرعة‬
‫التي سيدور بها‪ .‬إنما نحتاج السرعة فقط حين نريد أن نحسب قدرة المحرك‪.‬‬
‫‪ -2‬يتم حساب قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ 𝐽 ‪ moment of Inertia,‬بافتراض أن موضع تأثير جميع الكتل الساكنة‬
‫التي س ـ ـ ــتتحرك في الحالة األولى (الكتلة المنقولة‬
‫وزن الس ـ ـ ــير نفس ـ ـ ــه) موجود على طرف البكرة‬
‫التي نص ـ ــف قطرها ‪ ،r‬وكأن البكرة الس ـ ــاكنة قد زادت كتلتها بمقدار الكتل التي س ـ ــتتحرك‪ ،‬وبالتالي‬
‫يمكن حساب ‪ J‬للبكرة فقط من المعادلة التالية‬
‫‪𝐽 = 0.5 (𝑀𝑜𝑏𝑗𝑒𝑐𝑡 + 𝑀𝑏𝑒𝑙𝑡 + 𝑀𝑃𝑢𝑙𝑙𝑦 ) 𝑟 2‬‬
‫‪231‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وفى ملحق السـ ـ ــيور في نهاية الكتاب مثال منقول من كتالوج شـ ـ ــركة متس ـ ـ ــوبيش ـ ـ ــى وفيه نموذج عملى لهذه‬
‫الحسابات‪.‬‬
‫استخدام الرتوس‬
‫في الغالب تكون ســرعة تحريك األجســام المطلوبة غير كبيرة مقارنة بســرعة المحرك نفســه (تذكر أن العالقة‬
‫‪ ،)𝜔 = 𝑉×60‬كما قد يكون العزم‬
‫بين الس ـ ـ ـ ـ ـ ــرعة الدائرية والس ـ ـ ـ ـ ـ ــرعة الخطية المكافئة تحس ـ ـ ـ ـ ـ ــب من العالقة‪:‬‬
‫𝜋‪2‬‬
‫المطلوب من محرك (مجموع العزوم الثالثة الس ـ ـ ـ ـ ــابقة ‪ )T1+T2+T3‬كبي ار ويحتاج لمحرك ض ـ ـ ـ ـ ــخم‪ ،‬والبديل‬
‫لذلك هو اسـ ـ ـ ـ ــتخدام ‪ Gear Box‬يركب على المحرك‪ .‬وبفرض أن نسـ ـ ـ ـ ــبته تسـ ـ ـ ـ ــاوى مثال ‪( GR:1‬الترس‬
‫الص ـ ـ ـ ـ ـ ــغير يركب دائما على المحرك فيغير س ـ ـ ـ ـ ـ ــرعة المحرك الكبيرة الداخلة على الترس من ‪ ꞷin‬كبيرة إلى‬
‫س ـ ــرعة أص ـ ــغر ‪ ،ꞷout‬ويكبر العزم الص ـ ــغير الخا‬
‫بالمحرك ‪ Tin‬الصـ ـ ـغير إلى عزم أكبر ‪ Tout‬وهو العزم‬
‫المؤثر فعليا على الحمل)‪ ،‬أي أن السرعة والعزم على جانبي ال ـ ‪ Gear Box‬تحسب كالتالى‪:‬‬
‫𝑛𝑖𝑑𝑒𝑒𝑝𝑆‬
‫𝑟𝐺 𝑡𝑢𝑜𝑒𝑢𝑞𝑟𝑜𝑇‬
‫=‬
‫=‬
‫𝑛𝑖𝑒𝑢𝑞𝑟𝑢𝑜𝑇 𝑡𝑢𝑜𝑑𝑒𝑒𝑝𝑆‬
‫‪1‬‬
‫فإذا فرضنا مثال أن العزم المطلوب لتحريك كتلة معينة موضوعة على السير هو ‪ ،100 N.m‬وأن سرعة‬
‫الـ ـ ‪ Conveyer‬مطلوب أال تزيـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــد عن )‪ ،)5 m/s = 48 RPM‬وبفرض أن المحرك المتاح له‬
‫عزم قدره ‪ 10 N.m‬فقط‪ ،‬وسرعته ‪ ،480 RPM‬فعندها يمكن استخدام ‪ Gear Box‬نسبته ‪ 10:1‬فيكون‬
‫مثاليا‪ .‬وبالطبع يمكن تغيير نسبة التروس ‪.‬‬
‫الحظ أنه يمكن إعادة لف المحرك بحيث تصبح عدد األقطاب ‪ No. of Poles‬يساوى ضعف العدد قبل‬
‫اللف وعندها ستنخفض السرعة للنصف ويزداد العزم للضعف‪.‬‬
‫تذكر أن‪:‬‬
‫)𝑀𝑃𝑅(𝜔 × )𝑚 ‪𝑇(𝑁.‬‬
‫‪9.55‬‬
‫= )𝑡𝑡𝑎𝑊(𝑃‬
‫‪232‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مثال عملي‪:‬‬
‫لو كان لدينا مثال جهاز وزنه ثقيل ويراد وضعه فى فاترينة عرض بحيث يدور بسرعة بطيئة أمام الناس ‪،‬‬
‫عن طريق محرك أسفله وبينهما صندوق تروس لخفض السرعة من ‪ 1500 RPM‬إلى‪. 100 RPM‬‬
‫الدؤال‪ :‬كيل نحد قدرة المحرك الالزم لدوران هذا الحمل ؟‬
‫عمليا سيتم تثبيت طارة على عمود صندوق التروس الذى سيديره المحرك ‪ ،‬ويتم تحديد عزم المحرك بضرب‬
‫قيمة الوزن فى ذراع العزم وهو نصف قطر الطارة ‪ ،‬ثم بضرب قيمة العزم فى سرعة دوران‬
‫الطارة المطلوبة نحصل على قدرة المحرك‪.‬‬
‫‪233‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫حساب القدرة الالزمة لتحريك سيارة صغرية (السيارات الكهربية)‬
‫المعادلة العامة لمجموعة القوى المؤثرة على سيارة تتحرك هي ‪:‬‬
‫والجزء األخير يمثل قوة جديدة رابعة تضاف لثالث قوى التي تحدثنا عنها سابقا‪ ،‬وهذه القوة الجديدة خاصة‬
‫بال ـ ‪ ،Air Dragging Force‬ولكن بما أننا فرضنا أن عربة الموقع صغيرة وأنها تتحرك بسرعة غير عالية‬
‫فيمكن إهمال هذا الجزء األخير الخا‬
‫بقوى الهواء المعاكسة (في هذه الحالة فقط وليس على اإلطالق)‪.‬‬
‫وبالتالي تصبح لدينا فقط نفس الثالثة قوى السابقة التى يحتاج المحرك أن يتغلب عليها‪.‬‬
‫الحظ أن إشارة الجزء الثالث والرابع تتغير حسب اتجاه الحركة صعودا وهبوطا‪.‬‬
‫‪234‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪9-3‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫املصاعد الكهربية‬
‫هناك نوعان من المصاعد ‪ :‬المصاعد الهيدروليكية‪ ،‬والمصاعد التقليدية المجرورة بالحبال‪.‬‬
‫‪ 1 - 9 - 3‬املصاعد اهليدروليكية‬
‫يعمل هذا المص ـ ـ ـ ــعد بمكبس مثبت بأس ـ ـ ـ ــفل الكابينة يرفعها أو يخفض ـ ـ ـ ــها هيدروليكيا‪ ،‬وبذلك ال يكون هناك‬
‫احتياج ألســالك شــد كما هو الحال فى مصــاعد الحبال العادية‪ .‬وتكون وســائل األمان والتحكم بســيطة وغير‬
‫معقدة‪ ،‬وهذا النوع من المصــاعد مناســب جدا واقتصــادي فى حالة تحريك الكابينة بســرعات منخفضــة (حتى‬
‫‪1‬م‪/‬ث) لمسـ ـ ــافات غير مرتفعة (حتى ‪ 25‬مت ار) وخاصـ ـ ــة إذا كانت حفرة األسـ ـ ــطوانات الهيدروليكية أسـ ـ ــفل‬
‫الكابينة ال تمثل مشـ ــكلة معمارية‪ .‬و يبين شـ ــكل ‪ 8-3‬التجهيزات المطلوبة للمصـ ــعد الهيدروليكي والعالقات‬
‫بينهم أثناء الهبوط على سبيل المثال‪.‬‬
‫شكل ‪8-3‬‬
‫والمصعد يتكون من ثالثة أجزاء رئيسية‪:‬‬
‫‪ .1‬خزان (لتخزين السوائل)‬
‫‪ .2‬مضخة تشغيل بمحرك كهربائي‪.‬‬
‫‪ .3‬صمام بين األسطوانة والخزان‪.‬‬
‫‪235‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫أثناء الصعود يكون الصمام مغلقا وتقوم المضخة بإجبار السائل على التدفق من الخزان إلى األنبوب الذي‬
‫يؤدي إلى األسطوانة فيتجمع السائل في األسطوانة ويقوم بدفع المكبس إلى األعلى وبالتالي يدفع عربة‬
‫المصعد‪.‬‬
‫وعندما تقترب العربة من األرضية المطلوبة يقوم نظام التحكم بإرسال إشارة إلى المحرك الكهربي إليقاف‬
‫المضخة بشكل تدريجي‪ ،‬وبعد توقف المضخة لن يستطيع السائل الخروج (أي ال يستطيع الرجوع إلى الوراء‬
‫خالل المضخة ألن الصمام ما يزال مغلقا) وتبقى عربة المصعد في مكانها‪.‬‬
‫أما أثناء الهبوط فيقوم نظام التحكم بإرسال إشارة إلى الصمام الذي يعمل بشكل كهربائي فيفتح وعندها‬
‫سيتدفق السائل ويسلك الطريق ذا المقاومة األقل ويعود إلى الخزان‪ ،‬وتقوم وزن العربة والحمولة التي فيها‬
‫بالضغط على المكبس وبالتالي دفع السائل إلى الخزان وتهبط العربة تدريجيا لتتوقف عند الطابق السفلي‬
‫ويقوم بعدها نظام التحكم بإغالق الصمام مرة ثانية‪.‬‬
‫إن الفائدة الرئيسية لألنظمة الهيدروليكية هي قدرتها على مضاعفة نسبة ضغط قوة المضخة لتوليد قوة أقوى‬
‫لرفع عربة المصعد‪ .‬وتذكر هنا مبادئ الهيدروليكا (قانون باسكال)‪:‬‬
‫‪F1 A1‬‬
‫=‬
‫‪F2 A2‬‬
‫وهذا يعنى لو لديك قوة أولى صغيرة على مساحة صغيرة فإنك وحسب قوانين الموائع تستطيع نقل ومضاعفة‬
‫هذه القوة بتغيير المساحة التى تؤثر عليها القوة الثانية كما في شكل ‪ .9-3‬وهى نفس النظرية ونفس القوانين‬
‫التى تفسر لك كيف يمكن بضغطة صغيرة على دواسة الفرامل فى السيارة أن توقف السيارة الضخمة‪.‬‬
‫‪236‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪9-3‬‬
‫والمشكلة فى هذه األنظمة التي تستخدم نظام الحفرة ‪ Hole‬أنه لكي تستطيع عربة المصعد الوصول إلى‬
‫طابق أعلى فأنت تحتاج لجعل المكبس أطول‪ ،‬وهذا يعنى أن تكون األسطوانة أطول بقليل من المكبس‬
‫وتكمن المشكلة بأن كامل تركيب األسطوانة يجب أن يكون موضوعا تحت مكان وقوف المصعد السفلي‬
‫وهذا يعني بأنه يجب الحفر أعمق كلما استهدفت الوصول إلى األعلى (بالطبع لن يكون الحفر بطول االرتفاع‬
‫ألن المكبس مكون من أسطوانات متداخلة في بعضها)‪.‬‬
‫وهناك أنظمة تسمى ‪ Holeless‬بمعنى أن المكبس ال يوضع في حفرة أسفل المصعد بل يوضع بجوار‬
‫المصعد وبنفس ارتفاعه كما في شكل ‪ .10-3‬كما يمكن أن نستخدم أكثر من مكبس كما في الشكل حيث‬
‫يوجد أربعة مكابس هيدروليكية ‪ Hydraulic Pistons‬في األجناب‪.‬‬
‫‪237‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪10-3‬‬
‫ومن العيوب الرئيسية للمصعد الهيدروليكى أن تكلفة التشغيل مرتفعة‪ ،‬فبسبب غياب ثقل الموازنة ‪Counter‬‬
‫‪ - Weight‬كما سنرى فى النوع اآلخر ‪ -‬فإن المصعد يحتاج إلى محرك بقدرة كبيرة لتشغيل مضخة الزيت‪.‬‬
‫‪ 2 - 8 - 3‬املصاعد ال تقليدية‬
‫في حالة المص ـــــــــ ــاعد التقليدية ترتفع وتنخفض كابينة المصعد ‪ - Elevator Car -‬كما فى شكل ‪11-3‬‬
‫بواس ــطة حبال الس ــحب الفوالذية (‪ )3‬الملفوفة حول بكرة تتص ــل بمحرك كهربائي (‪ )2‬تتحكم فيه دائرة تحكم‬
‫(‪ )1‬تحتوي على معالج ‪ Processor‬لبيانات مختلفة تتعلق بالحمل في عربة المصعد‪ ،‬و الطابق المتواجدة‬
‫فيه‪ ،‬و خط سيرها المطلوب‪ ،‬إلخ‪.‬‬
‫وعادة يصـ ـ ـ ـ ــنع حبل المصـ ـ ـ ـ ــعد من مواد فوالذية ملفوفة حول بعضـ ـ ـ ـ ــها وبهذا التركيب القوي فإن حبل واحد‬
‫يسـ ـ ـ ــتطيع دعم وزن عربة المصـ ـ ـ ــعد والثقل الموازي‪ ،‬ولكن المصـ ـ ـ ــاعد تبنى بحبال متعددة (بين األربعة إلى‬
‫الثمانية اعتمادا على سرعة الكابينة وحمولتها‪ ،‬ويتوزع وزن الكابينة بحمولتها بين هذه الحبال بالتساوى‪.‬‬
‫‪238‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ : 3& 2& 1‬المحرك والبكرة وصندوق التحكم‬
‫‪ -4‬الثقل العكسى‬
‫‪ -5‬قضبان التثبيت‬
‫شكل ‪11-3‬‬
‫ويســمى النظام الســابق بنظام التعليق ‪ ،1 : 1 suspension system‬وفيه توضــع البكرة والمحرك ونظام‬
‫التحكم جميعهم في غرفة فوق بئر المصـ ـ ـ ــعد (فوق السـ ـ ـ ــطح)‪ ،‬مع مالحظة أن هناك عدة أنظمة أخرى يتم‬
‫فيها تركيب بكرة وماكينة الجر فى البدروم أسفل بئر المصعد‪ .‬ويتوقف اختيار نظام من آخر حسب حمولة‬
‫المصعد وسرعته وعدد األدوار التى يخدمها‪ ،‬ويرجع فى تفاصيل ذلك للشركات المصنعة‪.‬‬
‫‪239‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وتربط الحبال التي ترفع العربة وتخفض ـ ـ ـ ــها من طرفها اآلخر بثقل (‪ )4‬معلق في الجانب اآلخر من البكرة‪،‬‬
‫ويزن هذا الثقل العكسـ ـ ـ ــي ‪ Counter Weight‬نفس وزن الكابينة مضـ ـ ـ ــافا إليه ‪ 50%‬من أقصـ ـ ـ ــى حمولة‬
‫يس ـ ـ ـ ـ ـ ــمح بها فى المص ـ ـ ـ ـ ـ ــعد‪ ،‬ووظيفته أنه يعمل على تخفيف الحمل الواقع على الموتور‪ ،‬ففي حالة كون‬
‫المقصورة محملة مثال بنسبة ‪ %50‬من حملها الكلي تكون األحمال على طرفي الحبال في حالة توازن تام‪.‬‬
‫ولو أنك تخيلت المص ـ ــعد بدون هذا الثقل وكانت الكابينة فى الدور األرضـ ـ ـي مثال‪ ،‬وأردنا أن نرفعها ألعلى‬
‫فيجب أن يكون عزم المحرك كافيا لرفع الحمل كله‪ ،‬بينما لو كان الثقل العكس ــى موجودا فس ــيخفف ذلك من‬
‫العبء الملقى على المحرك ألن الثقل متجه ألسفل‪ ،‬وهذا يعنى أنه سيساهم فى رفع الكابينة ألعلى‪.‬‬
‫فمثال إذا كان وزن الكابينة بمشتمالتها ‪ 600‬كجم‪ ،‬وكانت الحمولة مثال ‪ 1000‬كجم‪ ،‬فيكون ثقل الموازنة‬
‫فى نظام التعليق ‪ 1 : 1‬مساويا لوزن الكابينة مضافا إليه نصف حمولتها (‪ 1100 =500 600‬كجم)‪،‬‬
‫وفى هذه الحالة يكون المحرك مصمما على تحميل ‪ ٪50‬فقط من الحمولة الكاملة فقط صعودا أو هبوطا‬
‫(يلزم أن يضاف إلى ذلك ‪ ٪10‬زيادة حمولة)‪.‬‬
‫إذن فالغاية من هذا التوازن هو حفظ الطاقة حيث لن تحتاج حركة الكابينة فى الجزء األكبر من مسافة‬
‫المشوار إال إلى التغلب فقط على قوة االحتكاك‪ ،‬ألن الوزن على الجانب اآلخر سيقوم بأغلب العمل‪ .‬ويمكن‬
‫استخدام محرك ‪ DC‬أو ‪ AC‬واألخير (‪ )AC‬هو األكثر استخدما‪.‬‬
‫وتتم المحافظة على الكابينة والثقل الموازن من االهتزاز ذهابا وإيابا بواس ــطة قض ــبان تش ــبه قض ــبان الس ــكك‬
‫الحديدية (‪ )5‬تسـمى سـكة التثبيت ‪ Guide Rails‬وذلك لضـمان سـير الكابينة عليها باسـتقامة‪ .‬ويتم تركيب‬
‫س ـ ــكة التثبيت ‪ Guide Rails‬داخل بئر المص ـ ــعد‪ ،‬وهي عبارة عن زوايا من الحديد تثبت في حوائط البئر‬
‫الخرسانية‪ ،‬ويتم تحريك عربة المصعد على هذه القضبان بواسطة عجالت من الحديد الصلب بحيث يسهل‬
‫الحركة ويحافظ على حركة المقصورة داخل هذه السكك‪.‬‬
‫وكل المصــاعد تقريبا مزودة بما‬
‫الصــدمات ‪ Shock Absorber‬تكون مثبتة بأرضــية بئر المصــعد كما‬
‫في شكل ‪( .12-3‬ماصة صدمات تكون أسفل الكابينة وأخرى أسفل الثقل)‪.‬‬
‫‪240‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪.‬‬
‫شكل ‪12-3‬‬
‫ويتم أيضا تركيب ‪ Sensor‬الوقوف و ‪ Sensor‬التهدئة أعلى الكابينة‪ .‬أما األول فهو يتأثر بمغناطيس‬
‫موضوع على القضبان المعدنية ويكون مثبتا على مسافة معينة قبل نهاية الدور وذلك لوقوف الكابينة عند‬
‫الدور‪ .‬أما ‪ Sensor‬التهدئة فهو مثبت أيضا قبل الدور بمسافة أكبر وذلك للتهدئة قبل وقوف الكابينة فى‬
‫الدور المعين‪.‬‬
‫ويتم تغذية دوائر اإلنارة والتهوية داخل المصعد وكذلك تغذية دوائر التحكم فى فتح وغلق األبواب أوتوماتيكيا‬
‫بواسطة كابل كهربي متحرك ‪ Traveling Cable‬يرتفع وينخفض مع حركة عربة المصعد ويتصل مباشرة‬
‫بغرفة التحكم‪.‬‬
‫ويوجد نظامان للحركة هما‪:‬‬
‫‪ .1‬األول نظام ال ـ ‪ ،A.C‬وفيه تعمل ماكينة المصعد بسرعتين (قصوى وبطيئة) ‪ ،‬حيث يبدأ المصعد‬
‫بالسرعة القصوى ويتوقف علي السرعة البطيئة‪.‬‬
‫‪ .2‬الثانى نظام حركة ‪ ،V.V.V.F‬ويعنى جهد متغير وتردد متغير ‪Variable Voltage Variable‬‬
‫‪ ،Frequency‬وفيه يتم التحكم في سرعة المصعد بتغيير التيار الكهربي الواصل إلى موتور‬
‫‪241‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫المصعد بواسطة جهاز تحكم مصمم لهذا الغرض مما يؤدي إلى حركة تتزايد أو تتناقص تدريجيا‬
‫مما يؤدي إلى عدم شعور مستخدم المصعد بحركة المصعد‪.‬‬
‫‪9-3‬‬
‫التقدير املبدئي لقدرة املصعد‬
‫يتم تحديد القدرة الكهربية للمصاعد فى مرحلة التصميم األولى بمعرفة المعطيات التالية ‪:‬‬
‫‪ .1‬نوع اآلل ــة المس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخ ــدم ــة (ه ــل هى آل ــة ذات تروس ‪ ،Gear Machine‬أم آل ــة ب ــدون تروس‬
‫‪.)Gearless Machine‬‬
‫‪ .2‬عدد المصاعد فى المبنى‪.‬‬
‫‪ .3‬سرعة المصعد متر‪ /‬ثانية‪.‬‬
‫‪ .4‬وزن المصعد مقاسا بالكجم‬
‫‪ .5‬عامل الطلب ‪ :‬وعامل الطلب للمصـ ــاعد يختلف حسـ ــب عدد المصـ ــاعد بالمبنى فهو مثال يسـ ــاوى‬
‫‪ 0.85‬إذا كان لدينا مصـ ـ ــعدان‪ ،‬بينما يسـ ـ ــاوى ‪ 72.0‬إذا كان لدينا أربعة مصـ ـ ــاعد‪ .‬وهذا منطقى‪،‬‬
‫فكلما زادت عدد المصاعد كلما قل الطلب على المصعد‪.‬‬
‫وبمعرفة هذه المعطيات البسيطة يمكننا حساب قدرة المح ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـرك الالزمة للمص ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـعد وذلك باست ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـخدام‬
‫شكل ‪.13-3‬‬
‫‪242‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪13-3‬‬
‫مثال ‪: 8-3‬‬
‫اح دب قدرة موتور مصعد كهربى فى مبنى به ‪ 4‬مصاعد‪ ،‬وسرعة كل منها ال تقل عن ‪ 3‬متر‪/‬ثانية‪،‬‬
‫علما بأن وزن كابينة المصعد واألف ار اخله لن تزيد عن ‪ 1500‬كج ‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫من المنحنيات الموجودة في ش ــكل ‪ ،13-3‬لو رس ــمنا خطا أرس ــيا عند الس ــرعة ‪ 3‬م‪/‬ث حتى يتقاطع مع‬
‫الخط المائل الممثل للوزن ‪ 1500‬كجم ثم نرســم من نقطة التقاطع خطا أفقيا إلى اليســار فســيعطى قيمة‬
‫تقريبية لقدرة المحرك المطلوب بالكيلو وات‪ ،‬وفى هذه الحالة يسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاوى تقريبا ‪Gearless ( 30 kW‬‬
‫‪ .)Machine‬وحيث أن عدد المصـ ـ ـ ـ ــاعد بالمبنى تسـ ـ ـ ـ ــاوى ‪ 4‬فإن معامل الطلب يسـ ـ ـ ـ ــاوى ‪( %72‬طبقا‬
‫للجدول الموجود فى ش ـ ـ ـ ـ ـ ــكل ‪ ،)13-3‬أى نحتاج فقط إلى موتور بقدرة تقريبية (‪22 = )0.72 x 30‬‬
‫‪.kW‬‬
‫‪243‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الحظ من ش ــكل ‪ 13-3‬أن القدرة المطلوبة لآللة ذات التروس ‪ Gear Machine‬تس ــاوى تقريبا ‪37.5‬‬
‫‪ kW‬وهى تزيد عن تلك المطلوبة لآللة بدون تروس‪ ،‬لكنها بالطبع أرخص سع ار‪.‬‬
‫ويتم تحديد سـ ــرعة المصـ ــعد المطلوبة فى المبنى بمعرفة عدد الطوابق التى يخدمها المصـ ــعد المذكور حيث‬
‫أن هناك عالقة وثيقة ما بين ارتفاع المبنى وسرعة المصعد المقترحة كما هو واضح من الجدول ‪. 12-3‬‬
‫مالحظات هامة‪:‬‬
‫‪ .1‬يمكن استخدام ماكينات جر بدون تروس تعمل بالتيار المستمر لتغيير سرعات الجر فى المباني ذات‬
‫االرتفاعات أكبر من ‪ 50‬مت ار وللحمولة الكبيرة حتى ‪ 5000‬كجم وبسرعة ال تقل عن ‪ 2‬م‪/‬ث‪ ،‬وتكون‬
‫قدرة المحرك من ‪ 15 kW‬إلى ‪( 260 kW‬الكود المصرى)‪.‬‬
‫‪ .2‬تستخدم المحركات ‪ 3-Phase Induction Motors‬ذات السرعتين ‪ 1500 /375‬لفة‪/‬الدقيقة مع‬
‫نظام ‪ Microprocessor Control‬مع ثبات التردد‪.‬‬
‫‪ .3‬تستخدم الـ ‪ 3-Phase Induction Motors‬ذات سرعة واحدة ‪ 1500‬لفة‪/‬الدقيقة مع نظام مغير‬
‫التردد والجهد ويستخدم نظام التروس لتحديد سرعة المصعد‪.‬‬
‫‪ 1 - 9 - 3‬تقدير م بسط لقدرة حمرك املصعد‬
‫في هذا األس ــلوب يتم اس ــتنتاج قدرة المحرك بمعلومية الش ــغل الذى يبذله المحرك لتحريك قوة معينة لمس ــافة‬
‫معينة في زمن معين ‪.‬‬
‫‪Work = Force x Distance‬‬
‫‪Power = Work/Time = Force x Distance/time = Force x Speed‬‬
‫في هذه الحالة تكون لدينا قوة ‪ Force‬رأسيا هي وزن الثقل المطلوب رفعه (‪ ،)Mass x Gravity‬ثم‬
‫بمعلومية المسافة ‪ Distance‬المراد رفعها‪ ،‬والمدة الزمنية (‪ )Time‬يمكن حساب السرعة الخطية ثم القدرة‬
‫‪244‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫بالوات‪ .‬الحظ أن السرعة المستخدمة هنا هي السرعة الخطية لحركة الحمل وليس سرعة دوران المحرك‪.‬‬
‫وتكتب المعادلة على الصورة التالية‪: 1‬‬
‫)‪P×75×9.81×s×(1-CF‬‬
‫‪ƞ‬‬
‫=𝑀‬
‫‪Where:‬‬
‫‪is number of passengers in the car.‬‬
‫‪P‬‬
‫‪Average passenger weight (75 Kg/passengers).‬‬
‫‪75‬‬
‫‪9.81 is the acceleration due to gravity‬‬
‫‪is the rated speed‬‬
‫‪S‬‬
‫‪is the counterweight factor (a factor less than 1).‬‬
‫‪CF‬‬
‫‪is the total efficiency of the insulation (taken around 85%).‬‬
‫‪Ƞ‬‬
‫الحظ أن هذه القدرة تتغلب فقط على النوع األول من أنواع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Torques‬الثالثة التي ذكرناها في حالة‬
‫السيور‪ ،‬ولذا تسمى بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Basic Method‬ولم يرد ذكر هنا للنوعين اآلخرين‪ .‬ومعظم شركات المصاعد‬
‫تبدأ التص ـ ــميم بهذه المعادلة لتختار قدرة مبدئية للمحرك‪ ،‬ثم من كتالوج الش ـ ــركة تختار المحرك األقرب لهذه‬
‫القيمة ومنه تعرف قيمة الـــ ‪ ،Torque, Motor inertia, etc‬وفى كتالوج الشركات معادالت تقريبية للتأكد‬
‫من أن هذه القيمة المبدئية للمحرك سـ ــتكون كافية أثناء الب دء للتغلب على ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Inertia‬والتغلب على‬
‫االحتكاك‪.‬‬
‫‪Dr. Lotfy Al-Shrarif, Lift and Escalator motor sizing with calculations and‬‬
‫‪1‬‬
‫‪Examples. Life Report, Feb. 1999.‬‬
‫‪245‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪246‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫واألسلوب اآلخر في التصميم هو استخدام الجدول ‪ ،11-3‬والمطلوب منك فقط أن تحدد سرعة المصعد‬
‫المطلوبة (هناك اختياران لوحدات القياس)‪ ،‬ثم من تحدد قدرة المحرك حسب الوزن المطلوب‪ .‬على سبيل‬
‫المثال لو اخترت السرعة ‪ 1.5 meters/sec‬وكان الوزن ‪ 395‬كجم فيكون المحرك المناسب بقدرة ‪5.6‬‬
‫‪ kW‬بينما لو كانت الحمولة ‪ 1150‬كجم فسيكون المحرك بقدرة ‪ ،7.5 kW‬وهكذا‪.‬‬
‫الحظ أن وزن الكابينة ال نحتاجه في الحسابات ألن ال ـ ‪ Counter Weight‬يعادل (وزنها‬
‫نصف الحمولة)‪،‬‬
‫لذا فنحن ال نحتاج سوى لمحرك يرفع النصف اآلخر من األحمال كما في المعادلة السابقة‪.‬‬
‫جدول ‪11-3‬‬
‫‪ 2 - 9 - 3‬تقدير قدرة حمركات الــ ‪Escalators‬‬
‫أصبحت الساللم الكهربية من األحمال الشائعة السيما فى المطارات ومحطات األنفاق‪ ،‬وهى نسخة معدلة‬
‫من المصاعد‪ .‬وتتمثل آلية السلم المتحرك في دوران زوج من السالسل ‪ Chain‬حول زوجين من التروس‬
‫‪ Gear‬األول في األعلى واآلخر في األسفل‪ ،‬وتدور التروس الموجودة في القمة بواسطة محرك كهربائي‬
‫‪ ،Electric Motor‬مما يساهم بتدوير حلقات السلسلة ثم التركيب المعدني ‪ steps‬الذي يمتد بين الطابقين‪.‬‬
‫‪247‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وبالتالي تعمل السلسلة الدوارة على تحريك سلسلة الدرجات ‪ steps‬ولكن تبقى هذه الدرجات مستوية طوال‬
‫المشوار ثم تطوي على بعضها البعض عند الوصول إلى األعلى أو األسفل لتشكل سطحا مستويا يعود من‬
‫الجانب الداخلي إلى الطرف اآلخر من السلم‪ .‬فعنصر الحركة فى هذه الساللم إذن هو المحرك مع وجود‬
‫منظومة ميكانيكية تسمح بدوران هذه الدرجات الحديدية كما فى شكل ‪.14-3‬‬
‫شكل ‪14-3‬‬
‫وال تكاد تختلف معادلة حساب قدرة المحرك الخا‬
‫بهذه الساللم عن المعادلة الخاصة بالمصاعد سوى‬
‫في أربع مالحظات‪:‬‬
‫• األولى ‪ :‬أن الحمل المرفوع يصعد بزاوية وليس رأسيا وهذا معناه أن المحرك يبذل جهدا أقل بمقدار‬
‫‪.Sin Ɵ‬‬
‫• الثانية ‪ :‬أن عدد األفراد الذين يمكنهم ركوب هذا السلم يحسب بداللة عدد الساللم مضروبا فى ‪ 2‬على‬
‫اعتبار أن أكبر عدد من األفراد يقف على درجة واحدة من درجات السلم هو شخصان‪.‬‬
‫• الثالثة ‪ :‬أن هناك حمل كهربى آخر هو ‪ Handrail‬وهو أيضا حمل ميكانيكى يجب أن يكون المحرك‬
‫األصلى مسئوال عن تغذيته‪ .‬وبالتالى يمكن أن نفهم المعادلة التالية التى تعطى قدرة المحرك بال ـ ‪.kW‬‬
‫‪248‬‬
‫ تقدير األحمال‬: ‫الفصل الثال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ وهذا يعنى أن المحرك سيكون أكبر حجما‬.‫) في المعادلة‬1-CF( ‫• ال يوجد وزن معاكس ولذا لم يظهر‬
.‫من المحركات المستخدمة في المصاعد العادية المكافئة‬
𝑃=
𝑅𝐸
) × sin 𝜃 × 𝑠 + 𝑃𝐻
𝑅𝑠
ƞ𝑠 × ƞ𝐺 × 1000
𝑚×𝑔×𝑛×(
where
P
is the output power required from the motor in kW
m
is the average mass per passenger in kg(usually 75 kg)
g
is the acceleration due to gravity (9.81m/s2)
n
is the number of passengers per step (1, 1.5 or 2)
RE
is the vertical rise of the escalator in meters
RS
is the step rise in meters (usually 0.2 m)

is the angle of inclination of the escalator
S
is the linear speed of the escalator in meters per second (0.5 , 0.65 or 0.75 m/s)
PH
is the power in watts needed to keep handrails moving
Ƞs
is the efficiency of the step band
ȠG
is the efficiency of the gearbox
.‫وفيما يلى مثال محلول على هذه المعادلة‬
249
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مثال ‪9-3‬‬
‫‪10-3‬‬
‫حمددات ال تصميم للمصاعد‬
‫باإلضافة لألسلوب المبسط (الحسابات السريعة) السابق ذكره باستخدام المنحنيات والمعدالت والجداول‬
‫السابقة‪ ،‬فهناك محددات كثيرة تؤثر في التصميم منها ‪:‬‬
‫‪ o‬عدد الطوابق‪.‬‬
‫‪ o‬عدد السكان في كل طابق‪.‬‬
‫‪ o‬استطاعة النقل المطلوبة‪.‬‬
‫‪ o‬طبيعة استعمال المبني‪.‬‬
‫‪ o‬ارتفاع المبنى‪.‬‬
‫‪ o‬عدد المستخدمين في ساعات الذروة‪.‬‬
‫والطريقة التالية تأخذ فى االعتبار هذه العناصر‪ ،‬كما فى الخطوات التالية‪:‬‬
‫‪250‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 10 - 3‬اخل طوة األوىل‪ :‬اختيار سرعة املصعد‪:‬‬
‫يؤثر هذا االختيار على جميع مكونات المصعد حيث تزداد أحجام وأوزان جميع األجزاء وبالتالى تكلفة‬
‫المصعد‪ .‬يفضل دائما زيادة سرعة المصعد بقدر اإلمكان إلنقا‬
‫زمن الصعود أو الهبوط وتحسين سرعة‬
‫تلبية الطلبات لنقل أكبر عدد من الركاب فى وقت مناسب لهذا‪ ،‬يتم اختيار السرعة طبقا لعدد أدوار المبنى‪،‬‬
‫حيث تزداد كلما زاد عدد األدوار طبقا للجدول رقم ‪.12-3‬‬
‫جدول ‪ :12-3‬سرعة المصعد المناسبة حسب عدد أدوار المبنى‬
‫عد أ وار المبنى‬
‫‪2‬‬
‫سرعة المصعد م‪ /‬ثانية)‬
‫‪0.5‬‬
‫‪4-3‬‬
‫‪0.75 - 0.5‬‬
‫‪6-5‬‬
‫‪1.5 -1‬‬
‫‪9-6‬‬
‫‪2 -1.5‬‬
‫‪12 - 10‬‬
‫‪2.5 - 2‬‬
‫‪15 - 13‬‬
‫‪3 - 2.5‬‬
‫أكبر من ‪50‬‬
‫‪8‬‬
‫‪50 - 16‬‬
‫‪5-3‬‬
‫مشاكل األ وار العالية‬
‫للحصول على السرعة العالية مع زيادة عدد األدوار فإن عدد مرات توصيل وفصل المحرك الكهربى تزداد‬
‫بدرجة قد ال يتحملها المحرك‪ ،‬ألن التيار الكهربى بالمحرك خالل فترة البدء ‪ Starting Current‬يكون عاليا‪،‬‬
‫ولذا فإن محرك كل ماكينة يصمم على أن يتحمل تكرار تيار البدء لعدد معين يصل عادة إلى ‪ 180‬مرة فى‬
‫الساعة‪ ،‬وقد يصل فى أفضل األنواع إلى ‪ 240‬مرة ‪ /‬ساعة‪.‬‬
‫ونظ ار ألن أى مصعد يمكن أن يتعرض للتوقف فى أى دور من أدوار المبنى حسب طلبات الركاب‪ ،‬ثم مع‬
‫إعادة تشغيله يتم توصيل المحرك بالمصدر فيسحب تيار البدء العالي‪ ،‬ومع الرغبة فى زيادة سرعة حركة‬
‫‪251‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫المصعد وكثرة عدد األدوار تزداد الحاجة إلنقا‬
‫عدد مرات فصل وتوصيل المحرك للحفاظ عليه من ارتفاع‬
‫درجة الح اررة‪.‬‬
‫عدد الوقفات إلى النصف‪ ،‬وذلك‬
‫واحد هذه الحلول ‪ -‬فى حالة وجود مصعدين بالمبنى ‪ -‬هو أن يتم إنقا‬
‫بجعل أحدهم يتوقف فى األدوار الفردية واآلخر فى األدوار الزوجية‪ .‬وفى حالة تواجد ثالثة مصاعد يتم تقسيم‬
‫األدوار عليها بحيث يتوقف أى مصعد كل ثالثة أدوار‪ ،‬وهذا بالطبع سيؤدى إلى تخفيض عدد مرات الوقف‬
‫واالبتداء لكل مصعد ومن ثم خفض ح اررة المحرك‪.‬‬
‫‪ 2 - 10 - 3‬اخلطوة الثانية ‪ :‬اختيار محولة املصعد‬
‫في هذه الخطوة يتم اختيار عدد المصاعد وحمولة كل مصعد‪ .‬وعموما يفضل اختيار مصعدين صغيرين بدال‬
‫من مصعد واحد بحمولة كبيرة لتحقيق زيادة سرعة تلبية الطلبات ونقل أكبر عدد من الركاب خصوصا فى‬
‫ساعات الذروة‪ .‬أما فى باقى أوقات اليوم فيمكن إيقاف أحد المصعدين بدال من تشغيل المصعد الكبير بحمولة‬
‫خفيفة‪ ،‬فمعلوم أن كفاءة المحرك الكهربى تنخفض مع تقليل التحميل مما يزيد من تكاليف التشغيل‪.‬‬
‫كما يتيح نظام المصعدين سهولة عمل الصيانة بالتبادل بين المصعدين بدال من التوقف التام عن نقل الركاب‬
‫خالل فترة صيانة المصعد الواحد الكبير‪ .‬ورغم زيادة تكلفة المصعدين عن المصعد الكبير عند اإلنشاء فإن‬
‫التوفير فى تكاليف التشغيل للمصعدين يتجاوز هذا الفارق‪.‬‬
‫وتحدد حمولة أى مصعد إما بعدد الركاب أو ما يقابلها من وزن بالكيلو جرام‪ .‬فيما يعرف بالحمولة المقننة‬
‫التى يتم اختيار وشراء المصعد على أساسها كما هو مبين بالجدول رقم ‪.13-3‬‬
‫جدول رقم ‪ : 13-3‬حمــولة المصع ــد المقـ ـ ــابلة لعدد الرك ــاب‬
‫عدد الركاب‬
‫‪4‬‬
‫‪6‬‬
‫‪8‬‬
‫‪10‬‬
‫‪12‬‬
‫‪16‬‬
‫‪20‬‬
‫‪24‬‬
‫الحمولة (كجم)‬
‫‪320‬‬
‫‪480‬‬
‫‪630‬‬
‫‪750‬‬
‫‪900‬‬
‫‪1200‬‬
‫‪1500‬‬
‫‪1800‬‬
‫وتزداد قدرة المحرك الكهربى الرئيسى لماكينة المصعد مع زيادة الحمولة وكذلك تزداد القدرة مع زيادة سرعة‬
‫المصعد‪.‬‬
‫‪252‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 3 - 10 - 3‬حساب استطاعة النقل ‪Transfer Capacity‬‬
‫يتم التعبير عن استطاعة النقل كنسبة مئوية لمعدل التدفق ‪ People flow rate‬من العدد الكلى للسكان‬
‫الذين يستعملون المصعد خالل فترة تساوى خمس دقائق‪ .‬وتتراوح تلك النسبة بين ‪10 %‬و‪ . 25 %‬وإذا لم‬
‫توجد معلومات عن معدل التدفق المتوقع فإنه يمكن افتراض نسبة ‪ 12 %‬للمباني التي تكون فيها بداية‬
‫أوقات دوام السكان مختلفة ونسبة ‪ 17 %‬للمباني التي تكون فيها أوقات دوام السكان موحدة‪ ،‬كما يتم‬
‫افتراض ‪ 10‬متر مربع للشخص الواحد من أجل تقدير إجمالي عدد السكان‪.‬‬
‫مثال ‪:10-3‬‬
‫مبني مكون من ثمانية طوابق ومداحته الصافية ‪ 925‬م‪ 2‬احدب اللل ‪Transfer Capacity‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫عدد السكان (على أساس ‪ 10‬متر مربع ‪/‬شخص) فى األدوار الثمانية=‬
‫‪8 × 925‬‬
‫‪= 740‬‬
‫‪10‬‬
‫نفرض استطاعة النقل للمساكن فى حدود ‪%12‬‬
‫فهذا يعنى أنه مطلوب نقل ‪ 89‬شخص كل ‪ 5‬دقائق‬
‫‪ 4 - 10 - 3‬مثال تطبيقي‬
‫في هذا المثال نفترض البيانات التالية‪:‬‬
‫‪ o‬معدل التدفق في المباني العامة = ‪%25‬‬
‫‪ o‬عدد األشخا‬
‫في المبني ‪ 1500‬شخص‪.‬‬
‫وبالتالى يمكن حساب استطاعة النقل (شخص ‪ 5/‬ق) =‬
‫‪253‬‬
‫=‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪25‬‬
‫‪× 1500 = 375‬‬
‫‪100‬‬
‫=‬
‫وعلي فرض أن ارتفاع المبني ‪ 30‬م‪ ،‬وأن السرعة ‪1‬م‪/‬ث فإنه يمكن حساب زمن شوط الرحلة الواحدة‬
‫للمصعد‬
‫= (‪ 60‬ثانية الرتفاع المبني (صعود‬
‫هبوط (‪،‬‬
‫‪ 30‬ثانية للتحميل = ‪ 90‬ثانية‬
‫وبالتالي يكون لدينا ‪ 3‬رحالت كل ‪ 5‬دقائق في المصعد الواحد‬
‫‪5 × 60‬‬
‫‪≅3‬‬
‫‪90‬‬
‫=‬
‫فإذا فرضنا وجود مصعدين بالمبنى فسيكون لدينا ‪ 6‬رحالت‪ ،‬وبذلك يكون حمل المصعد الواحد =‬
‫‪ 62 =375/6‬شخص في كل رحلة!!‬
‫وهذا يعنى أن المصاعد الموجودة في المبني غير كافية ألنه اليمكن أن تكون حمولة المصعد الواحد‬
‫‪ 62‬شخص !!‪.‬‬
‫فلو افترضنا أن لدينا مصعدين آخرين مع تغير السرعة من ‪1‬م‪/‬ث إلى ‪ 2‬م‪/‬ث وتغيير زمن التحميل‬
‫ليصبح ‪ 15‬ثانية بدال من ‪ 30‬ثانية‪ ،‬فسيصبح‬
‫شوط الرحلة للمصعد = ‪30‬ث (صعود‬
‫هبوط)‬
‫‪15‬ث للتحميل = ‪ 45‬ثانية‬
‫وبالتالي يكون لدينا ‪ 7‬رحالت كل ‪ 5‬دقائق في المصعد الواحد‬
‫‪5 × 60‬‬
‫‪≅7‬‬
‫‪45‬‬
‫=‬
‫وهذا يعنى ‪ 28‬رحلة في المصاعد األربعة (‪ 7‬رحلة * ‪ 4‬مصاعد)‬
‫وبذلك يكون حمل المصعد =‪ 13 =28/375‬شخص في كل رحلة‪.‬‬
‫‪254‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪11-3‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫احلسابات التفصيلي ة لعدد وقدرة املصاعد‬
‫يعتمد تقدير عدد مصاعد الركاب وحمولتها وسرعتها المقررة لمبني معين على خصائص ذلك المبني مثل‪:‬‬
‫‪ .1‬عدد الطوابق‪.‬‬
‫‪ .2‬عدد السكان في كل طابق‪.‬‬
‫‪ .3‬الحمولة المطلوب نقلها‪.‬‬
‫‪ .4‬طبيعة استعمال المبني‪.‬‬
‫‪ .5‬ارتفاع المبنى‪.‬‬
‫‪ .6‬سرعة المصعد‪.‬‬
‫‪ .7‬عدد المصاعد فى المبنى‪.‬‬
‫‪ .8‬معدل جودة الخدمة المطلوبة‪.‬‬
‫ويفضــ ــل الرجوع إلى البرامج الجاهزة ‪ Software Programs‬التى تقدمها الشــ ــركة المصــ ــنعة لتقدير عدد‬
‫وقدرة المصــاعد‪ .‬وســنعرض هنا لنموذج لهذه الحس ــابات‪ .‬وقبل أن نعرض لهذا النموذج ســنعرف أوال بعض‬
‫الرموز التى سيرد ذكرها فى الحسابات الحقا‪.‬‬
‫الرموز المدتخدمة‪:‬‬
‫‪P‬‬
‫هو إجمالي عدد الذين يستخدمون المصعد خالل فترة الذروة من كل األدوار‪.‬‬
‫‪N‬‬
‫أقصى عدد من األفراد داخل كابينة المصعد‪.‬‬
‫‪n‬‬
‫عدد األدوار المسموح بالوقوف فيها خالل ساعات الذروة‪.‬‬
‫‪V‬‬
‫سرعة المصعد‪.‬‬
‫‪P1‬‬
‫هو عدد األشـ ـ ــخا‬
‫المحتمل أن يغادروا المصـ ـ ــعد فى كل رحلة فى الدور األول خالل فترة الذروة‬
‫فقط‪.‬‬
‫‪255‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪P2‬‬
‫هو عدد األش ــخا‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المحتمل أن يغادروا المص ــعد فى كل رحلة فى الدور الثانى خالل فترة الذروة‪.‬‬
‫وهكذا‪.‬‬
‫‪Sn‬‬
‫متوسط عدد مرات التوقف ‪ Stops‬فى الرحلة الواحدة (وقت الذروة) ‪.‬‬
‫‪D‬‬
‫ارتفاع المبنى‪.‬‬
‫‪d‬‬
‫المسافة التى يقطعها المصعد خالل فترة التسارع ‪ Acceleration‬والتباطؤ عند كل توقف‪.‬‬
‫‪Tio‬‬
‫زمن دخول ‪ /‬خروج األفراد للمصعد فى كل توقف (نفرضه = ‪ 10‬ثانية) ‪.‬‬
‫‪Tc-o‬‬
‫زمن فتح ‪/‬غلق األبواب (يمكن فرضه ‪ 4‬ثوانى)‪.‬‬
‫وفيما يلى أهم الخطوات بالترتيب ‪:‬‬
‫‪ .1‬تحديد متوسط عد مرات التوقف خالل الرحلة ‪:Sn‬‬
‫ولتوض ــيح معنى هذا المعامل نفرض مثال أن عدد من األش ــخا‬
‫‪ N‬قد ركبوا المصــعد فى الدور األرضــي‬
‫فى وقت الذروة‪ .‬وبالطبع هناك احتمال أن يغادر عدد من الركاب ‪ P1‬المص ـ ـ ـ ــعد فى الدور األول‪ ،‬وبالمثل‬
‫هناك احتمال أن يقف المصـ ـ ــعد فى الدور الثانى ليغادره عدد آخر يسـ ـ ــاوى ‪ P2‬وهكذا‪ .‬وسـ ـ ــنعتمد هنا على‬
‫نظريــة االحتمــاالت لتقــدير متوس ـ ـ ـ ـ ـ ــط عــدد مرات التوقف ‪ Stops‬فى الرحلــة الواحــدة (خالل وقــت الــذروة)‬
‫وسنرمز له بالرمز ‪ .Sn‬وطبقا لحسابات هذه الشركة فإن ‪ Sn‬يمكن تقديره من المعادلة التالية ‪:‬‬
‫‪N‬‬
‫‪ P − P1  N  P − P2  N‬‬
‫‪ P − Pn  ‬‬
‫‪Sn = n − ‬‬
‫‪ +‬‬
‫‪ + .... + ‬‬
‫‪ ...................3 − 1‬‬
‫‪ P ‬‬
‫‪ P  ‬‬
‫‪ P ‬‬
‫‪ .2‬حدلللاب الزمن الكلى الذى يدلللتغرقه المصلللعد أثناء الحركة ذهابا وإيابا ‪،Total Traveling Time‬‬
‫‪TTT‬‬
‫بالطبع هذا الزمن ال يمكن أن نحص ـ ـ ــل عليه بمجرد قس ـ ـ ــمة ارتفاع المبنى على الس ـ ـ ــرعة‪ ،‬بس ـ ـ ــبب التوقفات‬
‫الكثيرة‪ .‬ولذا يحسب هذا الزمن بمعادلة تقديرية كما يلى ‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫)‪𝑇𝑇𝑇 = (𝑑𝑆𝑛 + 𝐷 + 𝑑 ) … … (3 − 2‬‬
‫𝑉‬
‫‪256‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .3‬حدلللللاب زمن فتح وغلق األبواب فى كل التوقفات ‪ :‬بفرض أن زمن فتح ‪ /‬غلق باب المص ـ ـ ــعد فى كل‬
‫توقف = أربع ثواني‪ ،‬ومن ثم يكون الزمن الكلى لفتح وغلق األبواب =‬
‫‪.Tc-o = Sn x 4‬‬
‫‪)(3-3‬‬
‫‪ .4‬حداب زمن الرحلة الكامل ذهابا وإيابا) ‪RTT ،Round Trip Time‬‬
‫يشمل هذا الزمن كال من ‪:‬‬
‫زمن الذى يستغرقه المصعد أثناء الحركة ‪.TTT ،Total raveling Time‬‬
‫زمن فتح وغلق األبواب فى كل التوقفات‪.‬‬
‫زمن دخول وخروج األشخا‬
‫‪.‬‬
‫باإلضافة إلى ‪ Time Constant‬لألمان (يضاف ‪ 10‬ثوانى على المجموع السابق)‪.‬‬
‫)‪(3 – 4‬‬
‫‪RTT = TTT + Tc-o + Tio x Sn + time constant‬‬
‫‪ .5‬عد الرحالت لكل مصعد خالل فترة الذروة = (زمن فترة الذروة ÷ زمن الرحلة الواحدة)‬
‫‪ .6‬عد األشخاص الذين استخدموا المصعد الواحد خالل فترة الذروة = عدد الرحالت ‪ x‬سعة الكابينة‬
‫‪ .7‬عد المصاعد المطلوبة = (إجمالي عدد المستخدمين ÷ عدد المستخدمين للمصعد الواحد) ‪.‬‬
‫‪ .8‬معامل جو ة الخدمة ‪ : Grade of Service‬تتوقف قيمة هذا المعامل على مجموع قيمتين ‪( :‬متوسط‬
‫زمن االنتظار‬
‫متوسط زمن الرحلة) ‪.‬‬
‫‪ .9‬زمن االنتظار ‪ : WT‬وهو يس ــاوى فى أسـ ـوأ الحاالت زمن الرحلة ذهابا وإيابا (‪،Round Trip Time‬‬
‫‪ )RTT‬مقسوما على عدد المصاعد (‪. )N‬‬
‫)‪WT = RTT ÷ N …………………………………(3-5‬‬
‫متوسط زمن االنتظار = (‪. )WT ÷ 2‬‬
‫متوسط زمن الرحلة = (‪.)RTT ÷ 4‬‬
‫)‪Grade of Service = (WT ÷ 2) + (RTT ÷ 4) ………..(3-6‬‬
‫‪257‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .10‬تقيي معامل جو ة الخدمة ‪:‬‬
‫إذا كانت أقل من ‪ 45‬ثانية‬
‫فالخدمة ممتازة‪.‬‬
‫إذا كانت بين ‪ 55 – 45‬ثانية‬
‫فالخدمة جيدة‪.‬‬
‫إذا كانت بين ‪ 65 – 55‬ثانية‬
‫فالخدمة مقبولة‪.‬‬
‫إذا كانت أكبر من ‪ 65‬ثانية‬
‫فالخدمة سيئة‪.‬‬
‫‪.11‬حداب القدرة الكهربية‬
‫نحســب أوال إجمالي الوزن (الكابينة‬
‫األفراد) ‪ ،‬ثم نعتبر الوزن المكافئ هو نصــف الوزن الســابق على‬
‫اعتبار أن الثقل المســتخدم فى المصــاعد التقليدية يكافئ تقريبا نصــف الوزن على طول مش ـوار الرحلة‪.‬‬
‫وأخي ار نض ــرب الوزن المكافئ فى معامل تقديرى للتحويل مباشـ ـرة إلى القدرة الكهربية بالـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،HP‬وهذا‬
‫المعامل يساوى (‪. )1.5/75‬‬
‫مثال ‪11- 3‬‬
‫مطلوب حس ـ ــاب عدد المص ـ ــاعد المناس ـ ــبة لمس ـ ــتش ـ ــفى مكون من ‪ 5‬أدوار‪ ،‬و ارتفاع المبنى ‪ 20‬متر و‬
‫كابينة المصعد تتسع ل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 10‬أفراد‪ ،‬ومسافة التسارع والتباطؤ فى كل توقف هى متر ونصف‪ ،‬ووزن‬
‫الكابينة ‪ 1000‬كجم‪ ،‬وس ــرعة المص ــعد ‪ .100 m/min‬علما بأن المس ــتش ــفى له فترة ذروة قدرها س ــاعة‬
‫واحدة (ما بين صــالة المغرب وصــالة العشــاء)‪ ،‬ومتوســط إجمالي عدد األفراد الذين يســتخدمون المصــعد‬
‫فى كل دور خالل هذه الساعة كما يلى ‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫الدور‬
‫‪1‬‬
‫عدد األشخا‬
‫‪250 250 250 150 100‬‬
‫الحل ‪:‬‬
‫يمكن من معلومات المسألة تحديد قيم الرموز التالية ‪:‬‬
‫‪258‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪)etc ،P3 = 250 ،P2 = 150 ،P1 = 100( 1000 = P‬‬
‫‪.10 = N‬‬
‫‪.5 = n‬‬
‫‪ 100 V‬متر‪/‬دقيقة‪.‬‬
‫‪ 20 = D‬متر‪.‬‬
‫‪ 1.5 = d‬متر‬
‫‪ 10 = Tio‬ثانية‪.‬‬
‫‪ 4 = Tc-o‬ثوانى‪.‬‬
‫اآلن نبدأ خطوات التصميم بالترتيب كما سبق ‪:‬‬
‫‪ .1‬احسب متوسط عدد التوقفات ‪:Sn‬‬
‫‪ 1000 − 100  10  1000 − 150  10  1000 − 250  10 ‬‬
‫‪S n = 5 − ‬‬
‫‪  = 4.4‬‬
‫‪ +‬‬
‫‪ + 3‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ .2‬احسب زمن ال ـ ‪TTT‬‬
‫)‪2(1.5  4.4 + 20‬‬
‫‪= 0.55 min = 32 sec‬‬
‫‪100‬‬
‫= ‪TTT‬‬
‫‪ .3‬احسب زمن فتح وغلق األبواب‬
‫‪Tc-o = Sn x4 = 4.4 x 4 = 17.6 sec‬‬
‫‪ .4‬احسب زمن الرحلة الكامل ‪RTT‬‬
‫‪RTT = 32 + 17.6 + 10 ×(4.4) + 10 = 103 sec‬‬
‫‪ .5‬عدد الرحالت لكل مصعد خالل فترة الذروة = ‪ 35 = )60 x 60( / 103‬رحلة‪.‬‬
‫‪259‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .6‬عدد األشخا‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫الذين استخدموا المصعد الواحد خالل فترة الذروة = ‪ 350 = 10 x 35‬فرد‪.‬‬
‫‪ .7‬عدد المصاعد المطلوبة = (‪ 3 = )350 ÷ 1000‬مصاعد‪.‬‬
‫‪ .8‬زمن االنتظار = ‪ 34.3 = 3 ÷ 103‬ثانية‪.‬‬
‫‪ .9‬درجة جودة الخدمة = ‪34.3/2‬‬
‫‪( 43 = 103 /4‬الخدمة ممتازة) ‪.‬‬
‫‪ .10‬الوزن الكلى = ‪ 1800 = )80 x 10(+ 1000‬كجم‪( .‬على اعتبار أن وزن الش ـ ـ ـ ـ ـ ــخص الواحد‬
‫يساوى ‪ 80‬كجم‪ ،‬من ثم فإن الوزن المكافئ = ‪ 900‬كجم) ‪.‬‬
‫قدرة المحرك الكهربى بالحصان = ‪ 18 = )1.5/75( x 900‬حصان‪.‬‬
‫‪12-3‬‬
‫طلمبات رفع املياه فى امل باني‬
‫عادة تكون تغذية المياه للمباني المنخفضة (ذات الطابقين أو الثالثة طوابق) من مصـدر مـرفق مياه الشرب‬
‫مباشــ ـ ـرة اعتمادا على ض ـ ـ ــغط الش ـ ـ ــبكة الذى يتراوح فى الغالب بين ‪ 3.5‬بار إلى ‪ 4.8‬بار حسـ ـ ــب المنطقة‬
‫الســكنية‪ ،‬وهو ضــغط عمومى كاف لدفع الماء إلى الصــنابير داخل المنازل ليخرج منها الماء بضــغط يتراوح‬
‫ما بين ‪ 0.35‬بار و ‪ 1.35‬بار‪ ،‬بعد التغلب على االحتكاك فى المواسير والصنابير‪.‬‬
‫أما فى المباني متوســطة االرتفاع حتى ‪ 30‬مت ار (حوالى ‪ 10‬طوابق) فيتم ضــخ الماء من المصــدر الرئيســي‬
‫مباش ـرة (أو من خزان أرضــي بالبدروم يمأل من الشــبكة العمومية تلقائيا) إلى خزان علوى فوق ســطح المبنى‬
‫بواس ـ ـ ـ ـ ـ ــطة ‪ Pump‬كهربية تعمل بمحرك فى حدود ‪ ،7.5 kW‬وتعمل تلقائيا من خالل مفتاح منس ـ ـ ـ ـ ـ ــوب‬
‫(‪ .)Level Switch‬ويوجد عادة طلمبتان أحدهما تعمل والثانية احتياطية‪.‬‬
‫فإذا كان الض ــغط عند األدوار العلوية (أس ــفل الخزان مباشـ ـرة) منخفض ــا‪ ،‬فالبد من اس ــتخدام مض ــخة أخرى‬
‫ص ـ ــغيرة لرفع الض ـ ــغط وتركب بالس ـ ــطح (قدرة حوالى ‪ )1.5 Kw‬مزودة بخزان تمدد (‪)Expansion tank‬‬
‫تعمل تلقائيا وذلك لضمان ضغط أعلى عند هذه األدوار‪.‬‬
‫‪260‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ويمكن تحديد قدرات المحركات حس ـ ــب االرتفاع وكمية المياه من قوانين الهيدروليكا‪ ،‬و تحس ـ ــب قدرة محرك‬
‫الطلمبة (‪ )P‬من المعادلة التالية‪:‬‬
‫‪.Q  H‬‬
‫‪ 0.746 KW‬‬
‫‪75  ‬‬
‫=‪P‬‬
‫حيث‪:‬‬
‫‪:Q‬‬
‫‪:H‬‬
‫معدل التصرف ‪( Flow rate‬م‪/3‬ث)‬
‫المسافة الرأسية الصافية ‪(Hs‬م)‬
‫‪ ،Static Head‬وهى مكافئة للضغط الكلي المطلوب‬
‫توفيره من الطلمبة للتغلب على كافة الفواقد ‪ Losses‬الهيدروليكية من احتكاك وفواقد ثانوية‬
‫في األكواع والمحابس وخالفه ‪.‬‬
‫‪:‬‬
‫الكفاءة (حوالى ‪)٪ 80-70‬‬
‫‪:‬‬
‫الكثافة = (للمياه =‪ 1000‬وللفضالت = ‪ 1200‬كجم‪/‬م‪)3‬‬
‫و تزيد قدرة المحرك بنسبة من ‪ 140‬إلى ‪ 170 %‬من القدرة المطلوبة للمضخة‪.‬‬
‫ويتم رفع مياه الصــرف مع المخلفات والفضــالت من المباني والتى ال يمكن صــرفها تلقائيا بواســطة طلمبات‬
‫خاصـ ــة تقوم برفعها إلى خطوط صـ ــرف المجارى العمومية‪ .‬وتسـ ــتخدم لهذا الغرض طلمبات غاطسـ ــة تعمل‬
‫كهربائيا بطريقة تلقائية‪ .‬ولحساب قدرة الطلمبة تستخدم نفس المعادلة السابقة‪.‬‬
‫ملحوظة‪ :‬أصل هذه المعادلة هو المعادلة المعروفة ‪:‬‬
‫‪𝑚. 𝑔. ℎ 𝑉. 𝜌. 𝑔. ℎ 𝑄. 𝜌. 𝑔. ℎ‬‬
‫=‬
‫=‬
‫𝑒𝑚𝑖𝑡‬
‫𝜂 ‪𝑡𝑖𝑚𝑒.‬‬
‫𝜂‬
‫=𝑃‬
‫‪ 1 - 12 - 3‬طلمبات احلريق‬
‫يمكن أن تستخدم طلمبة منفردة لضخ المياه عند حدوث حريق‪ ،‬فعلى سبيل المثال قد يكون تصرفها حوالى‬
‫‪ 40‬م‪ / 3‬ساعة عند رفع الضغط إلى حوالى ‪ 10‬بار‪ .‬وتكون قدرة محركها الكهربي فى حدود ‪.22 kW‬‬
‫وفى بعض المشــ ـ ـ ـ ــروعات يكون هناك طلمبة تدار بمحرك كهربي وأخرى تدار بواسـ ـ ـ ـ ـ ــطة محرك ديزل يقوم‬
‫تلقائيا عند حدوث حريق‪ ،‬أو فى حالة عدم قيام األولى‪ ،‬أو فى حالة عدم قدرة األولى على رفع ض ـ ـ ـ ـ ـ ــغط‬
‫المياه إلى القيم المطلوبة (تركب حســاســات لقياس الضــغط ‪ Pressure Valves‬فى عدة أماكن) ‪ ،‬وتتولى‬
‫‪261‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫طلمبة جوكى (‪ ) Jokey pump‬إيجاد ض ـ ـ ـ ـ ـ ــغط دائم على طول خط مواس ـ ـ ـ ـ ـ ــير مياه الحريق (‪)Header‬‬
‫الرئيسي‪.‬‬
‫يتم تحديد قدرة المحرك المطلوب للمض ــخة حس ــب الض ــغط المطلوب منها وحس ــب ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Flow rate‬‬
‫المسحوب‪ ،‬طبقا للمعادلة التالية (الحظ أنها مختلفة عن المعادلة السابقة ألننا نريد رفع ضغط الماء)‬
‫‪QP‬‬
‫‪600η‬‬
‫=‪W‬‬
‫حيث‪:‬‬
‫‪W‬‬
‫‪:‬‬
‫القدرة كيلو وات‬
‫الكفاءة (حوالى ‪)٪ 80-70‬‬
‫‪Q‬‬
‫التدفق المطلوب (لتر‪/‬دقيقة) ‪ ،‬ويحسب من الجدول ‪ 15-3‬حسب درجة خطورة الحريق المتوقع‬
‫‪P‬‬
‫الضغط المطلوب عند هذا التدفق‬
‫‪262‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪15-3‬‬
‫‪263‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مثال ‪12-3‬‬
‫فى الحرائق العــاديــة فى المجموعــة األولى للمبــاني التى ارتفــاعهــا من ‪ 30-15‬متر تحتــاج لض ـ ـ ـ ـ ـ ــغط‬
‫‪ ،P=1.9 Par‬ومعدل تدفق ‪ Q=1150‬لتر لكل دقيقة‪ ،‬وبالتالى فقدرة المض ـ ـ ـ ـ ــخة المناس ـ ـ ـ ـ ــبة لمثل هذا‬
‫المبنى (بفرض كفاءة ‪)%60‬‬
‫‪QP‬‬
‫‪1150 × 1.9‬‬
‫=‬
‫‪= 6 kW‬‬
‫‪600E‬‬
‫‪600 × .6‬‬
‫=‪W‬‬
‫وتحدد درجة خطورة الحريق في الجدول السابق طبقا لقيمة ما يعرف ب "حمل الحريق"‪.‬‬
‫‪ 2 - 12 - 3‬تعريف محل احلريق‬
‫هو المحتوى القابل لالحتراق في المكان (أثاث‪ ،‬أوراق‪ ،‬بالسـ ـ ـ ـ ــتيك‪ ،‬إلخ) ويقاس بكمية الطاقة الح اررية التي‬
‫تنطلق من المواد القابلة لالشــتعال بالمبنى لكل وحدة مســاحات ‪ .kJoul/m2‬حيث كل مادة تنتج قد ار معينا‬
‫من الطاقة لكل كجم‪ .‬مثال‬
‫البالستيك ‪ 27750 :‬كيلو جول لكل كجم‬
‫االسفنج ‪ 31500 :‬كيلو جول لكل كجم‬
‫الخشب ‪ 18600‬كيلو جول لكل كجم‬
‫ونظ ار الختالف طبيعة المواد القابلة لالشتعال في المباني فقد اتفق على حساب حمل الحريق مقد ار بالطاقة‬
‫الصادرة من وزن كمية أخشاب مكافئة‪ .‬بمعنى أن حمل الحريق المكافئ =‬
‫(وزن المادة األولى ×قيمتها الح اررية)‬
‫(وزن المادة الثانية ×قيمتها الح اررية) ‪..... ....‬‬
‫مقسوما على (القيمة الح اررية للخشب ‪ x‬المساحة)‪.‬‬
‫مثال ‪13-3‬‬
‫لو فرض أن لدينا مخزن مس ـ ـ ـ ــاحته ‪ 30‬متر مربع‪ ،‬وبه ‪ 400‬كجم بالس ـ ـ ـ ــتيك‪ ،‬و‪ 600‬كجم إس ـ ـ ـ ــفنج‪،‬‬
‫و‪ 250‬كجم خشب‪ ،‬فإن حمل الحريق في هذا المخزن يساوى‬
‫‪264‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪400 × 27750 + 600 × 31500 + 250 × 18600‬‬
‫‪= 62kgm (wood)/m2‬‬
‫‪30 × 18600‬‬
‫=‬
‫الحظ أن ارتفاع قيمة حمل الحريق ال يعنى بأى حال ارتفاع احتمال حدوث حريق‪ ،‬وإنما يعنى فقط إنه لو‬
‫حدث حريق فس ـ ــتكون الطاقة الناتجة كما لو كان لدينا ‪ 62‬كجم خش ـ ــب على كل متر مربع‪ .‬وهناك جداول‬
‫تعتمد على هذه القيمة في تقدير درجة الخطورة في العمود األول من الجدول السابق‪.‬‬
‫‪ 3 - 12 - 3‬معدات التحكم يف الدخان ‪:‬‬
‫ومن المعدات الكهربية المرتبطة بالحريق حمل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Fans‬الخاصة بالتعامل مع دخان الحريق‪ ،‬فمعلوم أن‬
‫هناك أسلوبين للتعامل مع الدخان‪:‬‬
‫‪1- Positive pressure pressurization‬‬
‫وهو نظام تضــغيط ‪ pressurization‬الســاللم بمعنى أن ضــغط الهواء داخل ســلم الطوارئ يكون أعلى من‬
‫ض ـ ـ ــغطه داخل المبنى‪ ،‬وذلك من أجل التأكد أن الدخان لن يدخل إلى س ـ ـ ــلم الطوارئ عند فتح أحد األبواب‬
‫المؤدية إليه‪ ،‬فيتم تركيب‪ smoke fan‬على ساللم الهروب في كل دور تعمل فقط وقت الحريق‪.‬‬
‫‪2- Negative pressure evacuation‬‬
‫في األس ـ ـ ــلوب الثانى يتم س ـ ـ ــحب الدخان عن طريق تركيب ‪ smoke fan‬بكل دور في المبنى تعمل وقت‬
‫الحريق فقط وتقوم بسحب الدخان (شفاط) من الدور الذي به الحريق وطرده‪.‬‬
‫‪13-3‬‬
‫منظومات التكييف‬
‫نظ ار ألن معظم مهندس ـ ـ ـ ـ ـ ــى الكهرباء يتعاملون مع التكييف كرقم رغم إنه يمثل لهم أكبر ح مل فى منظومة‬
‫األحمال فقد رأيت أن أختم هذا الفص ـ ـ ــل ببعض المعلومات اإلض ـ ـ ــافية عن عملية التكييف وأجهزته‪ .‬فعملية‬
‫التكييف هي عملية معالجة الجو المحيط و ذلك بالتحكم بمس ـ ـ ـ ــتوى درجة الح اررة و الرطوبة و حركة الهواء‬
‫داخل المكان المراد تكييفه من أجل الحص ـ ـ ـ ـ ــول على جو مناس ـ ـ ـ ـ ــب يش ـ ـ ـ ـ ــعر الموجود فيه بالراحة و الح اررة‬
‫المناسبة‪.‬‬
‫‪265‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ - 1‬رجة الحرارة‬
‫و هى تشير إلى مدى سخونة أو برودة الجسم أو المادة‪ ،‬فمثال درجة ح اررة الجسم لإلنسان السليم هي ‪°C‬‬
‫‪ ،37‬و عليه مثال عندما تكون درجة الح اررة ‪ 34 °C‬مع نس ـ ـ ــبة رطوبة ‪ % 75‬فإننا نش ـ ـ ــعر بعدم الراحة و‬
‫الضيق‪ ،‬و ذلك ألن الجسم سيجهد للوصول إلى درجة ح اررة تساوي ‪.37 °C‬‬
‫‪ -2‬الرطوبة‬
‫الرطوبة هي العنص ـ ــر الثاني للراحة بعد الح اررة في تص ـ ــميم التكييف حيث انخفاض أو ارتفاع الرطوبة عن‬
‫المعدل الطبيعى له تأثير على اإلنسان و المكان‪ .‬فيشكو اإلنسان عند انخفاض الرطوبة من جفاف الجلد و‬
‫الحنجرة‪ .‬كما أن كبار السن سيجدون مشكلة بالتنفس‪ ،‬هذا غير التأثيرات المتلفة للديكور و األثاث المنزلي‪.‬‬
‫وعند درجة ح اررة ‪ 20 °C‬مثال بدون رطوبة يحس اإلنس ـ ـ ـ ـ ــان بالبرودة‪ ،‬و لكن بوجود نس ـ ـ ـ ـ ــبة رطوبة تكون‬
‫الح اررة عادية و مريحة‪ .‬ومعدل الرطوبة يجب أن يكون بين ‪ %20‬إلى ‪ %50‬حسب المكان و استغالله‪.‬‬
‫‪ -3‬سرعة و كمية الهواء‬
‫ســرعة الهواء هو العنصــر الثالث للراحة في تصــميم التكييف‪ ،‬فزيادة أو نقص ســرعة الهواء يعتبر شــئ غير‬
‫مرغوب فيه‪ .‬وسرعة حركة الهواء المطلوبة يجب أن تكون بين ‪ 15-3‬م ‪ /‬دقيقة حسب المكان و استغالله‪.‬‬
‫‪ 1 - 13 - 3‬الوحدات احلرارية ‪:‬‬
‫‪ .1‬كالوري‪ :‬هي كمية الح اررة الالزمة لرفع ح اررة جرام واحد من الماء درجة سيليزية واحدة‪.‬‬
‫‪ .2‬الوحــدة الح ارريــة البريطــانيــة‪ : BTU‬هي كميــة الح اررة الالزمــة لرفع بــاونــد واحــد من المــاء درجــة‬
‫فهرنهايت واحدة (‪ 252 = 1 BTU‬كالوري)‪.‬‬
‫‪ .3‬طن التبريد ‪ :‬هي الوحدة التي تدل على القدرة التبريدية‪( ،‬يمثل طن التبريد معدل التبريد الناتج عن‬
‫ذوبان طن من الجليد‪ ،‬خالل ‪ 24‬ساعة‪ ،‬و طن التبريد الواحد يساوى ‪. )12000 BTU‬‬
‫ويمكن التحقق تفصيليا من ذلك بالخطوات التالية‪:‬‬
‫‪– 1 ton (US)=2000 lb‬‬
‫‪– Latent heat of melting of ice=144 Btu/lb‬‬
‫‪– 1 day=24 hours‬‬
‫‪– 1 TR=(2000 lb x 144 Btu/lb) / 24 hrs = 12 ،000 Btu/hr‬‬
‫‪266‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وسعات التبريد القياسية بالسوق تقدر بالطن‪ -‬تبريد كما يلى‪:‬‬
‫‪BTU/Hr 12000‬‬
‫= ‪ 1‬طن تبريد‬
‫‪BTU/Hr 18000‬‬
‫= ‪ 1.5‬طن تبريد‬
‫‪BTU/Hr 27000‬‬
‫= ‪ 2.25‬طن تبريد‬
‫‪BTU/Hr 45000‬‬
‫= ‪ 3.75‬طن تبريد‪.‬‬
‫‪BTU/Hr 24000‬‬
‫‪BTU/Hr 36000‬‬
‫= ‪ 2‬طن تبريد‬
‫= ‪ 3‬طن تبريد‬
‫‪ 2 - 13 - 3‬خطوات حساب محل التكييف‬
‫وتقوم فكرة معظم القوانين المســتخدمة فى حســابات التكييف على قياس الكميات الح اررية (محســوبة بوحدات‬
‫‪ BTU/hr‬أو ‪ )British Thermal Unit‬المتولدة داخل المبنى من األشخا‬
‫و األجهزة و وحدات اإلنارة‪،‬‬
‫وأيضــا حســاب كمية الح اررة الداخلة إلى المبنى من البيئة الخارجية عن طريق اإلشــعاع الشــمســى من خالل‬
‫النوافذ واألبواب والحوائط واألسقف‪ .‬ويجب أن تؤخذ النقاط التالية في االعتبار‪:‬‬
‫‪ .1‬يتم احتساب الكمية المطلوبة بعد دراسة مساحة المكان‪ ،‬و معرفة ما إذا كان المبنى المراد تكييفه معزوال‬
‫ح ارريا أم ال‪ ،‬فإذا لم يكن معزوال فإن الكمية المطلوبة لتبريد (أو التدفئة فى البالد الباردة) تزيد بنس ـ ـ ـ ـ ـ ــبة‬
‫‪ %30- %25‬عن المبنى المعزول‪.‬‬
‫‪ .2‬يجب على المهندس المعماري المصـ ـ ــمم أن يراعى توجيه البيت االتجاه الذي يسـ ـ ــاعد على تقليل أحمال‬
‫التكييف‪ ،‬وذلك بتقليل أو معالجة الفتحات في الواجهات المعرضة للشمس‪.‬‬
‫‪ .3‬ينظر عند تقدير كمية التبريد إلى الطوابق كل على حدة‪ ،‬حيث الس ـ ـ ــرداب (البدروم) على س ـ ـ ــبيل المثال‬
‫يحتاج إلى كمية تبريد تقل بنسبة ‪ %45‬عن الدور األخير المعرض للشمس‪.‬‬
‫‪ .4‬يجب أيضـ ــا أخذ طريقة اسـ ــتعمال المكان باالعتبار عند تقدير كمية التكييف‪ ،‬فمثال الديوانية المنفص ـ ــلة‬
‫عن المنزل (مكان مخص ـ ـ ــص للض ـ ـ ــيوف في الخليج) تحتاج إلى كمية تبريد تزيد بمقدار الض ـ ـ ــعف عن‬
‫الغرفة التي تس ـ ـ ـ ــتعمل على أنها غرفة نوم بنفس المس ـ ـ ـ ــاحة‪ .‬كما أن الغرفة التي تحتوي على مص ـ ـ ـ ــادر‬
‫ح اررية (على س ـ ـ ـ ـ ـ ــبيل المثال أفران أو أجهزة كهربية كثيرة) فإنها تحتاج إلى كمية تبريد أكبر تبعا للحمل‬
‫اإلضافي الموجود بها‪.‬‬
‫‪267‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .5‬يتم غالبا تحديد أماكن و نوع ومقاس ـ ــات مخارج الهواء بالتنس ـ ــيق مع الديكور و نقاط اإلض ـ ــاءة الكهربية‬
‫المطلوبة‪ ،‬كما يتم تحديد س ـ ـ ــرعات الهواء داخل مجاري الهواء (‪ )Ducts‬و عند المخارج‪ .‬و التي يجب‬
‫أال تتخطى السرعات المصرح بها فى البيوت السكنية حتى ال تسبب إزعاج أثناء االستخدام‪.‬‬
‫‪ .6‬أخي ار‪ ،‬يجب أن يتم التنس ــيق بين المخططات اإلنش ــائية والمخططات المعمارية حتى ال تتعارض مجاري‬
‫الهواء مع الكمرات و األعمدة و الجدران للمنزل المراد تكييفه‪.‬‬
‫وبعد أن ننتهي من تجميع كل الكميات الح اررية بوحدات ال ــ ـ ـ ـ ـ ‪ BTU/Hr‬أو بوحدات بال ــ ـ ـ ـ ـ "طن تبريد" (طن‬
‫التبريد = ‪ )12000 BTU/Hr‬فإننا نقوم بترجمتها بعد ذلك إلى قدرة كهربية بوحدات ال ـ ـ ـ ـ ‪ kW‬بالضرب فى‬
‫ثابت معين تتراوح قيمته بين ‪ 1.17‬إلى ‪ 2.5‬لكل طن تبريد وذلك حسب نظام التكييف المستخدم‪.‬‬
‫وقيمة هذا الثابت تتوقف على جودة تصنيع جهاز التكييف‪ ،‬فكلما كانت صناعته أجود كلما كان هذا الثابت‬
‫أصـ ـ ـ ـ ــغر‪ ،‬ومن ثم يجب عليك عند ش ـ ـ ـ ـ ـراء جهاز تكييف أن تتعرف على هذا الثابت أوال‪ ،‬فربما يكون هناك‬
‫جهاز أغلى بألف جنيه مثال من جهاز آخر‪ ،‬لكن ثابت التحويل له أص ـ ـ ـ ـ ـ ــغر بكثير من الجهاز األرخص‪،‬‬
‫فعندها ال تتردد فى شـ ـ ـراء األغلى أل ن ما ســ ــتوفره عند الش ـ ـ ـراء ســ ــتدفع أضـ ـ ــعافه من خالل فواتير الكهرباء‬
‫المرتفعة شهريا‪.‬‬
‫مثال ‪14-3‬‬
‫قــارن بين تكلفــة جهــازي تكييف قــدرة كــل منهمــا ‪ 7‬طن‪ -‬تبريــد‪ ،‬األول أغلى من الثــانى بمقــدار ‪1000‬‬
‫جنيه‪ ،‬ومعامل التحويل له (‪ )Kw/Ton‬يساوى ‪ ،1.1‬بينما معامل التحويل لألرخص يساوى ‪ .2.5‬علما‬
‫بأن كل جهاز منهما سيعمل لمدة ‪ 8‬ساعات يوميا‪ .‬اعتبر سعر ال ـ ‪ KWH‬يساوى ‪ 90‬قرش‪.‬‬
‫الحل ‪:‬‬
‫استهالك الكهرباء للجهاز األول (األغلى سع ار) خالل شهر ‪:‬‬
‫‪7 x 1.1 x 8 x 30 = 1848 kWh‬‬
‫استهالك الكهرباء للجهاز الثانى (األرخص) خالل شهر ‪:‬‬
‫‪268‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪7 x 2.5 x 8 x 30 = 4200 kWh‬‬
‫الفرق فى تكلفة االستهالك خالل شهر =‬
‫‪(4200 – 1848) x 0.9 = 2116 LE‬‬
‫واض ــح اآلن إنه فى خالل ش ــهر واحد أثبت الجهاز األغلى س ــع ار إنه األوفر‪ .‬فرغم أنك وفرت ‪ 1000‬جنيه‬
‫عند الشراء لكنك دفعت فاتورة أول شهر أعلى بمقدار ‪ 2000‬جنيه تقريبا‪.‬‬
‫وربما ال يعرف البائع قيمة هذا المعامل‪ ،‬لكنك يمكن أن تدخل إلى موقع الشـ ـ ـ ـ ـ ــركة المصـ ـ ـ ـ ـ ــنعة للتعرف من‬
‫خالل الكتالوج الفنى للجهاز على قيمة هذا المعامل‪ .‬وقديما قالوا ‪ " :‬الغالى ثمنه فيه " !!‪.‬‬
‫‪ 3 - 13 - 3‬ماذا يقصد بالـــ ‪ SEER‬؟‬
‫من المهم عند شراء جهاز تكييف أن تسأل عن قيمة الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ SEER‬لهذا الجهاز أو ذاك‪ .‬وهو مؤشر على‬
‫كفــاءة الجهــاز عبــارة عن رقم تتراوح قيمتــه بين ‪ ،26-13‬وكلمــا كــانــت القيمــة أعلى كــان ذلــك أكثر كفــاءة‪.‬‬
‫وبالطبع سيكون أعلى سع ار‪.‬‬
‫والجدول ‪ 16-3‬يعطى مقارنة بين التكلفة الســنوية لتشــغيل عدة أجهزة لهم ‪ SEER‬مختلفة‪ .‬والمقارنة مبنية‬
‫على سعر ‪ kWH‬هو ‪ 9‬سنت ومدة التشغيل ‪ 2000‬ساعة‪.‬‬
‫‪269‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪16-3‬‬
‫مثال ‪15-3‬‬
‫قارن بين التكلفة السنوية لتشغيل جهازى تكييف قدرة كل منهما ‪ 3‬طن واألول له معامل ‪SEER=10‬‬
‫والثانى له معامل ‪.SEER=20‬‬
‫‪000BTUs x ((.09cents/1000Watts) x ,3 ton 10 SEER system (36‬‬
‫‪2000hrs))/10SEER= $648 per year cooling cost.‬‬
‫قارن ذلك بالبديل التالى‬
‫‪000BTUs x ((.09cents/1000Watts) x ,3 ton 20 SEER system (36‬‬
‫‪2000hrs))/20SEER= $324 per year cooling cost.‬‬
‫‪ 4 - 13 - 3‬مكونات منظومة التربيد‬
‫تحتوى منظومة التبريد على األجهزة الرئيسية التالية‪:‬‬
‫‪270‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -1‬المكثل ‪Condenser‬‬
‫يركب المكثف خارج المكان المراد تبريده‪ ،‬و هو مبادل حراري يفقد فيه وسيط التبريد (غاز الفريون مثال)‬
‫كمية من الح اررة بمساعدة وسط مبرد (ماء أو هواء) لكي يتحول وسيط التبريد المضغوط إلى سائل (عملية‬
‫تكثيف غاز التبريد) ‪ .‬ويعرف تجاريا باسم السربنتينة‪ ،‬هو عبارة عن مواسير نحاس وحولها زعانف من‬
‫األلومنيوم وتسمي ‪ Copper Tubes Aluminum Fins‬ويمر الفريون في هذه المواسير النحاس عندما‬
‫يكون ذو درجة ح اررة عالية ويمر عليها الهواء فيتم انتقال الح اررة بين الهواء والفريون فيتم تسخين الهواء‬
‫وتوزيعه علي الزعانف ‪ Fins‬وطرد الهواء الساخن إلى الخارج مما يقلل من درجة ح اررة الفريون القائم بعملية‬
‫التبريد ويخرج الفريون في صورة سائل‪.‬‬
‫وتوجد من المكثفات أنواع عديدة منها الهوائى سواء بمروحة أو بدون‪ ،‬وكذلك المكثف المائى كما فى ال ـ‬
‫‪ ،Chillers‬وكما فى السيارات‪.‬‬
‫‪ -2‬المبخر ‪Evaporator‬‬
‫هو مبادل حراري يركب داخل المكان المراد تبريده‪ ،‬وتتم فيه عملية تحويل سـ ــائل التبريد إلى غاز بواسـ ــطة‬
‫امتصـ ــاصـ ــه للح اررة من المكان المراد تبريده (عملية تبخير سـ ــائل التبريد) ‪ .‬وهو عبارة عن مواسـ ــير نحاس‬
‫وحولها زعانف من األلومنيوم وتسـ ــمي ‪ Copper Tubes Aluminum Fins‬أيضـ ــا" مثل ‪Condenser‬‬
‫ويمر الفريون في هذه المواسـ ــير النحاس فيجعل درجة حرارتها منخفضـ ــة‪ ،‬ويمر الهواء المراد تبريده الذي تم‬
‫سـ ــحبه من الغرفة علي مواسـ ــير الفريون المبردة ويتم توزيعه علي ‪ Fins‬مما يزيد من مسـ ــاحة سـ ــطح انتقال‬
‫الح اررة بين الهواء ومواسـ ـ ـ ـ ــير الفريون‪ .‬الحظ أن هناك قطرات من الماء تتكثف حول هذه المواسـ ـ ـ ـ ــير داخل‬
‫الغرفة تماما كما تتكثف قطرات الماء حول كوب مثلج‪ .‬وهذه القطرات المتكثفة تتجمع فى وعاء ص ـ ـ ـ ـ ـ ــرف‬
‫ينتهى بخرطوم لنقل هذا الماء خارج البيت وهذا هو الســبب فى ســقوط قطرات ماء عليك أثناء مرورك تحت‬
‫مكيف ما‪.‬‬
‫وهناك أيض ـ ـ ـ ـ ـ ــا المبخر المائي ‪ CHILLER‬ويس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم في أجهزة التكييف المركزي الكبيرة‪ ،‬حيث يتم نقل‬
‫البرودة بالماء إلى المكان المراد تكييفه عن طريق دائرة بمض ـ ـ ـ ـ ـ ــخة للماء و هذه الطريقة تكون أكفأ من نقل‬
‫البرودة بالهواء ولكنها أكثر تكلفة‪.‬‬
‫‪271‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -3‬الضاغط ‪Compressor‬‬
‫وظيفته زيادة ضـ ــغط وسـ ــيط التبريد و هو في الحالة الغازية و دفعه إلى باقي أجزاء دورة التبريد‪ .‬أما سـ ــبب‬
‫رفع ضغط غاز التبريد في المكثف فيرجع إلى الرغبة في رفع درجة غليان سائل التبريد و التي تعادل درجة‬
‫تكثيفه‪ ،‬حيث أنه كلما زاد الضغط كلما زادت درجة الغليان (تذكر ‪، )PV=nRT or PV= const × T :‬‬
‫و كلما قل الض ــغط كلما قلت درجة الغليان‪ ،‬ونحن نقوم برفع درجة الغليان لكي تكون أعلى من درجة ح اررة‬
‫الجو‪ ،‬و بالتالي نس ـ ـ ـ ـ ـ ــتطيع أن نس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم الهواء الجوي كمبرد تنتقل إليه كمية من ح اررة غاز التبريد التي‬
‫اكتســبها في المبخر‪ ،‬ثم نقوم بتقليل الضــغط في المبخر بواســطة صــمام التمدد لكي تقل درجة غليان ســائل‬
‫التبريـد إلى درجـة ح اررة تكون أقـل من درجـة ح اررة المكـان المراد تبريـده‪ ،‬و بـالتـالي تنتقـل كميـة من الح اررة‬
‫لسائل التبريد من المكان المراد تبريده فيبرد و التي سوف يفقدها سائل التبريد بعد ذلك في المكثف‪.‬‬
‫‪ -4‬صمام التمد ‪Expansion Valve‬‬
‫وظيفته إجراء خفض مفاجئ في ضــغط وســيط التبريد من أجل تســهيل عملية تحويله من الحالة الســائلة إلى‬
‫الحالة الغازية في المبخر‪ .‬أى يمر به الفريون الس ـ ـ ـ ـ ــائل ويخرج منه في ص ـ ـ ـ ـ ــورة رذاذ ‪ Spray‬نتيجة عملية‬
‫الخنق ‪ ،Throttling‬ويكون الفريون الخارج له درجة ح اررة منخفض ــة وض ــغط منخفض‪ .‬وفى ش ــكل ‪15-3‬‬
‫أحد أشكال هذه الصمامات‪.‬‬
‫شكل ‪15-3‬‬
‫‪272‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -5‬وسيط التبريد ‪Coolant‬‬
‫هو الوسـ ـ ــيط الذي يقوم بامتصـ ـ ــا‬
‫كمية معينة من الح اررة من داخل المكان المراد تبريده (أثناء مروره في‬
‫المبخر) ثم يفقدها خارج المكان المراد تبريده (أثناء مروره في المكثف) ‪ .‬وهناك أنواع من سوائل التبريد مثل‬
‫فريون ‪ .1222 ،512 ،502‬و في الفترة األخيرة اعتمدت أنواع من السوائل التي ال تؤثر في طبقة األوزون‬
‫و منها فريون ‪.1340 – 123‬‬
‫‪ 5 - 13 - 3‬طريقة عمل املكيف‬
‫أساس عملية التبريد هي استغالل الفرق في كميات الح اررة الناتجة عن عمليتي التبخير و التكثيف للسوائل‪،‬‬
‫فكل سـ ــائل عندما يتبخر يحتاج إلى اكتسـ ــاب كمية من الح اررة تسـ ــاعد على عملية تبخره‪ .‬و في هذه الحالة‬
‫نسـ ـ ــتطيع أن نحصـ ـ ــل على تلك الكمية من المكان المراد تبريده‪ ،‬بينما في عملية التكثيف يكون غاز التبريد‬
‫في حاجة إلى أن يفقد كمية الح اررة التي اكتس ــبها‪ ،‬و نس ــتطيع أن نفقد كمية الح اررة هذه بواس ــطة أي وس ــط‬
‫مبرد سواء هواء أو الماء أو أية وسيلة أخرى‪.‬‬
‫و تبدأ دورة التبريد (ش ـ ــكل ‪ )16-3‬من الض ـ ــاغط ‪ Compressor‬حيث يقوم بعملية زيادة ض ـ ــغط الغاز و‬
‫دفعه داخل الجهاز ثم ينتقل غاز التبريد إلى المكثف الذي عادة يكون خارج المبنى حيث يتكثف الغاز و‬
‫يتحول إلى سائل بسبب فقده كمية الح اررة التي ينقلها إلى الوسط المبرد سواء كان الهواء الجوي أو الماء أو‬
‫أي وس ـ ـ ـ ــط آخر‪ ،‬بعدها ينتقل س ـ ـ ـ ــائل التبريد إلى ص ـ ـ ـ ــمام التمدد حيث يتعرض إلى تمدد فجائي يؤدي إلى‬
‫انخفاض في ضـ ـ ـ ـ ـ ــغطه‪ ،‬ثم ينتقل السـ ـ ـ ـ ـ ــائل بعد ذلك إلى المبخر‪ ،‬و عادة يكون داخل المبنى‪ ،‬حيث يتبخر‬
‫بسبب اكتسابه كمية من الح اررة من المكان الموجود فيه‪ ،‬و يؤدي ذلك إلى تقليل درجة ح اررة المكان المراد‬
‫تبريده‪ ،‬ثم يرجع الغاز إلى الضاغط مرة أخرى لكي تتكرر الدورة‪.‬‬
‫‪273‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪16-3‬‬
‫‪14-3‬‬
‫أنواع أجهزة التكييف‬
‫‪ 1 - 14 - 3‬مكيف الشباك ‪Window‬‬
‫فكرة عمل هذا النوع ال تختلف شيئا عما شرحناه فى الجزء السابق‪ ،‬لكن األجزاء التى سبق الحديث عنها‬
‫تكون موجودة جميعا داخل وحدة واحدة كما فى شكل ‪.17-3‬‬
‫‪274‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪17-3‬‬
‫وهذا النوع صغير الحجم‪ ،‬سهل الصيانة‪ ،‬ال يحتاج إلى أي توصيالت خارجية‪ ،‬ولكن يحتاج لعمل فتحة‬
‫في الحائط الخارجي بمقياس ‪ 80 x 60‬سم تقريبا لتركيب الجهاز فيها‪.‬‬
‫ومن مميزاته إنه يعتبر أرخص أنواع المكيفات كما يتميز بسهولة‬
‫التخلص من المياه المتكثفة بواسطة ‪ Condenser‬وذلك عن طريق‬
‫توصيل خرطوم‪.‬‬
‫ولكن من عيوبه إنه عالي الضوضاء وغير جذاب ويحتاج لدخول الفنى‬
‫لكل غرفة عند الصيانة‪ ،‬واألهم من ذلك أن كفاءته منخفضة نسبيا" كما‬
‫أن له حدود تبريدية تصل إلى ‪ BTU 24000‬فقط أى ال يستخدم مع األحمال الكبيرة‪.‬‬
‫‪ 2 - 14 - 3‬التكييف املنفصل ‪Split‬‬
‫هذا النوع يمتاز بس ـ ـ ــهولة التركيب فهو يتكون من وحدتين منفص ـ ـ ــلتين ولذلك تس ـ ـ ــمي الوحدات المنفص ـ ـ ــلة‬
‫فإحداهما تركب داخل الحجرة واألخرى تركب بالخارج كما في شـ ـ ـ ــكل ‪ 18-3‬مع نفس دورة التبريد السـ ـ ـ ــابقة‬
‫دون تغيير‪.‬‬
‫‪275‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪18-3‬‬
‫وألن الضاغط ‪ Compressor‬موجود خارج الغرفة فإننا ال نسمع الضجيج الذي ينتجه‪ ،‬كما أنه ال يشوه‬
‫مظهر الجدار ألنه لم يعد يحتل ثقبا كبي ار في الجدار كما في السابق‪.‬‬
‫والوح ــدات ال ــداخلي ــة (تس ـ ـ ـ ـ ـ ــمي ‪ )Indoor Unit‬تتكون من المبخر‬
‫‪ Evaporator‬والمروحــة والفلتر الخــا‬
‫بتنقيــة الهواء الــداخــل إلى‬
‫الحجرة وأيضـ ـ ــا" صـ ـ ــمام التمدد ‪ Expansion Valve‬وتسـ ـ ــمي هذه‬
‫الوحدة أيضا" بوحدة التبخير (المبخر) ‪ Evaporating Unit‬وتختصر ‪.EU‬‬
‫أما الوحدة الخارجية (وتسمي ‪ )Outdoor Unit‬فتتكون‬
‫من المكثف ‪ ،Condenser‬والـ ـ ‪Compressor‬‬
‫والمروحة‪ ،‬وتسمي أيضا" وحدة التكثيف ‪Condensing‬‬
‫‪Unit‬‬
‫وتختصر‬
‫‪.CU‬‬
‫ويتم التوصيل بين الوحدتين بمواسير الفريون ويمكن أن‬
‫تبعد المسافة بينهم إلى ‪ 25‬متر ولذلك تتميز هذه الوحدات‬
‫‪276‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫كما قلنا بقلة الضوضاء بسبب بعد ال ـ ‪ Compressor‬عن الحجرة المكيفة‪ .‬ويعيب هذا النوع أيضا دخول‬
‫الفني داخل الغرفة عند الصيانة‪ ،‬وكذلك احتمال نزول الماء داخل الغرفة عند انسداد مجرى صرف الماء‪.‬‬
‫وتعتمد تكنولوجيا المكيفات حاليا على إمكانيات ال ـ ‪ Microprocessors‬العالية فى استقبال ومعالجة ال ـ‬
‫‪ Data‬المختلفة‪ ،‬فيمكن لهذه األجهزة مثال اختيار درجة ح اررة معينة ليقوم الجهاز بالمحافظة عليها في الغرفة‬
‫ويطفئ نفسه عند الوصول إليها ويشغل نفسه عند تخطيها‪ .‬ويمكن أيضا برمجة الجهاز بحيث يبدأ في العمل‬
‫في ساعة معينة (قبل وصول أصحاب البيت بساعة أو ساعتين مثال)‪ .‬و أن يطفئ نفسه في ساعة معينة‪،‬‬
‫وهكذا‪ .‬وأعلى سعة فى هذا النوع ‪ 5‬طن‪ ،‬وأقل سعة ‪ 1.5‬طن‪.‬‬
‫وبعض أنواع تكي ـ ـ ـ ـ ـيف الـ ـ ‪ Split‬تثبت فى السقف ‪ Cassette type mini-split‬كم ـ ـ ـا فى شكل ‪،19-3‬‬
‫ومنها أيضــا أحجام أكبر مثل التى تجدها فى المســاجد وتركب قائم ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـة على األرض ‪Floor-standing‬‬
‫‪ mini-split‬ويصل ارتفاع الوحدة الداخلية إلى مترين‪ ،‬وكل هذه األنواع تصنف على أنها ‪Split.‬‬
‫شكل ‪19-3‬‬
‫‪ 3 - 14 - 3‬تكييف الـــ ‪( Ducted- Split‬النوع األول من التكيفات املركزية)‬
‫هذا أول نوع من أنواع التكييف المركزى وهو تكييف مركزى ألن مصدر التبريد جهاز واحد ومنه يتم توزيع‬
‫الهواء البارد على أكثر من غرفة من خالل ‪ ،Ducts‬و هو يشبه تكييف ال ـ ‪ Split‬ألنه عبارة عن وحدات‬
‫خارجية و لكن كبيرة نسبيا فمثال أن كنت تستخدم تكييف منفصل ‪ 1.5‬طن لتكييف غرفة فأنت سوف تستخدم‬
‫في نظام ال ـ ‪ Ducted-Split‬وحدة واحدة بقدرة ‪ 5‬طن لتكييف الثالث غرف دفعة واحدة من خالل ‪Ducts‬‬
‫وبواسطة وحدة ‪ Air Handling Unit‬داخل الشقة‪..‬‬
‫‪277‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وتركب ‪ Ducts‬هذا النوع في الس ــقف ويوص ــل بمجاري هواء وبأدوات مختلفة لتوزيع الهواء بأش ــكال متنوعة‬
‫وأحجام مختلفة على حســب حجم مكعبات الهواء المراد إخراجها منها‪ .‬وأعلى ســعة لهذا النوع هي ‪ 6.6‬طن‬
‫وأقل سعة ‪ 1.5‬طن‪ .‬ويتميز هذا النوع بأن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Ducts‬فيه ال تشغل حي از رأسيا فى الغرفة كما فى النوع‬
‫التالى (‪ )Package‬ولكن تثبت أفقيا فقط‪ ،‬ولكن الفنى سيحتاج للدخول إلى الشقة للصيانة‪.‬‬
‫ونظام ال ـ ـ ـ ـ ‪ Ducted- Split‬أعلي في التكلفة من التكييف المنفصل ‪ ،Split‬وبالطبع يجب أن يكون ارتفاع‬
‫الســقف يســمح بمرور ‪ Ducts‬التي يبلق ارتفاعها حوالي ‪ 40‬ســم و تتطلب ســقف بعمق ‪ 60‬ســم أى إنه لو‬
‫كان لديك سـ ــقف ارتفاعه ‪ 3‬متر فعند عمل التكييف سـ ــيكون الصـ ــافي لديك ‪ 2.4‬متر‪ ،‬و بالتالي ال يصـ ــلح‬
‫هذا النوع إال إذا كان السقف بارتفاع ‪ 3.4‬كحد أدني حتي يكون لديك صافي الغرفة ‪ 2.8‬متر‪.‬‬
‫‪ 4 - 14 - 3‬أنظمة التكييف املدجمة ( ‪) Package‬‬
‫وهذا النوع يتكون من قطعة واحدة وتوزع الهواء عن طريق مجاري الهواء ‪ Ducts‬ويوضع خارج المبنى أو‬
‫كبير وسعته تصل إلى ‪ 50‬طن وأقل سعة له ‪ 4‬طن‪.‬‬
‫فوق األسطح في األغلب ألن حجمه يكون ا‬
‫والفرق بينه وبين المنظومة السابقة إنه في حالة ال ـ ‪ Ducted-split‬تكون وحدة ال ـ ‪ AHU‬موجودة داخل‬
‫الشقة‪ ،‬أما فى هذا النوع فتكون ال ـ ‪ ،AHU‬مع الضاغط ‪ Compressor‬كالهما داخل ‪ Package‬واحدة‬
‫توضع فوق السطح أو خارج الشقة‪ ،‬ويتميز بالهدوء التام مقارنة بالنظام السابق‪.‬‬
‫ويتم عادة نقل الهواء المكيف منها باستخدام شبكتى مجارى هواء معزولة ‪ ،Isolated Ducts‬واحدة لهـواء‬
‫التغذيــة واألخرى للهـواء الراجع كما هو واضح فى شكل ‪ .20-3‬والبعض يفضل هذا النوع ألن صيانته كلها‬
‫خارج الشقة فال يدخل العمال مطلقا للشقة وال يتسبب فى أى أضرار للفرش‪.‬‬
‫‪278‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪20-3‬‬
‫الحظ وجود ‪ two Ducts‬فى الصورة‪ ،‬فالكبير للهواء البارد الخارج من الوحدة واألصغر للهواء الراجع‪.‬‬
‫و يمكن بسهولة فى هذا النظام تعديل طبيعة الهواء بإضافة جزء من ال ـ ـ ‪ Fresh Air‬لتحسين جودة الهواء‪.‬‬
‫فمن المعلوم أن النظام الس ـ ـ ـ ـ ـ ــابق يحدث فيه تدوير لنفس هواء الغرفة دون تعديل‪ ،‬مما يتس ـ ـ ـ ـ ـ ــبب أحيانا فى‬
‫ارتفاع نسبة ثانى أكسيد الكربون بهواء الغرفة‪ ،‬ويترتب عليه شعور األشخا‬
‫فى هذا الحيز بالنعاس‪ .‬كما‬
‫أن رائحة الهواء ربما تتغير‪ .‬وهو بذلك يختلف عن نظام ال ـ ـ ـ ‪ Ducted-Split‬الذى يعتمد على كمية الهواء‬
‫ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Fresh‬التى تدخل عند فتح وغلق األبواب أو الشبابيك أو شفاطات الحمام والمطبخ‪ ،‬ألن إضافة الـ‬
‫‪ Fresh Air‬ضمن منظومته تعتبر عملية غير مفضلة عند الكثيرين لصعوبتها‪.‬‬
‫‪ 5 - 14 - 3‬أنواع التكييف املركزى‬
‫التكييف المركزى ينقسم من حيث أنظمة عمله إلى نوعين ‪:‬‬
‫األول هو نظام التبريد بالتمدد المباش ـ ـ ـ ـ ـ ــر ‪ D.X‬أو ‪ ،Direct expansion‬وهو المنتش ـ ـ ـ ـ ـ ــر اآلن في أغلب‬
‫األماكن المكيفة‪ ،‬ويشبه تماما فكرة العمل التى تحدثنا عنها سابقا (تكييف ‪ ،Window‬وال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Split‬وتكييف‬
‫‪ Ducted-Split‬والتى تعتبر جميعا من النوع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .)D.X‬وهذا النوع من التكييف المركزي يشتمل على‬
‫نظامين للـ ـ ‪: Ducts‬‬
‫‪279‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .1‬األول هو ‪ Supply Ducts‬و هو يحمل الهواء البارد إلى المكان المراد تبريده (باللون األص ـ ـ ــفر فى‬
‫شكل ‪.)21-3‬‬
‫‪ .2‬والثــانى هو ‪ RETURN AIR DUCT‬ويحمــل الهواء الراجع إلعــادة تبريــده‪( .‬بــاللون األحمر فى‬
‫شـ ــكل ‪ . )21-3‬ورجوع الهواء خالل مجارى أو فتحات الهواء الراجع يؤدى بالضـ ــرورة إلى تحسـ ــين‬
‫ض ـ ـ ـ ـ ـ ــغط الغرفة ووجود دوران جيد للهواء داخل الغرفة وأيض ـ ـ ـ ـ ـ ــا لفلترته أى لتنقيته وتنظيفه وإخراج‬
‫الشـ ـوائب منه ثم إعادة تبريده مرة أخرى ليعود إلى المكان المكيف‪ ،‬وبالتالي فهو مهم جدا من الناحية‬
‫االقتصادية لترشيد الطاقة‪.‬‬
‫وقد يتم تنفيذ عملية رجوع الهواء بدون ‪ ،Ducts‬وعندها سيكون كل الفراا فوق ال ـ ـ ـ ـ‪" False Ceiling‬مفتوح‬
‫على بعضـ ــه" باسـ ــتثناء الحمام والمطبخ‪ ،‬ثم يرجع الهواء مباش ـ ـرة للوحدة الداخلية ومنها إلى مواسـ ــير المبخر‬
‫ليبرد ويعاد دفعه فى دكتات التغذية‪.‬‬
‫وقد يتم في بعض مجاري الهواء تركيب السـ ـ ـ ـ ــخان الكهربي للهواء (‪ )DUCT HEATERS‬داخل مجاري‬
‫الهواء للتدفئة في فصل الشتاء‪.‬‬
‫شكل ‪21-3‬‬
‫‪ 6 - 14 - 3‬التكيف املائى ‪Chilled Water System‬‬
‫والنوع الثانى من أنواع التكييف المركزي هو الذى يقوم بعملية التاريد اواسييييييطة الميار الاارد ( ‪Chilled‬‬
‫‪ ،)Water System‬و فيه يتم اســتخدام نفس أفكار النظام الســابق لكن الطرف الثانى للتبادل الحرارى‬
‫مع الفريون ال يكون الهواء كما سـ ــبق بل يتم التبادل مع الماء من خالل ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Fan Coil‬أو المبادل‬
‫الحرارى‪ ،‬و هو بذلك يشـ ـ ـ ــبه مبرد المياه الذى نشـ ـ ـ ــرب منه‪ ،‬لكن المياه الباردة فيه تسـ ـ ـ ــتخدم لتبريد الهواء ال‬
‫‪280‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫للشـ ـ ـ ـ ـ ــرب‪ .‬وهو األعلى فى الكفاءة الن الح اررة النوعية لماء ‪ 4.1‬و للهواء حوالى ‪ 1‬و لهذا السـ ـ ـ ـ ـ ــبب يكون‬
‫اســ ــتخدام التكييف المركزى بنظام التشـ ـ ــلر ‪ Chiller‬أو المياه المبردة أفضـ ـ ــل لألحمال الح اررية الكبيرة‪ .‬وفى‬
‫شكل ‪ 22-3‬توضيح لتفاصيل هذه الدورة‪.‬‬
‫شكل ‪22-3‬‬
‫وفى شكل ‪ 23-3‬يظهر أحد أمثلة أماكن تواجد مكوناته‪.‬‬
‫شكل ‪23-3‬‬
‫‪281‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وفكرة العمل المبسطة لهذا النوع من أجهزة التكيي ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـف المركزى يمكن تلخيص ـ ـ ـها باستخدام شكل ‪:22-3‬‬
‫‪ .1‬في الدورة األولى ‪ :‬يخرج الماء باردا ‪ Child Water Supply ،CHWS‬من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Chiller‬متجها إلى‬
‫وحدة التبادل الحرارى ‪( AHU‬شـ ـ ــكلها الحقيقى في شـ ـ ــكل ‪ )24-3‬والتي يحدث بداخلها التبادل الحرارى‪،‬‬
‫حيث يدخل إليها الهواء الساخن القادم من المكان المراد تكييفه‪ ،‬وفى نفس الوقت يدخل إلى ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪AHU‬‬
‫الماء البارد القادم من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Chiller‬مدفوعا بمضخات المياه ليخرج الهواء باردا‪ ،‬ويفقد الماء برودته‬
‫ويسمى ‪ ،Chilled Water Return CHWR‬ويعود إلى ال ـ ‪.Chillers‬‬
‫‪1 – Supply duct‬‬
‫‪2 – Fan compartment‬‬
‫)'‪3 – Vibration isolator ('flex joint‬‬
‫‪4 – Heating and/or cooling coil‬‬
‫‪5 – Filter compartment‬‬
‫‪6 – Mixed (recirculated (return) + outside) air duct‬‬
‫شكل ‪24-3‬‬
‫‪ .2‬في الدورة الثانية يدخل ماء المتكثف البارد ‪ CDWS‬إلى ال ـ ‪( Chiller‬حوالى ‪ 29‬درجة) قادما من أبراج‬
‫التبريد ‪ Cooling Tower‬الستخدامه في تبريد الفريون‪ ،‬ونقل الطاقة التي اكتسبها الفريون خارج الشيللر‬
‫‪282‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫فيس ـ ـ ـ ـ ـ ــخن هذا الماء إلى حوالى ‪ 34‬درجة ويتم نقله إلى األبراج ويس ـ ـ ـ ـ ـ ــمى عندها بماء التكثيف الراجع‬
‫‪ CDWR‬وتتكرر العملية‪.‬‬
‫‪ .3‬في الدورة الثالثة وهى الخاصـ ــة بالفريون الذى يدور فى ‪ Small Loops‬التي تظهر في وسـ ــط الشـ ــكل‪،‬‬
‫ويكون باردا فى الجزء األيسـ ـ ــر من الدورة (حوالى ‪ 6‬درجات مئوية) فيمر عليه الماء المدفوع بالمضـ ـ ــخة‬
‫فيبرد الماء ويخرج متجها إلى ال ـ ‪ ،AHU‬بينما ترتفع درجة ح اررة الفريون إلى حوالى ‪ 12‬درجة مئوية في‬
‫الجزء األيمن من دورة الفريون حيث س ــيمر عليه الماء القادم من أبراج التبريد لنقل هذه الطاقة المكتس ــبة‬
‫في الفريون بعيدا‪ .‬ولكى يفقد الفريون الح اررة التى اكتسبها يتم ضغطه بواسطة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Compressor‬‬
‫(الشيللر يتكون من األجزاء الثالثة ‪ :‬المبخر والمكثف والضاغط ‪.)Compressor‬‬
‫ملحوظة ‪:‬‬
‫كميــة الح اررة الالزمــة لرفع درجــة ح اررة بــاونــد واحــد من المــادة (‪ 450‬جرام) درجــة واحــدة تس ـ ـ ـ ـ ـ ــمى بــالح اررة‬
‫النوعية )‪ .Specific Heat (Cp‬ويهمنا هنا أن نشير إلى أن الح اررة النوعية للماء أعلى من الح اررة النوعية‬
‫للهواء بأربعة أمثال‪ .‬ولهذا فإن اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام المبخر‪ Evaporator‬فى تبريد ماء داخل ‪ Chillers‬والتى فى‬
‫الغالب تكون فى مكان بعيد عن المبنى ربما بعشـ ـ ـ ـ ـ ـ ـرات األمتار ثم نقل الماء المبرد إلى المبنى من خالل‬
‫مواسـ ــير كما فى شـ ــكل ‪ ،25-3‬ثم جعل هواء المبنى المار خالل ‪ Ducts‬يصـ ــطدم بمواسـ ــير الماء المبردة‬
‫داخل مبادل حرارى يعرف بال ـ ـ ـ ‪ AHU ،Air Handling Unit‬أو داخل وحدات اصغر تسمى ‪Fan Coil‬‬
‫‪ ،FCU ،Unit‬هذه الطريقة أفضـ ــل وأعلى فى الكفاءة من اسـ ــتخدام المبخر‪ Evaporator‬فى تبريد هواء ثم‬
‫نقل هذا الهواء مباشرة داخل ‪ Ducts‬إلى المبنى‪.‬‬
‫الحظ فى التكييف الهوائى نستخدم‪ Duct‬ضخم لنقل الهواء بينما فى التبريد المائى نستخدم مواسير صغيرة‬
‫نسبيا كما فى شكل ‪.25-3‬‬
‫‪283‬‬
‫الفصل الثال ‪ :‬تقدير األحمال‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪25-3‬‬
‫‪ 7 - 14 - 3‬مالحظات أخرية‬
‫• الفرق بين الـ ـ ‪ FCU‬وبين الـ ـ‪ AHU‬هو أن القدرة التبريدية فى ال ـ ‪ FCU‬في حدود من ‪ 1‬طن تبريد‬
‫إلى ‪ 4‬طن تبريد‪ ،‬بينما تكون ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‪ AHU‬بسعة تبريدية تصل إلى ‪ 100‬طن تبريد‪ .‬والفرق الثانى‬
‫بينهما هو أن الهواء يتم توزيعه فى ال ـ ـ ‪ AHU‬بواسطة مجارى توزيع ‪ Duct‬توزع الهواء البارد على‬
‫المبنى بالكامل‪ ،‬بينما يكون خروج الهواء من ال ــ ‪ FCU‬على جزء محدد داخل المكان المراد تكييفه‬
‫الن حجمها اصغر‪.‬‬
‫• وهناك فرق آخر بين ال‪ AHU‬و الـــ ‪ ،FCU‬حيث أن الــ ‪ AHU‬تغير من الهواء و تجدده و تعمل‬
‫على تبريده بالطبع‪ ،‬أما ال ـ ‪ FCU‬فهى تقوم فقط بتبريد الهواء ال تقوم بتجديده‪.‬‬
‫• يعتبر اسـتعمال مصـطلح ”حصـان“ بدال من ”طن“ خطأ شـائع‪ ،‬و يجب عدم اسـتخدامه لقياس قدرة‬
‫التبريد الناتجة من جهاز التكييف‪ ،‬ومن األفض ـ ـ ـ ـ ـ ــل و األدق علميا اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام وحدة التبريد ”الطن‬
‫التبريدي“ كقياس للمقارنة بين أجهزة التكييف المختلفة‪ ،‬علما بأن الطن هو الناتج التبريدي النهائي‬
‫الملموس للجهاز‪ ،‬ومصطلح ”حصان“ يطلق على قدرة موتور ال ـ ‪ Compressor‬فقط‪ ،‬وليس قدرة‬
‫جهاز التكييف الكلية‪.‬‬
‫‪284‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪‬‬
‫تصميم الدوائر الفرعية‬
‫‪285‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪4‬‬
‫الفصل الرابع‬
‫تصـميم الدوائـــــــــــــــــر الفرعيــــــــــــــــــــــــة‬
‫‪Branch Circuit Design‬‬
‫طبقا لتعريف الكود األمريكي )‪ (NEC‬فإن الدوائر الفرعية )‪ (Branch Circuits‬هى الدوائر النهائية فى‬
‫ش ـ ـ ـ ـ ـ ــبكـ ــة التوزيع‪ ،‬والتى تنتهى بحمـ ــل )‪ . (Load‬ويتم تص ـ ـ ـ ـ ـ ــميم هـ ــذه الـ ــدوائر فى المرحلـ ــة األولى من‬
‫التص ــــــــــــــــميمات الكهربية (اختيار الــ ‪ CB‬والكابل المناسبين لكل ‪ ، )Load‬ثم يتم تجميع هذه الدوائر فى‬
‫لوحات التوزيع الفرعية ‪ ،Distribution Boards‬ثم يتم تصـ ـ ـ ــميم اللوحات العمومية ‪ Main Panels‬التى‬
‫تغذى اللوحات الفرعية‪ ،‬وأخي ار يتم ربط اللوحات العمومية بش ـ ـ ـ ـ ــبكة التغذية الخاص ـ ـ ـ ـ ــة بالمدينة التي يقع بها‬
‫المشروع‪.‬‬
‫وبالتالى فنحن أمام نوعين من الدوائر‪:‬‬
‫‪ .1‬األول‪ :‬دوائر التغــذيــة الفرعيــة ‪ ،Branch Circuits‬و هي الــدوائر التي تبــدأ من لوحــة توزيع‬
‫فرعية و تنتهي على حمل معين (لمبة – بريزة – مكيف – سخان‪ ......‬إلخ) ‪.‬‬
‫‪ .2‬الثاني‪ :‬دوائر التغــذيــة العموميــة ‪ ،Main Feeders‬و هي الــدوائر التي تبــدأ من لوحــة توزيع‬
‫عمومية و تنتهي على لوحة توزيع فرعية‪.‬‬
‫و الفرق األساسي فى قواعد التصميم المتبعة فى كال النوعين يكمن في طريقة تقدير قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Load‬ففي‬
‫النوع األول يكون ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Load‬محدد القيمة بالضبط ألنه يخص حمل معين (موتور‪ ،‬سخان‪ ،‬لمبات إضاءة‪،‬‬
‫جهاز تكييف إلخ) ‪ .‬أما في النوع الثاني (الذى سيدرس تفصيال فى الفصل الخامس) فقيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Load‬فيه‬
‫تحتاج إلى د ارسـ ـ ـ ــة خاصـ ـ ـ ــة ألن اللوحة الواحدة تشـ ـ ـ ــتمل على مجموعة أحمال قد تكون تعمل معا في وقت‬
‫واحد‪ ،‬أو تكون األحمال منفصلة عن بعضها‪ ،‬وبالتالي فحملها غير محدد بالضبط‪.‬‬
‫‪286‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وهذا الفصل مقسم إلى جزأين‪:‬‬
‫الجزء األول‪:‬‬
‫يتم فيه ش ـ ـ ـ ـ ـ ــرح قواعد التص ـ ـ ـ ـ ـ ــميم األولية للدوائر الفرعية (وهى الدوائر المنتهية بحمل محدد)‪.‬‬
‫(قواعد تص ــميم دوائر التغذية العمومية (التي تنتهى على لوحة) س ــيتم د ارس ــتها ض ــمن الفص ــل‬
‫الخامس وليس ضمن هذا الفصل)‪.‬‬
‫الجزء الثاني‪:‬‬
‫مخص ــص الختبارات التأكد من ص ــحة التص ــميم األولي للدوائر (يمكن أن تكون دائرة فرعية إذا‬
‫كان الحمل عاليا أو تكون دائرة رئيسية) ‪ .‬و تشتمل على ثالثة اختبارات‪:‬‬
‫‪ .1‬األول هو اختبار تحمل الحمل الحرارى للكابالت‬
‫‪ .2‬الثاني هو اختبار الهبوط فى الجهد فى نهاية الكابل‬
‫‪ .3‬الثالث هو اختبار تحمل الكابالت ‪ /‬ال ـ ‪ CBs‬لتيارات القصر‬
‫وهى االختبارات التى تجعل التصميم نهائيا إذا اجتازها بنجاح‪.‬‬
‫‪287‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اجلزء األول‪ :‬التصميم األويل للدوائر‬
‫المقص ـ ــود بكلمة "تص ـ ــميم أولى" هنا إنه ليس نهائيا‪ ،‬بل يجب عمل اختبا ارت ص ـ ــحة التص ـ ــميم الثالثة التي‬
‫سنتحدث عنها في الجزء الثاني من هذا الفصل حتى يكون التصميم نهائيا وليس أوليا‪.‬‬
‫والمقصود بتصميم الدوائر عموما هو تحديد‪:‬‬
‫‪ -1‬السعة المناسبة للـ ‪. )ICB( CB‬‬
‫‪ -2‬مساحة المقطع المناسب للكابل بـ ‪ mm2‬بناء على قيمة ‪.ICable‬‬
‫و ستتوقف القواعد المستخدمة في حسابات مقطع الكابل‪ ،‬أو اختيار الـ ـ‪ CB‬أساسا على طبيعة األحمال (ال ـ ـ‬
‫‪ ، )Loads‬حيث تنقسم األحمال الكهربية عموما إلى نوعين‪:‬‬
‫‪ .1‬أحمال ‪ Static‬ال تشتمل على محركات (مثل دوائر اإلنارة والسخانات)‪.‬‬
‫‪ .2‬أحمال ‪ Dynamic‬تشتمل على محركات‪ .‬وهذه األحمال الديناميكية تنقسم بدورها إلى نوعين‪:‬‬
‫• أحمال تشتمل على محركات صغيرة (مثل وحدات التكييف الشباك أو المنفصل)‪.‬‬
‫• أحمال تشتمل على محركات كبيرة (كما مضخات الحريق أو فى المصانع)‪.‬‬
‫وفى هذا الجزء سنعرض القواعد المناسبة لكل نوع‪.‬‬
‫‪1-4‬‬
‫مبادئ عامة لتصميم الدوائر الفرعية‬
‫وقبل البدء فى تصـ ـ ـ ــميم الدوائر الفرعية يجب اإلشـ ـ ـ ــارة إلى وجود بعض المبادئ العامة التى يجب مراعاتها‬
‫عند التصميم‪ .‬وسنعرض هنا بعضا من هذه المبادئ طبقا ألحد أشهر األكواد العالمية وهو الكود األمريكي‬
‫)‪ .(NEC‬فمن هذه المبادئ‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫يتم تغذية األحمال المتش ـ ـ ـ ـ ـ ــابهة فقط فى الدائرة الواحدة (يمنع مثال تغذية أحمال إنارة وبرايز معا فى‬
‫دائرة واحدة)‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫أحمال القوى يتم تغذيتها فى دوائر منفصلة (على سبيل المثال‪ :‬كل تكييف أو سخان يجب أن تكون‬
‫له دائرة منفصلة وال يغذي معه أية أحمال أخرى)‪.‬‬
‫‪288‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪.3‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫حمل دائرة اإلنارة فى الشقق السكنية يكون فى الغالب فى حدود ‪ 6 :4‬أمبير وال ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ‪ CB‬الخا‬
‫به‬
‫يكون ‪ 10‬أمبير‪ ،‬لكن هــذا هو الحــد األدنى‪ ،‬و بــالطبع يمكن أن يكون لــدينــا دوائر إنــارة لهــا أحمــال‬
‫أعلى من ذلك‪ ،‬الس ـ ـ ــيما في دوائر اإلنارة فى المجمعات التجارية الكبيرة‪ ،‬وهذا بالطبع يس ـ ـ ــتلزم تغيير‬
‫قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬والكابل‪ .‬وفى دوائر اإلنارة فى المصــانع يضــاف ‪ Contactor‬ليســتخدم كمفتاح‬
‫‪ ON/OFF‬ليمكنه تحمل التيار العالي‪.‬‬
‫‪.4‬‬
‫يتم تجميع الكش ـ ـ ـ ـ ـ ــافات المتقاربة مع بعض ـ ـ ـ ـ ـ ــها لتتغذى من دائرة واحدة ما لم تكن من نوعية تغذيتها‬
‫مختلفة (كش ـ ـ ـ ـ ــافات اإلنارة العادية مثال ال تغذى من نفس الدائرة المغذية لكش ـ ـ ـ ـ ــافات إنارة الطوارئ)‪.‬‬
‫والشـ ـ ـ ـ ـ ـ ـكــل التــالى يبين أهم األمــاكن التي يجــب أن تزود بلمبــات الطوارئ‪ ،‬وهى اللمبــات التى تحوى‬
‫بطاريات ضمن تركيبها‪ ،‬وتضيء أتوماتيكيا عند انقطاع التيار العادى‪ .‬وأهم هذه المناطق ‪ :‬الساللم‪،‬‬
‫ودورات الميــاه‪ ،‬ومكــان لوحــة اإلنــذار‪ ،‬وأمــاكن طفــايــات الحريق‪ ،‬كمــا يجــب أن تكون كــافــة اللوحــات‬
‫اإلرش ـ ـ ـ ــادية بالمبنى الس ـ ـ ـ ــيما اللوحات التى تش ـ ـ ـ ــير لمناطق الخروج ‪ Exit Signs‬من هذا النوع من‬
‫اللمبات‪.‬‬
‫‪289‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪.5‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫دائرة البرايز ‪( Sockets‬المخارج العامة) يكون حملها فى معظم دوائر الشــقق الســكنية فى حدود ‪8‬‬
‫‪ ،A‬وال يقل الــ )‪ (CB‬الخا‬
‫بها عن ‪ .16A‬لكن بالطبع هناك بعض األحمال التى قد تحتاج لتيار‬
‫أكبر من ذلك‪ ،‬فعندها يمكن أن يوض ـ ـ ـ ـ ـ ــع ‪ Junction Box‬فى المكان المطلوب مع تزويد الدائرة‬
‫ب ـمفتاح مزدوج ‪ Double Pole SW‬للتحكم فى فصل وتشغيل هذه األحمال‪.‬‬
‫‪.6‬‬
‫الحمل الكلى على كل دائرة فرعية ال يجب أن يزيد عن ‪ %80‬من قدرة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬الخاصـ ــة بالدائرة‬
‫خاصة إذا كان ال ـ ‪ Load‬يعمل بصورة متصلة‪.‬‬
‫‪.7‬‬
‫يصنف الحمل على إنه "حمل متصل" إذا عمل لمدة أكثر من ‪ 3‬ساعات دون انقطاع‪.‬‬
‫‪.8‬‬
‫قدرة السلك ‪ Wire Rating‬عموما يجب أن تكون أكبر من ال ـ ‪ CB Rating‬الذى يحميه‪.‬‬
‫‪290‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 -1 -4‬مالحظات إضافي ة من الكود املصرى‬
‫‪.1‬‬
‫يجب أن تص ـ ـ ـ ـ ــمم دوائر اإلنارة العمومية بحيث تكون قادرة على حمل التيار اإلجمالي ش ـ ـ ـ ـ ــاملة تيار‬
‫المص ـ ـ ـ ـ ــباح وأجهزة تش ـ ـ ـ ـ ــغيله وأية توافقيات (‪ )Harmonics‬قد تكون موجودة بالدائرة وذلك في حالة‬
‫الــدوائر العموميــة (النهــائيــة) لإلنــارة والتي تغــذي مص ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــابيح التفريق الكهربي ‪(Gas Discharge‬‬
‫)‪ .Lamps‬ويتم تحديد الحمل وفى حالة عدم توافر معلومات كافية يحسب كاآلتي‪:‬‬
‫الحمل (فولت‪ .‬أمبير) = قدرة المصباح بالوات × ‪( 1.8‬على األقل)‬
‫ويالحظ أن رقم ‪ 1.8‬مبني على أساس أن تكون الدائرة ذات معامل قدرة يساوي أو يزيد عن ‪،0.85‬‬
‫‪.2‬‬
‫مع مراعاة الفقد الناتج عن أجهزة التشغيل ووجود تيارات التوافقيات‪.‬‬
‫عند استخدام جهود مختلفة أو أنواع مختلفة من التيار‪ ،‬يراعى أن تكون ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Sockets‬الخاصة بكل‬
‫جهد أو نوع مختلفة تماما فى الشـ ـ ـ ـ ـ ــكل عن األخريات حتى ال يحدث خطأ فى االسـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام‪ .‬أما إذا‬
‫كانت االختالف في مصـ ـ ـ ــدر التغذية (تغذية عادية ‪ /‬تغذية من مولد الطوارئ مثال) فيجب أن يكون‬
‫هناك اختالف في لون ال ـ ‪ Socket‬كما في شكل ‪.1-4‬‬
‫شكل ‪1-4‬‬
‫‪.3‬‬
‫يراعى عند استعمال عدد من ال ـ ‪ Sockets‬بحجرة مساحتها ‪ 50‬مت ار مربعا أو أقل موزعة على أكثر‬
‫من دائرة فرعية نهائية‪ ،‬أن تكون جميعها على نفس ال ـ ـ ‪ Phase‬وذلك لمنع احتمال وجود تيار بجهد‬
‫‪ 380‬فولت بين أى سلكين موصلين إلى ‪ two sockets‬بنفس الحجرة‪.‬‬
‫‪.4‬‬
‫وفى حالة الحجرات ذات المساحة أكبر من ذلك‪ ،‬وكان هناك ضرورة لتوزيع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Sockets‬على‬
‫دوائر فرعية نهائية تغذى من ‪ Phases‬مختلفة‪ ،‬فيجب أن يراعى تركيب ال ـــ ‪ Sockets‬بحيث يخدم‬
‫كل ‪ Phase‬مسـ ــاحة مسـ ــتقلة بالحجرة وذلك لتفادى أن يلمس شـ ــخص جهازين يغذى كل منهما من‬
‫‪291‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ Socket‬على ‪ Phase‬يخالف الــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Phase‬المغذى للجهاز اآلخر‪ ،‬وفى هذه الحالة يجب تمييز‬
‫غطاء كل ‪ Socket‬بعالمة مختلفة‪.‬‬
‫‪.5‬‬
‫يراعى فى حالة اس ـ ــتخدام ‪ Sockets‬قوى ذات س ـ ــعة ‪ 16‬أمبير فأكثر أن توص ـ ــل كل منها مباشـ ـ ـرة‬
‫بدائرة نهائية خاص ـ ــة بها إلى لوحات التوزيع‪ ،‬وإذا ما كانت هناك ض ـ ــرورة لتوص ـ ــيل أكثر من مخرج‬
‫من هذا النوع على دائرة واحدة فى مكان واحد يسـ ــتخدم فيه جهاز واحد متنقل فال يجب أن يزيد عدد‬
‫‪.6‬‬
‫المخارج عن أربعة‪.‬‬
‫يراعى عند اسـ ـ ـ ـ ــتخدام ‪ Sockets‬في جهتين مختلفتين من نفس الحائط أن تترك مسـ ـ ـ ـ ــافة أفقية فيما‬
‫بينهما مقدارها ‪150‬مم على األقل لتجنب انتقال الصوت من خاللها‪.‬‬
‫‪.7‬‬
‫يجب أن تكون ال ـ ـ ـ ـ ‪ Sockets‬فى الحمامات أو المطابخ أو ما يماثلها فى أماكن بحيث ال تكون فى‬
‫‪.8‬‬
‫يجب مراعاة اختيار درجة الحماية (‪ )IP‬المناسبة لل ــ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Sockets‬فى األماكن المعرضة للمياه أو‬
‫‪.9‬‬
‫ال يسمح بوجود ال ـ ‪ Sockets‬فى حيز حمامات السباحة وكبائن االستحمام‪.‬‬
‫متناول الذراع لشخص مبلل بالمياه‪.‬‬
‫األتربة‪.‬‬
‫‪ .10‬يكون منسـ ـ ـ ــوب تركيب المقابس ‪ Sockets‬من ‪ 0.3‬إلى ‪ 0.4‬م من األرض ـ ـ ـ ـية النهائية فى األماكن‬
‫السكنية والمكاتب باستثناء المطابخ والحمامات فتكون على منسوب من ‪ 1.2‬إلى ‪ 1.35‬م‪.‬‬
‫‪ .11‬يجب أال تزيد المسافة األفقية بين مخرج ال ـ ـ ـ ‪ Sockets‬والحائط العمودي عـ ـ ــن ‪1.80‬م وبين مخ ــرج‬
‫المقبس والمخرج الذى يليه عن ‪3.65‬م‪.‬‬
‫‪ .12‬يحظر تركيب ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Sockets‬أفقيا على أسطح ترابيزات المعامل ‪ Laboratory Tables‬أو ما‬
‫يشابهها لمنع تراكم األتربة والرطوبة داخل أجزائها المكهربة‪.‬‬
‫‪ .13‬يراعى أال يزيد عدد مخارج اإلنارة‪ ،‬أو ال ـ ـ ـ ـ ‪ Sockets‬التى تستعمل لوحدات اإلنارة والتى تحمل على‬
‫دائرة فرعية نهائية واحدة عن عشرة مخارج‪.‬‬
‫‪ .14‬يجب مراعاة البنود الخاصة بمقطع موصالت الدوائر الفرعية النهائية لمخارج وحدات اإلضاءة و الـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Sockets‬بالمجلد الثاني للكود المصرى للتركيبات الكهربية‪.‬‬
‫‪292‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪2-4‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫تصميم الدوائر الفرعية املنتهية بــ ‪STATIC LOADS‬‬
‫في حالة األحمال ‪ Static Loads‬التي ال تحتوي على محركات (مثل دوائر اإلنارة أو الس ـ ـ ـ ـ ـ ــخانات) وهى‬
‫التى تعرف ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Static Loads‬يتم اختيار المقطع المناسب للكابل وكذلك ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Rated Value‬المناسبة‬
‫للـ‪ CB‬طبقا للخطوات التالية في جدول ‪:1-4‬‬
‫جدول ‪ :1-4‬خطوات التصميم لألحمال االستاتيكية‬
‫‪.1‬‬
‫احسب تيار الحمل ‪.)Load Current( IL‬‬
‫‪.2‬‬
‫اختر الـ‪ CB‬بحيث ال يقل التيار المقنن له (ال ـ ‪ )Rated Current‬عن مرة وربع من قيمة تيار ال ـ‬
‫‪ ،Load‬أى أن‪:‬‬
‫‪ICB > 1.25 IL‬‬
‫‪.3‬‬
‫استخدم معامالت تصحيح تحميل الكابالت ‪ De-rating factors‬لحساب ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Thermal‬‬
‫‪ Rating‬للكابل (‪ ، )Icorrected‬أن احتاج األمر إلى ذلك‪.‬‬
‫‪.4‬‬
‫اختر الكابل بحيث يكون ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Rated Current‬للكابل أكبر ‪ Icorrected‬المحسوب فى الخطوة‬
‫السابقة‪ ،‬و أكبر من تيار الـ‪ CB‬المحسوب في الخطوة الثانية‪ .‬وعموما يجب تحقق شرطان‪:‬‬
‫‪ICABLE  ICB and ICABLE  ICorrected‬‬
‫‪ 1 - 2 - 4‬مالحظات هامة حول القواعد السابقة‬
‫‪ .1‬الحظ أن ال ـ ـ ـ ‪ Rated Current‬للكابل يكون دائما أكبر من ال ـ ـ ـ ‪ Rated Current‬للـ ـ‪ CB‬و هذا أمر‬
‫منطقي حتى يمكن لل ـ‪ CB‬أن يحمى الكابل‪.‬‬
‫‪ .2‬الحظ أيضا أن تيار ال ـ ـ‪ CB‬أكبر من تيار ال ـ ـ ـ ـ ‪ Load‬بنسبة ‪ %25‬حتى نضمن أال يسخن ال ـ ـ‪ CB‬مع‬
‫التحميل المستمر‪.‬‬
‫‪293‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .3‬نختار دائما أقرب قيمة قياسية)‪ (Standard Value‬لتيار الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬أو الكابل بحيث تكون أعلى من‬
‫القيمة المحســـوبة من القواعد السـ ــابقة‪ .‬ويمكن التجاوز إلى قيمة أعلى بخطوة من القيمة القريبة مباش ـ ـرة‬
‫فى حالة تقارب القيمة المحســوبة مع أقرب قيمة قياســية‪ .‬على ســبيل المثال إذا كانت القيمة المحســوبة‬
‫لل ـ ‪ CB‬تساوى ‪ 23A‬فأقرب قيمة قياسية هى ‪ 25A‬لكننا يمكن أن نتجاوزها بخطوة ونختار ‪.32A‬‬
‫‪ .4‬هذا التجاوز السابق ال يصلح عند اختيار قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Short Circuit Capacity‬لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬مثال‪ ،‬بل‬
‫يجب دائما أن نختار األقرب مباشرة دون زيادات حتى ال يتأخر ال ـ ‪ CB‬فى فصل العطل‪.‬‬
‫‪ .5‬يجب تص ـ ـ ـ ـ ـ ــحيح قيم التحميل للكابالت فى حالة وجود الكابل بجوار كابل آخر أو أكثر‪ ،‬أو فى حالة‬
‫وجود الكابل فى درجة ح اررة أعلى من القيمة القياس ـ ـ ـ ـ ـ ــية إلى غير ذلك من العوامل التى نتعرض لها‬
‫بالتفصــ ــيل فى الجزء الثاني من هذا الفصــ ــل‪ ،‬وذلك باســ ــتخدام جداول التصــ ــحيح التى تعدها الشــ ــركة‬
‫المصنعة للكابل‪.‬‬
‫مثال ‪:1-4‬‬
‫اختر الكابل و اللللللللللل‪ CB‬المناسبين لتغذية ‪ 3-Phase Load‬موصل على شكل لتا قدرته ‪،21kW‬‬
‫وله معامل قدرة ‪ )Power Factor‬يدللللللاوى ‪ 0.8‬علما بأن رجة حرارة الجو تصللللللل إلى ‪ 50‬رجة‬
‫مئوية‪ ،‬وأننا ندتخدم ‪ ،Single Core Cable‬معزول بما ة ‪ ،PVC‬مع األخذ فى االعتبار أنه سيت‬
‫تمديد الكابل فى ماسورة بجوار كابل آخر‪ ،‬وأن جهد التشغيل ‪ 415‬فولت‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪ -1‬نحسب قيمة تيار ال ـ ‪:Load‬‬
‫‪ -2‬نختار أقرب ‪ CB‬بحيث تكون ال ـ ‪ Rated Value‬له أعلى من مرة وربع تيار ال ـ ‪:Load‬‬
‫‪ICB = 1.25 x 36.5 = 45A‬‬
‫‪294‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وأقرب قيمة قياسية لل ـ ‪ CB‬فى هذه الحالة هى ‪.50A‬‬
‫‪ -3‬للوص ــول إلى الحمل الحرارى ‪ Thermal Rating‬الذى يتم اختيار الكابل على أس ــاس ــه‪ ،‬يجب أن‬
‫نأخذ فى االعتبار قيم معامالت التصـ ــحيح ‪( ،De-rating factors‬سـ ــتشـ ــرح بالتفصـ ــيل الحقا فى‬
‫الجزء الثاني من هذا الفصل) وهى هنا‪:‬‬
‫‪.i‬‬
‫معامل التصحيح حسب درجة ح اررة الجو = ‪.0.85‬‬
‫‪.ii‬‬
‫ومعامل التص ـ ـ ـ ـ ـ ــحيح حس ـ ـ ـ ـ ـ ــب عدد الكابالت المتجاورة = ‪ ،0.81‬وبالتالى فقيمة تيار الـ‬
‫‪ Load‬المعدل حسب الجداول السابقة هو‪:‬‬
‫‪36.5‬‬
‫𝐴‪= 55‬‬
‫‪0.81 × 0.85‬‬
‫= 𝑑𝑒𝑡𝑐𝑒𝑟𝑟𝑜𝐶𝐼‬
‫‪ .4‬اآلن يجب أن تحدد بدقة أم ار هاما وهو طريقة تمديد الكابل‪ ،‬فإذا فرض ـ ـ ـ ـ ـ ــنا أن الكابل ممدد داخل‬
‫ماســورة ‪ ،Duct‬فمن الجدول رقم ‪ 5-2‬في الفصــل الثاني نجد أن أنســب كابل هو ‪ ،25mm2‬حيث‬
‫يتحمل هذا الكابل ‪ ،80A‬وبالتالى فهو يحقق القاعدة (‪. )ICable > ICB‬‬
‫‪ .5‬ويكتب اسم الكابل على الصورة‪ Cu (4 x 25 mm2) :‬إذا كان الكابل من النوع ال ـ ـ ـ ‪.Multicore‬‬
‫الحظ أنه لو تم تمديد الكابل بمفرده داخل ماس ـ ـ ــورة أى بدون كابالت مجاورة له فإننا س ـ ـ ــنكتفى فقط‬
‫فى الخطوة الثالثة بتصـ ــحيح الحمل حسـ ــب درجة الح اررة‪ ،‬وعندها سـ ــنختار الكابل المناسـ ــب لتحمل‬
‫تيار قدره‬
‫‪36.5‬‬
‫‪= 43 A‬‬
‫‪0.85‬‬
‫= ) ‪I L (corrected‬‬
‫لكن هذا التيار ال يحقق الشـ ـ ـ ــرطان اللذان أش ـ ـ ـ ـرنا إليهما في الجدول السـ ـ ـ ــابق وهما أن تيار الذى يتحمله‬
‫الكابل يجب أن يكون أكبر من تيار المفتاح ومن القيمة المصححة‪ ،‬وهو هنا ليس أكبر من تيار المفتاح‬
‫(‪ ) 50A‬ولذلك فإن كثي ار من المص ـ ـ ــممين يس ـ ـ ــتخدم قيمة المفتاح في البس ـ ـ ــط (‪ )50A‬بدال من قيمة تيار‬
‫الحمل (‪ )36.5A‬لضمان أن التيار المصحح سيكون دائما أكبر من تيار المفتاح‪.‬‬
‫‪295‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪3-4‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫تصميم الدوائر الفرعية املنتهية بــ ‪DYNAMIC LOADS‬‬
‫الشيء الوحيد الذى سيحدث فرقا كبي ار بين القواعد الحاكمة لتصميم دوائر ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Static Loads‬وبين قواعد‬
‫تصميم دوائر المحركات هو ما يعرف بتيار البدء المرتفع فى المحركات ‪.)(High Starting Current‬‬
‫وال ـ ‪ Rated Current‬للمحرك يحسب بالطريقة العادية بمعرفة قدرة الموتور كما فى المعادلة ‪4-1‬‬
‫مع مالحظة أن هذه المعادلة مكتوبة بفرض إنه ‪ ،single phase motor‬إما في حالة ال ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪three‬‬
‫‪ phase‬فيتم استبدال ‪V‬في المعادلة بـ ـ 𝐿𝑉 ‪)√3‬‬
‫لكن عنــد البــدء فى تش ـ ـ ـ ـ ـ ــغيــل المحرك يظهر تيــار أكبر بكثير من هــذه القيمــة يس ـ ـ ـ ـ ـ ــمى تيــار البــدء ‪،IST‬‬
‫(‪ ،)Starting Current‬وهــذا التيــار يس ـ ـ ـ ـ ـ ــتمر لثوانى معــدودة ثم تعود قيمــة التيــار إلى القيمــة الطبيعيــة‬
‫المحسـ ـ ــوبة من المعادلة ‪ .4-1‬و السـ ـ ــبب فى ظهور هذا التيار المرتفع عند البدء يمكن أن يفهم من الدائرة‬
‫المكافئة للموتور والتى تظهر فى شكل ‪.2-4‬‬
‫‪Im‬‬
‫‪Xm‬‬
‫‪Vsup‬‬
‫‪Emf‬‬
‫شكل ‪2-4‬‬
‫ومنها نستنتج أن قيمة تيار الموتور‬
‫‪...............................4 − 2‬‬
‫‪Vsup − Emf‬‬
‫‪Xm‬‬
‫= ‪Im‬‬
‫‪Emf = k   .....................................4 − 3‬‬
‫حيث ‪ω‬‬
‫سرعة الموتور‬
‫‪296‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ø‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫قيمة الفيض‬
‫وبما أن الموتور يبدأ حركته من السرعة صفر‪ ،‬وبالتالى فإن قيمة ‪ Im‬عند البدء تساوى‬
‫‪...............................4 − 4‬‬
‫‪Vsup‬‬
‫‪Xm‬‬
‫= ‪Im‬‬
‫وهى قيمة عالية جدا نظ ار النخفاض قيمة ‪ ،Xm‬لكن مع تزايد س ـ ـ ـ ـ ـ ــرعة الموتور(‪ )ω‬فإن قيمة التيار ‪ Im‬تبدأ‬
‫فى االنخفاض تدريجيا بس ـ ـ ــبب انخفاض قيمة )‪ (Vm- Em‬فى المعادلة رقم ‪ 4-2‬حتى تس ـ ـ ــتقر عند القيمة‬
‫الطبيعية المحسوبة من معادلة ‪.4-1‬‬
‫وبناء على المقدمة السابقة فإن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Rated Current‬لل ـ ـ ـ ‪ CB‬البد أن تراعى القيمة المرتفعة لتيار البدء‪،‬‬
‫ومن ثم فالبد أن تكون (‪ )ICB > IST‬وذلك حتى ال تفصل دائرة المحرك عند بدء التشغيل‪.‬‬
‫‪ 1 - 3 - 4‬حتديد قيمة تيار البدء من الــ ‪Name Plate‬‬
‫ويمكن حسـ ـ ــاب قيمة تيار البدء فى المحركات من معرفة ما يسـ ـ ــمى‪ Code kVA‬الذى يكون مطبوعا على‬
‫لوحة بيانات المحرك المعروفة ب ـ ‪( Name Plate‬شكل ‪.)3-4‬‬
‫شكل ‪3-4‬‬
‫‪297‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وبعد معرفة هذا ال ـ ‪ ،kVA Code‬ثم بمساعدة الجدول ‪ 2-4‬يمكن حساب قيمة ‪ IST‬كما في المثال التالي‪.‬‬
‫جدول ‪ :2-4‬القدرة عند البدء‬
‫‪(kVA/HP) at starting‬‬
‫‪kVA Code‬‬
‫‪0-3.14‬‬
‫‪A‬‬
‫‪3.15-3.43‬‬
‫‪B‬‬
‫‪4–4.49‬‬
‫‪D‬‬
‫‪3.44-3.99‬‬
‫‪C‬‬
‫‪4.5-4.99‬‬
‫‪E‬‬
‫)‪5- (5.59‬‬
‫‪F‬‬
‫‪5.6–6.29‬‬
‫‪G‬‬
‫‪6.3-7.09‬‬
‫‪H‬‬
‫‪7.1-7.99‬‬
‫‪J‬‬
‫)‪8- (8.99‬‬
‫‪K‬‬
‫مثال ‪:2-4‬‬
‫احدب تيار البدء للموتور المبينة لوحته فى شكل ‪.3-4‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫من لوحة البيانات فى شكل ‪ 3-4‬نجد أن قدرة المحرك تساوى ‪ 30HP‬وجهد التشغيل ‪ 460V‬وأن ال ــ ـ ـ ـ‬
‫‪ kVA Code‬الخا‬
‫به هو الحرف (‪ ،)G‬ومن الجدول ‪ 2-4‬نجد أن ‪ kVA/HP‬المقابل لهذا الرمز‬
‫هو ‪( ،5.6–6.29‬س ـ ـ ــنختار قيمة متوس ـ ـ ــطة بينهما) ومن ثم يمكن حس ـ ـ ــاب تيار البدء كما يلى (حيث‬
‫‪ 460‬هو ‪:)VL‬‬
‫‪298‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الحظ أن تيار البدء (‪ )222A‬يسـ ـ ـ ـ ــاوى فى هذا المحرك حوالى سـ ـ ـ ـ ــتة أمثال التيار الطبيعي الذى يسـ ـ ـ ـ ــاوى‬
‫‪ 34.9 A‬كما هو واضح على لوحة البيانات‪.‬‬
‫عمليا يجب فى مثل هذه الحاالت تركيب دائرة للتحكم فى هذا التيار العالي عند البدء‪ ،‬فقد يس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم مثال‬
‫فكرة دوائر سـ ــتار‪/‬دلتا إذا كان تركيب المحرك يسـ ــمح بذلك أي يبدأ وهو موصـ ــل سـ ــتار ثم بعد البدء يتحول‬
‫التركيب إلى دلتا‪ ،‬أو نستخدم دوائر التحكم فى الجهد‪ ،‬أو دوائر ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Soft Starting‬ألن مثل هذا التيار‬
‫العالي يسبب مشاكل كبيرة فى التصميم‪.‬‬
‫‪ 2 - 3 - 4‬لوحة بيان ات احملرك‬
‫الحظ فى لوحة البيانات السابقة (شكل ‪ )3-4‬وجود بعض المعلومات األخرى المفيدة مثل‪:‬‬
‫عامل الخدمة ‪:Service Factor‬‬
‫وهو يعطى مؤش ــر على أقص ــى التحميل يمكن الوص ــول إليه‪ ،‬فمثال لو كان هذا العامل يس ــاوى ‪ 1.15‬كما‬
‫فى ش ــكل ‪ 3-4‬فمعناه أننا يمكن تحميل هذا الموتور ‪ %15‬فوق التحميل الطبيعي له‪ .‬لكن بالطبع س ــيكون‬
‫هذا على حساب العمر االفتراضي له الذى سيقل إذا كثر تحميل الموتور بهذه النسبة‪.‬‬
‫نوعية العزل ‪:Insulation Class‬‬
‫وهى معلومة هامة جدا ألنه تعطى مؤش ـ ـ ـ ـ ـ ــر إلى المدى األقص ـ ـ ـ ـ ـ ــى فى درجات الح اررة التى يتحملها هذا‬
‫الموتور‪ ،‬وهناك سـ ـ ـ ــتة ‪ Classes‬عالمية كما وردت فى الجدول ‪( 4-2‬الفصـ ـ ـ ــل الثاني)‪ ،‬وكل منها يتحمل‬
‫درجة الح اررة المبينة بجوار الرمز‪ .‬الحظ فى شكل ‪ 3-4‬أن العزل من الطبقة ‪ F‬الذى يتحمل ‪ 155‬درجة‪.‬‬
‫مصطلح اللل ‪NEMA Design‬‬
‫من هذا المصطلح يمكن معرفة نسبة ال ـ ‪ Starting Torque‬بال ـ ‪ ،Rated Torque‬كما هو ظاهر في‬
‫المنحنيات التالية في شكل ‪ 4-4‬الصادرة عن مؤسسة ال ـ ‪ NEMA‬وهى اختصار لالسم الت ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـالى‬
‫)‪ National Electrical Manufacturer Association (NEMA‬وهى الهيئة المسؤولة عن وضع‬
‫‪299‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫المواصفات القياسية للتصنيع في أمريكا‪ .‬والنوع ‪ B‬هو األكثر انتشار في المحركات‪ ،‬ويعرف بال ـ ‪General‬‬
‫‪ .Purpose Motor‬والنوع ‪ D‬مثال له ‪ Starting Torque‬عالى جدا ولذا يستخدم على سبيل المثال في‬
‫ال ـ ـ ـ ‪ Punching process‬كصناعة األواني و يستخدم في ‪ shearing process‬كقص ألواح الصاج‪.‬‬
‫مصطلح اللل ‪FRAME‬‬
‫كما هو واضح في شكل ‪ 3-4‬فال ـ ‪ Frame‬أخذ الرقم ‪ 286T‬فماذا يعنى ذلك؟ هو ببساطة دليلك لمعرفة‬
‫أبعاد هذا المحرك ‪ Shaft‬عن األرض ما هي المسافة بين مسامير ربط القاعدة‪ ،‬إلخ‪ .‬وهى أمور غاية في‬
‫األهمية ألنك حين تستبدل محرك جديد ب خر‪ ،‬فإن لم تكن هذه األبعاد متطابقة فلن تستطيع أن تضعه مكان‬
‫القديم‪.‬‬
‫شكل ‪4-4‬‬
‫‪ 3 - 3 - 4‬تصميم دوائر احملركات الصغرية‬
‫فى الواقع إنه ليس هناك حدودا فاصــلة محددة بين ما يســمى محركات ص ـغيرة ومحركات كبيرة‪ ،‬لكن يمكن‬
‫من الواقع العملي أن نقول أن المحركات ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 3-Phase‬األقل من ‪ 15HP‬تصـ ــنف عادة على أنها‬
‫محركات صغيرة‪ .‬وتكون خطوات التصميم لدوائرها كما فى الجدول ‪:3-4‬‬
‫‪300‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ :3-4‬خطوات التصميم للمحركات الصغيرة‬
‫‪.1‬‬
‫إحسب تيار الموتور )‪.(IL‬‬
‫‪.2‬‬
‫إحسب تيار البدء (‪ )Starting Current‬للمحرك ‪.I ST‬‬
‫‪.3‬‬
‫اختر ال ـ ‪ CB‬بحيث يكون ‪.ICB  IST‬‬
‫‪.4‬‬
‫اختر الكابل بحيث يكون (‪.)ICABLE  ICB‬‬
‫‪.5‬‬
‫فى الغالب لن نحتاج هنا لتطبيق تصـ ـ ــحيح قيم تيار الكابل ليكون أعلى من الحمل الحرارى ألن‬
‫الكابل أعلى من القاطع‪ ،‬والقاطع أعلى من تيار البدء الذى هو أعلى من التيار الطبيعي غالبا‬
‫بثالث أمثال‪ ،‬ومن ثم أعلى من أى تأثير لمعامالت تصحيح الحمل الحرارى‪ ،‬فال داع لعمل هذه‬
‫االختبارات‪.‬‬
‫وتطبيق هذه القواعد يتفق مع نفس القواعد السـ ـ ـ ـ ــابقة المسـ ـ ـ ـ ــتخدمة مع األحمال االسـ ـ ـ ـ ــتاتيكية (جدول ‪)1-4‬‬
‫باستثناء أن تيار الـ ‪ CB‬أعلى من ال ـ ‪.Starting Current‬‬
‫مثال ‪:3-4‬‬
‫اختر الكابل المناسب لمحرك أحا ى ‪ Single Phase Motor‬قدرته ‪ 5HP‬وتيار البدء له يعا ل‬
‫‪ 2.5‬التيار الطبيعي علما بأن اللللللللللللللللل ‪ ،PF=0.85‬و جهد التشغيل ‪ ،V=220 V‬وكفاءة التشغيل‬
‫تداوى ‪.)HP = 746 W .%90‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪5  746‬‬
‫‪= 22 A‬‬
‫‪220  0.85  0.9‬‬
‫= ‪IL‬‬
‫‪I ST = 2.5  22 = 55 A‬‬
‫و أقرب ‪ CB‬يحقق العالقة (‪ )ICB  IST‬مناسب هو ‪.63A‬‬
‫‪301‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ومن العالقة (‪ ،)ICABLE  ICB‬ثم من الجـدول ‪( 5-2‬الفصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل الثـاني) نجـد أن أقرب مقطع كابل‬
‫مناس ــب يحقق هذه العالقة هو الكابل (‪ )2 x 16 mm2‬الذى يتحمل ‪( 65A‬بفرض أن الكابل داخل‬
‫ماسورة)‪.‬‬
‫تذكر إنه يجب تطبيق عمليات التصــحيح لقيمة تيار الكابل إذا اســتدعى األمر حســب العوامل المختلفة مثل‬
‫درجة الح اررة وعدد الكابالت المتجاورة إلخ‪ ،‬للوص ـ ــول إلى الحمل المص ـ ــحح للكابل‪ .‬لكن كما ذكرنا س ـ ــابقا‪،‬‬
‫فإنه عمليا لن تحتاج لذلك حي ث أننا بالفعل رفعنا قيم الكابل بسـ ـ ـ ـ ــبب تيار البدء بنس ـ ـ ـ ـ ــب عالية ال يمكن أن‬
‫تتأثر بعدها بدرجة الح اررة أو غيره‪.‬‬
‫ملحوظة‪:‬‬
‫حين نقول أن هذا الموتور ‪ 5kW‬مثال فنقصد بذلك ال ـ ‪ Output‬هو الذى يساوى ‪ ،5kW‬وليس ال ـ ـ ‪،Input‬‬
‫وهذا هو السبب فى أننا قسمنا على الكفاءة فى الحسابات السابقة‪.‬‬
‫‪ 4 - 3 - 4‬تصميم دوائر احملركات ال كبرية‬
‫تكون خطوات التصميم كما فى الجدول ‪:4-4‬‬
‫الحظ هنا فى حال المحركات الكبيرة ‪ -‬حيث التيار الطبيعي يكون عالي القيمة ‪ -‬أن تطبيق القاعدة التى‬
‫تقول أن (‪ )ICable > ICB‬يصــ ـ ــبح غير اقتصــ ـ ــادي ألن هذا يعنى بالضـ ـ ـ ــرورة أن ‪ ICable‬سـ ـ ـ ــيكون أعلى من‬
‫‪ IStarting‬وهذا غير مقبول اقتصاديا‪ ،‬كما فى المثال التالى‪.‬‬
‫جدول ‪ :4-4‬خطوات التصميم للمحركات الكبيرة‬
‫‪.1‬‬
‫إحسب تيار (المحرك) ‪.IL‬‬
‫‪.2‬‬
‫إحسب تيار البدء (‪ )Starting Current‬للمحرك ‪.IST‬‬
‫‪.3‬‬
‫اختر الـ ‪ CB‬بحيث يكون ‪.ICB  IST‬‬
‫‪302‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪.4‬‬
‫طبق تصحيح قيم تيار الكابل إذا احتاج األمر‪.‬‬
‫‪.5‬‬
‫اختر الكابل بحيث يكون ‪ .ICABLE  1.25IL‬ويجب أن يكون كذلك أكبر من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Thermal‬‬
‫‪ rating‬المحسوب فى الخطوة الرابعة‪.‬‬
‫‪.5‬‬
‫اضبط جهاز ال ـ ‪ Overload‬على تقريبا ‪ 1.05‬من قيمة تيار المحرك‪.‬‬
‫مثال ‪:4-4‬‬
‫اختر الكابل واللللل ‪ CB‬المناسبين لمحرك ‪ 3-Phase‬بقدرة ‪ ،50kW‬وجهد التشغيل ‪ ،380 V‬ومعامل‬
‫القدرة له )‪ ،(PF = 0.9‬وله تيار بدء )‪ ،(IST=2.5 Ir‬وكفاءة التشغيل = ‪.95%‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫وأقرب ‪ CB‬قياسى أعلى من القيمة المحسوبة هو ‪.250A‬‬
‫استخدام اللل ‪Overload‬‬
‫الحظ أننا لو طبقنا القاعدة (‪ ،)ICable>IST‬فسـ ـ ـ ـ ـ ــنحتاج لكابل ذى مقطع كبير جدا مقارنة بالتيار الطبيعي‬
‫للمحرك‪ ،‬بمعنى أننا سـ ـ ـ ـ ـ ــنحتاج لكابل يتحمل أكثر من ‪ ،250A‬رغم أن التيار الطبيعي ال يتعدى ‪،88A‬‬
‫وهذا غير منطقى‪ .‬والحل أن نطبق مع المحركات الكبيرة قاعدة أخرى‪ ،‬وهى ‪( Icable >1.25 Irated‬مع‬
‫تطبيق تصـ ــحيح الحمل الحرارى إذا احتاج األمر)‪ ،‬وبها نضـ ــمن أن مقطع الكابل سـ ــيكون مناسـ ــبا للتيار‬
‫الطبيعي فى ظل ظروف التحميل الحرارى المختلفة‪.‬‬
‫𝐴‪𝐼𝐶𝑎𝑏𝑙𝑒 ≥ 1.25 × 88.9 = 111‬‬
‫وأقرب مقطع قياســى لكابل تياره أعلى من ‪ 111A‬هو ‪ ،4 x 50 mm2‬والذى يتحمل ‪ 138A‬بفرض إنه‬
‫ممدد فوق حوامل وذلك حسب الجدول ‪.5-2‬‬
‫‪303‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫لكن هذا يس ــتلزم وجود ‪ ،Overload Device‬وهو جهاز حماية إض ــافي مكون من جزئين‪ ،‬يركب الجزء‬
‫األول منه‪ -‬وهو الجزء الحساس للح اررة‪ -‬على التوالى مع ملفات المحرك ومع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Main Poles‬‬
‫الخاصة بال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Contactors‬بينما يركب الجزء الثاني منه– وهو عبارة عن الـ ـ ـ ‪Auxiliary Contacts‬‬
‫الخاصة به‪ -‬فى دائرة ال ـ ‪ Start /Stop‬المتحكمة فى تشغيل المحرك كما فى شكل ‪.5-4‬‬
‫و يتم ض ــبطه على حوالى ‪ ،1.05 IL‬أى يض ــبط تقريبا فى هذا المثال على قيمة ‪ 100‬أمبير‪ ،‬وذلك من‬
‫أجل حماية الكابل‪ ،‬حيث أن ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Rated Current‬للـ ـ ـ ‪ )250 A( CB‬غير مناسب لحماية هذا الكابل‬
‫(‪ )138A‬ضد كافة أنواع األعطال‪.‬‬
‫شكل ‪5-4‬‬
‫‪ 5 - 3 - 4‬تساؤالت هامة‬
‫يوجد فى الخطوات المذكورة فى الجدول ‪ 4-4‬والخاص ـ ــة بالتص ـ ــميم للمحركات الكبيرة بعض العالقات التى‬
‫ظاهرها غير منطقى‪ .‬على سبيل المثال أصبحت قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Starting Current‬أعلى من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Rated‬‬
‫‪ Current‬للكابل المستخدم‪ ،‬ومن ثم ظهرت التساؤالت التالية تباعا‪:‬‬
‫‪ -1‬هل سيحترق الكابل عند مرور ال ـ ‪Starting Current‬؟‬
‫‪304‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫بالطبع ال‪ .‬فرغم أن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Starting Current‬بالفعل أكبر بكثير من تحمل هذا الكابل إال أنه يستمر لمدة‬
‫وجيزة وبالتالى لن يصل الكابل خالل هذه الثوانى إلى درجة السخونة الكافية لكى يحترق‪.‬‬
‫‪ -2‬وماذا عن مرور تيار بالموتور أعلى من التيار الطبيعي لكنه فى نفس الوقت أقل من تيار الل ‪CB‬؟‬
‫ففى المثال السابق مثال كان التيار المقنن للمحرك ‪ 93A‬بينما تيار ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬كان يساوى ‪ 250A‬فلو مر‬
‫تيار بالمحرك قدره ‪ -200A‬نتيجة عطل ما فلن يقوم ال ــ ـ ‪ CB‬بفصله ألن التيار المار اليزال أقل من ‪،ICB‬‬
‫ومن ثم فهناك خطورة على الكابل وعلى المحرك‪ ،‬فما الحل؟‪.‬‬
‫لعالج هذه المشـ ـ ـ ــكلة فإن المحركات الكبيرة تزود كما ذكرنا بجهاز حماية إضـ ـ ـ ــافي )‪،Over Load (OL‬‬
‫وهو جهاز حرارى حس ـ ــاس ألى زيادة فى التيار أعلى من قيمة الضـ ــبط له‪ .‬وغالبا يتم ض ـ ــبطه على حوالى‬
‫‪1.05‬من قيمة التيار الطبيعي للدائرة‪ ،‬وبالتالى ففى حالة زيادة التيار إلى ‪ 200A‬مثال فإن ال ـ ‪Overload‬‬
‫سيمكنه بسهولة اكتشاف هذا العطل الذى ال يمكن أن يكتشفه ال ـ‪.CB‬‬
‫‪ -3‬فهل سيتدبب ال ـ ‪Starting Current‬فى فصل ‪Over Load‬؟‬
‫واإلجابة ال‪.....‬لنفس التبرير السابق وهو أن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‪ Starting Current‬يتناقص بعد ثوانى معدودة فى حين‬
‫أن جهاز ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Over Load‬يحتاج لوقت حتى يتأثر بأى ارتفاع فى التيار ومن ثم فلن يتأثر بتيار البدء‬
‫المرتفع‪.‬‬
‫‪ -4‬فهل من الممكن االستغناء عن الل ‪ CB‬واالكتفاء بال ـ ‪Over Load‬؟‬
‫بالطبع ال‪...‬ألن ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬أساسى فى الوقاية من األعطال ذات التيار المرتفع ‪ .Short Circuits‬ورغم أن‬
‫ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ OL‬سيشعر بكافة األعطال بما فيها األعطال ذات التيار المرتفع لكنه سيفصلها متأخ ار ألنه يحتاج‬
‫لوقت كما ذكرنا سابقا‪ ،‬أما الـ ـ ـ ـ ‪ CB‬فألنه يعمل طبقا لنظرية التأثير المغناطيسى للتيار‪ ،‬فإن أى ارتفاع فى‬
‫قيمة التيار ستتسبب فو ار فى إحداث )‪ ،(Magnetic Trip‬ومن ثم سيفصل ال ـ ‪ CB‬فورا‪.‬‬
‫‪ 6 - 3 - 4‬حساب احلمل التصميمي جملموعة أمحال ديناميكية‬
‫والمقص ـ ـ ـ ـ ـ ــود باألحمال الديناميكية هنا أن اللوحة تغذى مجموعة من المحركات وليس محرك واحد كما فى‬
‫األجزاء السـ ـ ـ ـ ــابقة‪ .‬و سـ ـ ـ ـ ــنحتاج فى هذه النوعية من الحسـ ـ ـ ـ ــابات إلى معلومتين مهمتين عن كل محرك فى‬
‫اللوحة‪ ،‬وهما‪:‬‬
‫‪-1‬‬
‫تحديد تيار البدء لكل محرك (‪ ،)ISt‬مع تحديد أعلى تيار بدء فى المجموعة ‪.IST-max‬‬
‫‪305‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪-2‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫تح ــدي ــد التي ــار المقنن ‪ Rated current‬لك ــل محرك (‪ ،)Irated‬مع تح ــدي ــد أعلى تي ــار مقنن فى‬
‫المجموعة ‪.Irated-max‬‬
‫وبعد تحديد هذه المعلومات عن كل محرك‪ ،‬تكون خطوات التصميم كما فى الجدول ‪:5-4‬‬
‫جدول ‪ :5-4‬قواعد اختيار الكابل وال ـ ‪ CB‬العموميين للوحة تغذى محركات فقط‬
‫‪ -1‬حســاب قيمة تيار البدء الكلى لمجموعة المحركات )‪( ،ISt (Group‬الذى ســنختار على أســاســه الـ‬
‫‪ CB‬العمومى للوحة) من المعادلة ‪:4-5‬‬
‫‪4-5 I St (Group) = I St −max + DF  I rated − I rated −max ‬‬
‫‪ -2‬اختر ‪ CB‬أعلى من القيمة المحسوبة في الخطوة رقم ‪1‬‬
‫‪ -3‬إحسب قيمة ال ـ ‪ Rated Current‬لمجموعة المحركات (الذى سنختار على أساسه الكابل‬
‫الرئيسي) وذلك من المعادلة ‪:4-6‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪I rated (Group) = 1.25  I rated −max + DF  I rated − I rated − max 4-6‬‬
‫‪ -4‬طبق إجراءات تصحيح قيم التحميل ‪ De-rating Factors‬على القيمة المحسوبة في الخطوة‪-‬‬
‫‪ ،3‬و تأكد أن تيار الكابل الذى سيتم اختياره في الخطوة‪ 5-‬أعلى منها‪.‬‬
‫‪ -5‬اختر الكابل بحيث يكون أعلى من القيمة المحسوبة في الخطوة‪ ،4-‬وأعلى من تيار ال ـ ‪CB‬‬
‫المحسوب فى الخطوة‪.2-‬‬
‫حيــث ‪ DF‬هو معــامــل الطلــب لهــذه المجموعــة من المحركــات‪ ،‬وتتوقف قيمتــه على عــدد المحركــات فى‬
‫المجموعة‪ ،‬حسب الجدول ‪( 6-4‬يستخدم في حالة عدم معرفة نسب تحميل المحركات الفعلية) ‪:‬‬
‫‪306‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ :6-4‬معامل الطلب لمجموعة محركات (‪)Individual Drives‬‬
‫عدد المحركات معامل الطلب‬
‫‪1-5‬‬
‫‪1‬‬
‫‪6-10‬‬
‫‪0.75‬‬
‫‪11-15‬‬
‫‪0.7‬‬
‫‪16-20‬‬
‫‪0.65‬‬
‫‪21-30‬‬
‫‪0.6‬‬
‫‪31-50‬‬
‫‪0.55‬‬
‫مثال ‪:5-4‬‬
‫صم لوحة توزيع لمجموعة محركات ‪3-phase‬مكونة مما يلى‪:‬‬
‫‪ 3‬محرك قدرة‬
‫‪5HP‬‬
‫‪ 2‬محرك قدرة‬
‫‪10 HP‬‬
‫‪ 3‬محرك قدرة‬
‫‪15HP‬‬
‫اعتبر تيار البدء = ‪ 2.5‬من قيمة التيار المقنن ‪ Rated current‬لكل محرك‪ ،‬واعتبر حاصـ ـ ــل ضـ ـ ــرب‬
‫الكفاءة‪ ،‬والـ ـ ‪ P.F‬يساوى ‪.0.85‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫إحسب التيار المقنن ‪ Irated‬لكل موتور مع تحديد ‪ Irated-max‬فى المجموعة‬
‫‪Irated (5HP) = 7.1 A‬‬
‫‪Irated (10HP) = 14 A‬‬
‫‪307‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫)‪Irated (15HP) = 21 A-------- > (Irated-max‬‬
‫نحسب تيار البدء لكل نوع‪ ،‬مع تحديد قيمة أعلى تيار بدء فيهم‪:‬‬
‫‪IST (5HP) = 19 A‬‬
‫‪IST (10HP) = 35 A‬‬
‫)‪IST (15HP) = 52 A …………….>(ISt- max‬‬
‫وحيث أن لدينا ثمانية محركات‪ ،‬وبالتالى يكون معامل الطلب يس ــاوى ‪ DF = 0.75‬حس ــب الجدول(‪-4‬‬
‫‪ .)6‬فنبدأ بتطبيق القاعدة األولى فى الجدول ‪ 5-4‬من معادلة ‪:4-5‬‬
‫‪IStart (Group) = 52+ 0.75 (3x7.6 + 2 x 14 + 3 x 21-21) = 122 A‬‬
‫وهذا يعنى أن أقرب ‪ CB‬مناسب هو ‪ ،125A‬ويفضل استخدام ‪ 150A‬لتقارب قيم‪ ،121A‬و ‪.125A‬‬
‫ثم بتطبيق القاعدة الثالثة فى الجدول ‪ ،5-4‬ومن معادلة ‪ 4-6‬نجد أن‪:‬‬
‫‪IRated (Group) = 1.25 x21+ 0.75 (3x7.6 + 2 x 14 + 3 x 21-21) = 95 A‬‬
‫وأقرب كابل مناســب حســب الجدول ‪ 5-2‬بالفصــل الثاني (بفرض إنه ممدد بالهواء) هو ‪4 x 70 mm2‬‬
‫(يتحمل ‪.)171A‬‬
‫ومن ثم يصبح الشكل النهائى للوحة التوزيع العمومية كما فى شكل ‪.6-4‬‬
‫‪308‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪6-4‬‬
‫ملحوظات‪:‬‬
‫‪ .1‬كان من الممكن اختيار الكابل األقل بشرط أن يزود ب ـ ‪.Over Load‬‬
‫‪ .2‬عمليـات تص ـ ـ ـ ـ ـ ــحيح تحمـل الكـابالت أن احتجنـا إليهـا (مثـل تـأثير درجـة الح اررة أو عـدد الكـابالت‬
‫المتجاورة إلخ) يمكن أن تتس ــبب فى رفع مقطع الكابل ربما ألكثر من ذلك‪ .‬لكن في هذه الحالة لن‬
‫نحتاج لعمل تصحيح طالما الكابل أعلى من تيار البدء‪.‬‬
‫‪ .3‬الحس ـ ــابات الخاص ـ ــة بتص ـ ــميم الدوائر الفرعية الخاص ـ ــة بكل موتور يمكن الرجوع إلى قواعدها فى‬
‫المثال السابق‪.‬‬
‫‪309‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اجلزء الثاني‪ :‬اختبارات التأكد من صحة التصميم‬
‫تصميم الدوائر كما فى الخطوات السابقة (اختيار ‪ CB‬معين ثم كابل مناسب) يعتبر تصميما أوليا‪ ،‬وال يعتبر‬
‫التصميم نهائيا إال إذا تم التأكد من صحة هذه االختيارات بواسطة ثالثة اختبارات مهمة‪:‬‬
‫‪ -1‬اختبار التحمل الحرارى للكابل (لدراسة تأثير درجة ح اررة الجو‪ ،‬وظروف التمديد إلخ على تحمل‬
‫الكابل)‪.‬‬
‫‪ -2‬اختبار مدى الهبوط فى الجهد ‪( Voltage Drop‬للتأكد من أن ‪ V.D‬عند نهاية الكابل ال يتعد‬
‫الحدود المسموح بها)‪.‬‬
‫‪ -3‬اختبار تحمل الكابل وكذلك تحمل الـ‪ CB‬ألقصى تيار قصر ‪ Short Circuit‬متوقع مروره بالكابل‬
‫والـ ـ ‪.CB‬‬
‫وغالبا يتم تطبيق هذه االختبارات على الكابالت الرئيسية فقط فليس هناك معنى لتطبيقها مثال على دوائر‬
‫اإلنارة الفرعية أو األحمال الصغيرة‪ ،‬لكن فى حاالت خاصة يمكن تطبيقها على الدوائر الفرعية إذا كانت‬
‫المسافة مثال بين اللوحة والحمل كبيرة جدا‪.‬‬
‫‪4-4‬‬
‫االختبار األول‪ :‬اختبار التحمل احلرارى‬
‫من المعروف أن قيم ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Rated Current‬المذكورة فى مثل الجدول ‪ 5-2‬بالفصل الثاني والتى نحصل‬
‫عليها من الشـ ــركات المصـ ــنعة لهذه الكابالت تفترض دائما أن الكابل موضـ ــوع فى ظروف معينة‪ :‬منها أن‬
‫تكون درجة الح اررة فى الوسط المحيط بالكابل ال تزيد عن ‪ 40‬درجة مئوية (أحيانا تحسب على ‪ 25‬درجة)‪،‬‬
‫و أن يكون الكابل غير مجاور ألى كابل آخر‪ ،‬باإلض ــافة لمجموعة ش ــروط أخرى قياس ــية تض ــعها الش ــركة‬
‫المصنعة للكابل‪.‬‬
‫والدؤال اآلن‪ :‬ماذا لو اختلفت شروط تمديد الكابل عن هذه الشروط والظروف؟‬
‫فى هذه الحالة يجب مراجعة تحميل الكابل‪ ،‬وتخفيض مستوى التحميل بنسب مختلفة تسمى معامالت تصحيح‬
‫قيمة التحميل (‪.)De-rating Factors‬‬
‫‪310‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 4 - 4‬معامالت تصحيح حتميل الكابالت‬
‫وعملية المراجعة هذه تتضمن عدة عمليات تصحيحية للوصول إلى التحمل الحرارى ‪Thermal rating‬‬
‫المناسب للكابل حتى ال ترتفع درجة ح اررة الكابل أثناء التشغيل‪ .‬ومن هذه المراجعات‪:‬‬
‫‪ -1‬تأثير رجة الحرارة‪:‬‬
‫يتم تصحيح تحمل الكابل طبقا لدرجة ح اررة الجو إذا كان ممددا فى الهواء طبقا للقيم المذكورة بالجدول رقم‬
‫‪.7-4‬‬
‫جدول ‪ :7-4‬تصحيح التحميل حسب درجة ح اررة الجو‬
‫درجة ح اررة الهواء‬
‫‪25‬‬
‫‪30‬‬
‫‪35‬‬
‫‪40‬‬
‫‪45‬‬
‫‪50‬‬
‫‪55‬‬
‫‪PVC‬‬
‫‪1.13‬‬
‫‪1.07‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪0.93‬‬
‫‪0.85‬‬
‫‪0.76‬‬
‫‪0.65‬‬
‫‪XLPE‬‬
‫‪1.09‬‬
‫‪1.04‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪0.95‬‬
‫‪0.90‬‬
‫‪0.85‬‬
‫‪0.80‬‬
‫أما إذا كان الكابل مدفونا فى األرض فإن التصحيح يتم حسب درجة ح اررة التربة باستخدام الجدول ‪.8-4‬‬
‫جدول ‪ :8-4‬تصحيح التحميل حسب درجة ح اررة التربة‬
‫درجة ح اررة التربة‬
‫‪25‬‬
‫‪30‬‬
‫‪35‬‬
‫‪40‬‬
‫‪45‬‬
‫‪50‬‬
‫‪55‬‬
‫‪PVC‬‬
‫‪1.22‬‬
‫‪1.15‬‬
‫‪1.08‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪0.95‬‬
‫‪0.82‬‬
‫‪0.71‬‬
‫‪XLPE‬‬
‫‪1.14‬‬
‫‪1.10‬‬
‫‪0.90‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪0.90‬‬
‫‪0.89‬‬
‫‪0.84‬‬
‫بالمثل هناك معامالت تصحيح لمتغيرات أخرى غير درجة الح اررة منها‪:‬‬
‫‪311‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -2‬تأثير عمق الدفن)‪:(Burial Depth‬‬
‫جدول ‪ :9-4‬معامل تصحيح عمق الدفن‬
‫مقطع الكابل‬
‫عمق الدفن س )‬
‫‪Up to 70 mm2‬‬
‫‪Up to 240 mm2‬‬
‫‪Above 300 mm2‬‬
‫‪50‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪1.00‬‬
‫‪60‬‬
‫‪0.99‬‬
‫‪0.98‬‬
‫‪0.97‬‬
‫‪80‬‬
‫‪0.97‬‬
‫‪0.96‬‬
‫‪0.94‬‬
‫‪100‬‬
‫‪0.95‬‬
‫‪0.93‬‬
‫‪0.92‬‬
‫‪125‬‬
‫‪0.94‬‬
‫‪0.92‬‬
‫‪0.89‬‬
‫‪150‬‬
‫‪0.93‬‬
‫‪0.90‬‬
‫‪0.87‬‬
‫‪175‬‬
‫‪0.92‬‬
‫‪0.89‬‬
‫‪0.86‬‬
‫‪200‬‬
‫‪0.91‬‬
‫‪0.88‬‬
‫‪0.85‬‬
‫‪ -3‬تأثير الحرارة النوعية للتربة)‪:(Thermal Resistivity‬‬
‫جدول ‪ :10-4‬معامل تصحيح المقاومة النوعية للتربة‬
‫الحرارة النوعية للتربة‬
‫‪90‬‬
‫‪80‬‬
‫‪120‬‬
‫‪100‬‬
‫‪200‬‬
‫‪150‬‬
‫‪250‬‬
‫‪˚C.cm/W‬‬
‫معامل التصحيح‬
‫‪1.17‬‬
‫‪1.12‬‬
‫‪1.0‬‬
‫‪1.07‬‬
‫‪0.91‬‬
‫‪0.80‬‬
‫‪0.73‬‬
‫‪ -4‬تأثير تجاور الكابالت فوق حوامل الكابالت‪:‬‬
‫جدول ‪ :11-4‬معامل تصحيح عدد الكابالت المتجاورة أفقيا ورأسيا فى الهواء‬
‫عد الكابالت على الحامل‬
‫‪5-4‬‬
‫‪8-6‬‬
‫أكثر من ‪9‬‬
‫‪2‬‬
‫معامل التصحيح للمجموعات أفقية‬
‫‪0.78 0.85‬‬
‫‪0.75‬‬
‫‪0.72‬‬
‫‪0.7‬‬
‫معامل التصحيح للمجموعات الرأسية‬
‫‪0.73‬‬
‫‪0.7‬‬
‫‪0.68‬‬
‫‪0.66‬‬
‫‪0.8‬‬
‫‪3‬‬
‫‪312‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -5‬تأثير تجاور الكابالت تحت األرض‪:‬‬
‫جدول ‪ :12-4‬معامل تصحيح عدد الكابالت المتجاورة تحت األرض‬
‫المدافة بين الكابالت‬
‫عد الدوائر‬
‫‪Spacing 15 cm‬‬
‫‪Spacing 30 cm‬‬
‫‪Touching‬‬
‫‪Flat‬‬
‫‪Trefoil‬‬
‫‪Flat‬‬
‫‪Trefoil‬‬
‫‪Flat‬‬
‫‪Trefoil‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0.81‬‬
‫‪0.81‬‬
‫‪0.87‬‬
‫‪0.87‬‬
‫‪0.91‬‬
‫‪0.91‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0.70‬‬
‫‪0.69‬‬
‫‪0.78‬‬
‫‪0.76‬‬
‫‪0.84‬‬
‫‪0.82‬‬
‫‪4‬‬
‫‪0.63‬‬
‫‪0.62‬‬
‫‪0.74‬‬
‫‪0.72‬‬
‫‪0.81‬‬
‫‪0.77‬‬
‫‪5‬‬
‫‪0.60‬‬
‫‪0.58‬‬
‫‪0.70‬‬
‫‪0.66‬‬
‫‪0.78‬‬
‫‪0.73‬‬
‫‪6‬‬
‫‪0.56‬‬
‫‪0.54‬‬
‫‪0.67‬‬
‫‪0.63‬‬
‫‪0.76‬‬
‫‪0.70‬‬
‫الحظ فى الجدول السابق أن معامل التصحيح يتوقف على المسافة بين الكابالت المتجاورة‪ :‬فهى إما متالمسة‬
‫(‪ ،)Touching‬أو متباعدة بمسافة ‪ 15‬سم‪ ،‬أو ‪ 30‬سم‪ ،‬ويتوقف أيضا على طريقة وضع الكابالت‪.‬‬
‫مالحظات هامة‪:‬‬
‫‪ .1‬الجداول السابقة تخص شركة معينة‪ ،‬وستختلف القيم من شركة ألخرى‪ ،‬وبالتالى فالحسابات الدقيقة‬
‫يجب إما أن ترجع إلى مواصفات الشركة التى تتعامل معها أو إلى مواصفات الدولة التى تقيم فيها‪.‬‬
‫‪ .2‬الحظ أنه إذا احتجنا إلى تطبيق أكثر من معامل تصحيح فى نفس الوقت فإن هذه المعامالت المستخدمة‬
‫تضرب جميعا فى التحميل الطبيعي للكابل من أجل الوصول إلى التصحيح المناسب‪.‬‬
‫‪ .3‬يجب على كل مصمم أن يرجع إلى المواصفات القياسية المعتمدة ببلده‪ ،‬فقد يكون هناك فروقا بين‬
‫الجداول المذكورة هنا بالكتاب وبين الجداول المعتمدة ببلده‪ ،‬لكن يظل أسلوب التصميم غير مختلف وإن‬
‫اختلفت قيمة هنا أو قيمة هناك فى جدول ما‪.‬‬
‫‪313‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ .4‬بعض المواصفات تفرق بين الـ ‪ Current Rating‬المحسوب لكابل داخل ماسورة فى الهواء أو داخل‬
‫ماسورة بالحائط (السقف) أو داخل خندق باألرض أو معلق على الحائط إلى آخر هذه الطرق‪ ،‬وتجعل‬
‫لكل طريقة من هذه الطرق جدوال خاصا يحسب منه ‪ ،Cable rating‬وتصل هذه الطرق إلى أكثر من‬
‫‪ 8‬طرق مختلفة لتمديد الكابالت‪ ،‬وهذا يعنى أن المهندس يجب أن يكون لديه الجدول المناسب لكل‬
‫طريقة من هذه الطرق‪ ،‬وهذا بالطبع يستلزم منه مراجعة المواصفات القياسية المعتمدة ببلده‪.‬‬
‫مثال ‪:6-4‬‬
‫ما هو أقصى تيار يتحمله كابل ‪ PVC‬مقطعه ‪ 95mm2‬إذا كانت حرارة الجو ‪ 50‬رجة مئوية؟‬
‫الحل‪:‬‬
‫من الجدول ‪ 5-2‬بالفصل الثاني نجد أن التحميل الطبيعي (عند ‪ 25‬درجة مئوية) لكابل ‪95mm2‬‬
‫موضوع فى الهواء هو ‪ 209‬أمبير‪ ،‬ومن الجدول ‪ 7-4‬نجد أن معامل التصحيح المقابل لدرجة ‪ 50‬مئوية‬
‫هو ‪ ،0.76‬وبالتالى فال ـ ‪ Thermal Rating‬الصحيح لهذا الكابل عند ‪ 50‬درجة يساوى ‪ 158A‬فقط‪:‬‬
‫‪0.76 x 209A = 158A‬‬
‫و ليس ‪ 209A‬كما فى الجدول ‪.5-2‬‬
‫مثال ‪7 -4‬‬
‫إحدب التحمل األقصى لكابل ‪ PVC‬مقطعه ‪ 240 mm2‬مدفون باألرض فى تربة حرارتها ‪ 50˚C‬على‬
‫عمق ‪ 80‬س بجوار كابلين آخرين‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫من الجدول ‪ :8-4‬معامل تصحيح ح اررة التربة يساوى ‪0.82‬‬
‫من الجدول ‪ :9 -4‬معامل تصحيح عمق الدفن يساوى ‪0.96‬‬
‫من الجدول ‪ :12 -4‬معامل تصحيح عدد الكابالت المتجاورة (بفرض إنهم متالمسين) يساوى ‪0.7‬‬
‫‪314‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ومن الجدول ‪ 5-2‬بالفصل الثاني نجد أن التحمل الطبيعي للكابل هو ‪ 435‬أمبير‪ .‬إذن التحمل الحرارى‬
‫لهذا الكابل طبقا للظروف المذكورة هو‬
‫‪435 x 0.7 x 0.96 x 0.82 = 239.7A‬‬
‫وهذا يعنى أن ال ـ ‪ Thermal rating‬الصحيح لهذا الكابل ليس أكثر من ‪ %55‬من ال ـ ‪ Rating‬المذكور‬
‫بالجداول القياسية‪.‬‬
‫الحظ أنك لو أهملت هذه التصحيحات واستخدمت الكابل طبقا للتيار المذكور فى الجدول ‪ 5-2‬بالفصل‬
‫الثاني دون تصحيح فسيحدث تراكم حرارى داخل الكابل (بمعنى أن الح اررة المتولدة داخل الكابل ستكون‬
‫أعلى من الح اررة المتبددة من الكابل) وهذا سيؤدى بالطبع إلى احتراق الكابل‪ .‬ومن هنا تظهر أهمية إجراء‬
‫تصحيح قيم التحميل الحرارى للكابالت‪.‬‬
‫مثال ‪:8-4‬‬
‫مطلوب تمديد ‪ 18‬كابل على شكل طبقتين كما فى شكل ‪ .7-4‬قارن بين الطريقتين وإحدب معامل‬
‫تصحيح الكابالت لكلتا الطريقتين‪.‬‬
‫شكل ‪7-4‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫فى حالة وضع الكابالت فى مجموعتين أفقيتين يكون معامل التصحيح من الجدول ‪ 11-4‬كما يلى‪:‬‬
‫معامل التصحيح لتسع كابالت أفقية = ‪0.7‬‬
‫‪315‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫معامل التصحيح لكابلين رأسيين = ‪0.8‬‬
‫معامل التصحيح للطريقة األولى (يمين) = =‪0.7 x 0.8 0.56‬‬
‫بالمثل فى الطريقة الثانية‪:‬‬
‫معامل التصحيح لتسع كابالت رأسية = ‪0.66‬‬
‫معامل التصحيح لكابلين أفقيين = ‪0.85‬‬
‫معامل التصحيح للطريقة الثانية (يسار) = ‪0.56 = 0.66 x 0.85‬‬
‫إذن ال فرق بين الطريقتين‪ .‬وفى كال الحالتين يجب خفض تحميل الكابل إلى ‪ 56%‬من التحميل الطبيعي‬
‫للكابل‪.‬‬
‫مثال ‪:9-4‬‬
‫المطلوب اختيار كابل ‪ PVC‬مناسب لتحمل تيار قدره ‪ 300 A‬علما بأن لكابل مدفون باأل رض فى تربة‬
‫حرارتها ‪ 50˚C‬على عمق ‪ 80‬س بجوار كابلين آخرين‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫من الجدول ‪ :8-4‬معامل تصحيح ح اررة التربة يساوى ‪0.82‬‬
‫من الجدول ‪ :9-4‬معامل تصحيح عمق الدفن يساوى ‪0.96‬‬
‫من الجدول ‪ :12-4‬معامل تصحيح عدد الكابالت المتجاورة (بفرض إنهم متالمسين) يساوى ‪0.7‬‬
‫وبالتالى يمكن مباشرة حساب ال ـ ‪ Rated Current‬للكابل المناسب كما يلى‪:‬‬
‫‪300‬‬
‫‪= 501 A‬‬
‫‪0.7  0.96  0.82‬‬
‫‪316‬‬
‫= ‪I cable‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وحيث أنه ال يوجد كابل يتحمل هذا التيار فلذلك سنحتاج إلى كابلين على التوازى‪ ،‬وعندها سيصبح عدد‬
‫الكابالت المتجاورة أربعة بدال من ثالثة‪ ،‬وهذا يستلزم تغيير معامل تصحيح عدد الكابالت المتجاورة (من‬
‫الجدول ‪ )12-4‬ليصبح ‪ 0.63‬بدال ‪ ،0.7‬ومن ثم يصبح التيار المطلوب يساوى‪:‬‬
‫‪300‬‬
‫‪= 557 A‬‬
‫‪0.63  0.96  0.82‬‬
‫= ‪I cable‬‬
‫وهذا يعنى أننا نحتاج لكابلين يحمل كل واحد منهما (‪ ،)557 /2 = 279A‬ومن الجدول ‪ 5 -2‬بالفصل‬
‫الثاني نجد أننا نحتاج إلى كابلين موصلين على التوازى مقطع كل يساوى ‪ 185 mm2‬لتحمل هذا التيار‪،‬‬
‫ويكتب الحل على الصورة‪. 2(3 x 185+95) mm2 :‬‬
‫‪5-4‬‬
‫االختبار الثاني ‪ :‬نسبة اهلبوط فى اجلهد‬
‫بعد التأكد من اجتياز الكابل الختبار التحمل الحرارى طبقا للظروف التى سيمدد فيها الكابل (وذلك بتطبيق‬
‫معامالت ال ـ ‪ ،)De-rating‬فإنه يجب التأكد بعد ذلك من أن الهبوط فى الجهد ‪ Voltage Drop‬عند نهاية‬
‫الكابل نتيجة مرور التيار لن يتعدى القيم القياسية المسموح بها هو ‪ %4‬فى الظروف الطبيعية‪ ،‬أو ‪ %8‬فى‬
‫ظروف الطوارئ (في بعض المواصفات تتراوح ‪.)%6-3‬‬
‫وبالطبع فنحن حريصين على التأكد من عدم هبوط الجهد لعدة أسباب‪:‬‬
‫أن الهبوط فى الجهد بنسبة ‪ 1%‬فقط يؤدى إلى انخفاض شدة اإلضاءة من اللمبات التنجستن بنسبة‬
‫‪. 3%‬‬
‫بعض األجهزة المنزلية التى لها محركات ثابتة القدرة تتأثر بشدة بانخفاض الجهد‪ ،‬فمن المعلوم أن ( ‪(P‬‬
‫)‪ ،= V x I x cos(φ‬ومن ثم فإى انخفاض بأى نسبة فى الجهد سيؤدى بالضرورة إلى ارتفاع فى‬
‫التيار بنفس النسبة‪ .‬والمشكلة أن هذا االرتفاع غالبا ال يكون كبي ار‪ ،‬فلو فرضنا أن هذا االرتفاع فى‬
‫التيار كان بنسبة ‪ 10%‬فقط‪ ،‬فهذا يعنى أن الـ ‪ CB‬لن يشعر بهذه الزيادة فى التيار وبالتالى لن يفصل‬
‫الدائرة‪ ،‬فى حين سيظل الجهاز يعانى من هذه الزي ادة و من ثم ترتفع درجة ح اررته تدريجيا مع الزمن‬
‫حتى يصل لمرحلة االحتراق )‪ .(Thermal Runaway‬ومن هنا جاءت أهمية الـتأكد من عدم هبوط‬
‫الجهد عن القيم القياسية المسموح بها‪.‬‬
‫‪317‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 5 - 4‬حساب اهل بوط يف اجلهد ‪Voltage Drop‬‬
‫يمكن حساب الهبوط فى الجهد ‪ Voltage Drop‬باستخدام جداول الشركات التقديرية‪ ،‬مقاسا ب ـ ‪mV/A/m‬‬
‫من الجدول ‪ ،13-4‬ثم بمعلومية التيار المار بالكابل باألمبير وطول الكابل يتم حساب الهبوط في الجهد‪.‬‬
‫و يجب مراعاة أن كل نوع من الكابالت له جداوله الخاصة به حسب نوع الموصل ونوع العزل وجهد التشغيل‪،‬‬
‫وما هو وارد فى الجدول السابق يخص فقط الكابالت (النحاس) المعزولة بـ ‪ PVC‬وجهد منخفض حتى ‪600‬‬
‫فولت‪.‬‬
‫جدول ‪ :13-4‬الهبوط فى الجهد‬
‫‪318‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 - 5 - 4‬طريقه أخرى حلساب اهلبوط يف اجلهد‪:‬‬
‫ويمكن تطبيقها إذا كانت ال ـ ‪ )Z( Impedance‬معطاة بال ـ ‪ p.u‬كما فى حالة الهبوط فى الجهد خالل محول‬
‫توزيع مثال‪ ،‬فإن الهبوط فى الجهد عندئذ يمكن أن يحسب مباشرة من المعادلة ‪:4-7‬‬
‫‪ΔVo= Zp.u x Vline 4-7‬‬
‫ملحوظات هامة‪:‬‬
‫‪ .1‬يحسب الـ ‪ VD‬في دوائر‪ 3- phase‬كنسبة من ال ـ ‪.Vline‬‬
‫‪ .2‬الحظ أن ‪ Xcable‬تهمل فى الموصالت الصغيرة‪ ،‬ويكتفى عندئذ فقط بقيمة المقاومة ‪.R‬‬
‫‪ .3‬جداول الشركات تعطى القيمة لل ـ ‪ VD‬مضروبة مباشرة فى ‪ 2‬بالنسبة لدوائر ال ـ ‪،Single Phase‬‬
‫ومضروبة مباشرة فى ‪ 3‬بالنسبة لدوائر ال ـ ‪.3-Phase‬‬
‫‪319‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مثال ‪:10-4‬‬
‫إذا كان لدينا محول بقدرة ‪ 100 kVA‬ويعمل على جهد ‪ ،460 V‬وله ‪ Impedance‬قيمتها ‪.5%‬‬
‫إحدلللب أقصلللى هبوط فى الجهد ‪ max. Voltage Drop‬على طرفى المحول إذا سلللحب من المحول‬
‫تيار اللل ‪.Full load‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪= 125 A‬‬
‫‪100000‬‬
‫‪3  460‬‬
‫= ‪ I ph‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪Vline‬‬
‫‪460 2 ‬‬
‫‪ Z  = Z p .u ‬‬
‫‪= 0.05‬‬
‫‪ = 0.1058 .‬‬
‫‪VAbase ‬‬
‫‪100000‬‬
‫يمكن حل هذا المثال بطريقتين‪ :‬فيمكن تطبيق الطريقة األولي المذكورة سابقا كالتالي‪:‬‬
‫‪V0 = ( I ph  Z (  )) = 125  0.1058 = 13.2V‬‬
‫كما يمكن‪ -‬كحل آخر‪ -‬أن نطبق الطريقة الثانية بتطبيق المعادلة ‪:4-7‬‬
‫‪5‬‬
‫‪ 460 = 23V‬‬
‫‪100‬‬
‫= ‪V‬‬
‫مثال ‪:11-4‬‬
‫إحدب الهبوط فى الجهد ‪ Voltage Drop‬عند أطراف كابل نحاسى ‪ Multi-core‬مقطعه يداوى‬
‫‪ ،150 mm2‬وطوله ‪ 800‬متر‪ ،‬ويحمل تيار قدره ‪ ،100A‬وجهد التشغيل ‪ 415‬فولت‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪320‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫من الجدول ‪ 13-4‬نجد أن الهبوط فى الجهد على كابل ثالثى مقطعه ‪ 150 mm2‬يساوى ‪0.285‬‬
‫‪.V/km/A‬‬
‫وبالتالى‪ ،‬فإجمالي الهبوط فى الجهد على أطراف هذا الكابل يساوى‪:‬‬
‫‪0.285 x 800 x 100/1000 = 23 V‬‬
‫وهو ما يعادل ‪ 5.4 %‬من قيمة الجهد المقنن (‪ ،)23 / 415‬ويمكن أن تقسم على ‪ 380‬إذا كان الجهد‬
‫المستخدم هو ‪ 380‬كما فى مصر مثال‪.‬‬
‫الحظ أننا قسمنا على ‪ 415‬وليس على ‪ 240‬ألن القيم المعطاة فى الجدول ‪ 13-4‬محسوبة بالنسبة للـ‬
‫‪ Line voltage‬مباشرة‪ .‬كما أننا لم نضرب فى ‪3‬‬
‫ألن قيم الجداول مضروبة أصال فى ‪3‬‬
‫بالنسبة‬
‫لدوائر ال ـ ‪.3-Phase‬‬
‫الحظ أيضا إنه لو وجد عدد من الكابالت موصلة فى دوائر على التوازى كما فى شكل ‪ 8-4‬فإن أقصى‬
‫هبوط فى الجهد يحسب بجمع أكبر قيم متتالية لل ـ (‪ )ΔV‬كما فى المعادلة ‪:4-8‬‬
‫‪(V 2 , V 3 , V 4). 4-8‬‬
‫‪Vmax (total ) = V1 + max of‬‬
‫‪ΔV1‬‬
‫‪ΔV4‬‬
‫‪ΔV3‬‬
‫‪ΔV2‬‬
‫شكل ‪8-4‬‬
‫أى أننا نأخذ أقصى قيمة لل ـ ‪ ΔV‬على الكابالت المتوازية ثم تجمع مع ‪ ΔV1‬الخاصة بالمحول لوجودها‬
‫على التوالى معها‪.‬‬
‫‪321‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪6-4‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫االختبار الثالث‪ :‬حتمل أقصى تيار قصر متوقع‬
‫فى هذا االختبار نختبر قدرة الكابل على تحمل التيارات العالية جدا التى تمر لمدة وجيزة أثناء األعطال‪،‬‬
‫وهذه المدة الوجيزة تمثل فى الواقع المدة التى سيستغرقها ال ـ ‪ CB‬لفصل تيار العطل فى الدائرة الحقيقية‪ .‬ومن‬
‫ثم يجب التأكد من أن الكابالت ستتحمل مرور هذا التيار طوال هذه المدة الوجيزة‪.‬‬
‫والمعلومات التى نحتاجها إلجراء هذا االختبار هى‪:‬‬
‫‪ .1‬قيمة أقصى تيار قصر )‪ (Short Circuit Current‬متوقع‪ .‬وهذه القيمة تحسب من دراسة‬
‫خاصة تعرف ب ـ ‪ ،Short Circuit Study‬وسنشير إليها الحقا‪.‬‬
‫‪ .2‬القيمة القصوى التى يمكن أن يتحملها الكابل أثناء القصر‪ .‬وبالطبع يجب أن تكون هذه القيمة‬
‫أعلى من القيمة الواردة فى البند السابق (أقصى قصر متوقع)‪.‬‬
‫‪ .3‬زمن الفصل ‪ Trip Time‬للـ ‪ CB‬المستخدم‪ .‬ونحصل على هذه القيمة من كتالوج الـ ‪CB‬‬
‫المستخدم‪ .‬ويجب بأى حال أن ال يزيد عن ثانية واحدة لخطورة ذلك على بقية مكونات‬
‫الشبكة‪.‬‬
‫و يمكن أن نحصل على القيمة القصوى التى يتحملها الكابل أثناء القصر بإحدى الطرق‪:‬‬
‫إما من خالل الجداول الخاصة التي تقدمها شركات الكابالت‪.‬‬
‫أو المنحنيات الخاصة بشركات الكابالت‪.‬‬
‫أو من خالل الحسابات التقريبية (تختلف من شركة ألخرى)‪.‬‬
‫‪ 1 - 6 - 4‬التأكد من حتمل تيارات القصر ب استخدام اجلداول‬
‫يمكن أن نستخدم مباشرة الجدول ‪ 14-4‬الختبار قدرة الكابل على تحمل تيارات القصر‪ ،‬كما فى األمثلة‬
‫التالية‪.‬‬
‫مثال ‪:12-4‬‬
‫‪322‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اختبر قدرة تحمل كابل ‪ XLPE 70 mm2‬على تحمل تيار قصر متوقع قدره ‪ ،16 kA‬علما بأن الل‬
‫‪ CB‬بالدائرة له زمن فصل قدره نصل ثانية‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫من الجدول ‪ 14-4‬نجد أن الكابل ‪ 70 mm2‬يمكنه أن يتحمل تيار قصر قدره ‪ 14.2 kA‬لمدة نصف‬
‫ثانية‪ ،‬وحيث أن تيار القصر المتوقع هو ‪ 16kA‬ومن ثم فهذا الكابل غير مناسب ونحتاج إلى كابل بديل‬
‫مقطعه على األقل ‪ ،95mm2‬أو يمكن تغيير الـ ـ ‪ CB‬ليصبح زمن فصله ‪ 0.3‬ثانية‪.‬‬
‫جدول ‪ :14-4‬العالقة بين تيار القصر ومقطع الكابل وزمن الفصل‬
‫مثال ‪13-4‬‬
‫‪323‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اختر الكابل النحاسى المناسب القا ر على تحمل تيار قصر قدره ‪ 20kA‬يمر فى ائرة محمية بالل ‪CB‬‬
‫زمن فصله هو ‪ 0.5‬ثانية‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫من الجدول ‪ 14-4‬وبالنظر رأسيا فى العمود الخا‬
‫بالزمن ‪ 0.5‬نجد أن أقرب كابل له تيار قصـ ـ ـ ـ ـ ـ ـر‬
‫أعلى من ‪ 20kA‬هي ‪ ،24.3 kA‬و هي القيمة المقابلة لكابل مقطعه ‪ 120 mm2‬وهذا يعنى أنه أقل‬
‫مقطع مناسب‪.‬‬
‫‪ 2 - 6 - 4‬التأكد من حتمل تيارات القصر ب استخدام امل نحنيات‬
‫يمكن أيضا حساب أقصى تيار قصر يتحمله الموصل من المنحنيات التى تقدمها الشركة المنتجة للكابالت‬
‫مثل المنحنى الخا‬
‫بكابالت النحاس الواردة فى شكل ‪ .9-4‬الحظ أننا إذا أردنا حل المثال السابق بطريقة‬
‫المنحنيات فسنجد أن أقرب كابل لتقاطع ‪ 0.5 sec‬مع ‪ 20 kA‬هو الكابل األعلى من ‪ ،120 mm2‬وهو‬
‫بالطبع الكابل ‪( 150 mm2‬يتحمل حوالى ‪ 23 kA‬طبقا للمنحنى)‪.‬‬
‫‪324‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪9-4‬‬
‫‪ 3 - 6 - 4‬التأكد من حتمل تيارات القصر ب استخدام احلسابات التقريبية‬
‫فى الطريقة الثانية يمكن الوصول ألقصى تيار قصر يتحمله كابل معين بداللة مساحة مقطع الكابل (‪)a‬‬
‫كما فى المعادالت التالية‪:‬‬
‫‪325‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -1‬بالنسبة للموصالت النحاسية التى تتحمل درجة ح اررة حتى ‪ 90‬درجة‪:‬‬
‫‪4-9‬‬
‫‪ -2‬بالنسبة للموصالت األلومنيوم التى تتحمل درجة ح اررة حتى ‪ 90‬درجة‪:‬‬
‫‪4-10‬‬
‫مع مالحظة أن التيار فى المعادلتين محسوب بوحدات ال ـ ‪ kA‬وليس باألمبير‪ ،‬وأن ‪ t‬هى زمن فصل الـ ‪CB‬‬
‫بالثانية‪.‬‬
‫مثال ‪14-4‬‬
‫استخدم المعا الت الدابقة الختيار مقطع مناسب لكابل نحا‬
‫يمر به تيار قصر قدره ‪ ،20kA‬فى‬
‫ائرة محمية بل ‪ CB‬زمن فصله هو ‪ 0.5‬ثانية‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫من المعادلة ‪ 4-9‬نجد أن‬
‫‪a( mm2 ) = 9 0.5  20 = 127mm2‬‬
‫وأقرب مقطع قياسي لهذه القيمة هو ‪.150 mm2‬‬
‫الحظ فى حالة وجود اختالف بين الطرق الثالثة‪ ،‬فاألفضل أن نأخذ المقطع األعلى منهم‪.‬‬
‫‪7-4‬‬
‫حسابات القصر ‪SHORT CIRCUIT CALCULATIONS‬‬
‫من المعلوم أن القانون األساسي المستخدم لحساب تيار القصر المتوقع هو قانون أوم (‪،)IS.C = V/ ZS.C‬‬
‫وبالطبع فقيمة الجهد (‪ )V‬معلومة‪ ،‬ونحن نحتاج فقط إلى معرفة قيمة ال ـ ‪ Zs.c، Impedance‬من أجل‬
‫حساب قيمة تيار القصر ‪ .Is.c‬وبما أن الهدف هو حساب قيمة تيار القصر عند نقطة محددة فى لوحة توزيع‬
‫المبنى فإننا يجب أن نحسب أوال قيمة ال ـ ‪ Impedances‬الكلية التى مر خاللها هذا التيار (‪ )ZSC‬والتى‬
‫‪326‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫تحسب من نقطة خروج التيار من محطة التوليد مرو ار بمحطة المحوالت والكابالت حتى يصل لنقطة العطل‬
‫المفترضة‪ ،‬وبعدها نطبق قانون أوم لحساب التيار‪.‬‬
‫وفى شكل ‪ 10-4‬إحدى الشبكات التقليدية البسيطة لمنظومة توزيع القوى‪ ،‬لكنها فى نفس الوقت تعتبر األكثر‬
‫انتشا ار فى التمديدات الكهربية‪ ،‬حيث تتكون المنظومة من مصدر تغذية ‪ Generating Station‬يليها‬
‫محطة محول التوزيع ‪ Transformer Distribution‬ثم مجموعة من الكابالت التى ينتهى كل منهم ب ـ‬
‫‪ Load‬يمثله هنا لوحات التوزيع العمومية للمبنى‪.‬‬
‫وهى منظومة بسيطة لعدم وجود أكثر من مصدر تغذية أو لعدم ارتباطها بشبكات حلقية‪ ،‬فاألمر هنا ال يعدو‬
‫أكثر من مجموعة من ال ـ ‪ Impedances‬متصلة على التوالى‪ .‬ويمثل الجزء األيسر فى شكل ‪ 10-4‬الدائرة‬
‫المكافئة لهذه الشبكة‪ ،‬حيث تم استبدال كل عنصر فى الشبكة بقيمة ال ـ ‪ Impedance‬المكافئة الخاصة به‪.‬‬
‫وللتبسيط‪ ،‬فقد أهملنا قيمة ال ـ ‪ R‬فى كل ال ـ ‪.Impedances‬‬
‫)‪X (Source‬‬
‫‪11 kV‬‬
‫)‪X (Trans‬‬
‫‪415 V‬‬
‫)‪X (Cable‬‬
‫شكل ‪10-4‬‬
‫‪327‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 7 - 4‬حساب الــ ‪ X‬اخلاصة بكل عنصر من عناصر الشبكة‬
‫و سنبدأ بمراجعة كيفية حساب المعاوقة )‪ (Impedance‬الخاصة بكل عنصر فى الشبكة على حدة وذلك‬
‫تمهيدا لحساب قيمة تيار القصر‪.‬‬
‫‪ -1‬حداب قيمة ‪ XS‬للمصدر)‪(Reactance‬‬
‫من المعلوم إنه عند حدوث عطل فإنه يتغذى من كافة المولدات القريبة منه‪ ،‬والتى تتصــل بمحوالت التوزيع‬
‫من خالل محوالت الرفع ثم خطوط النقل‪ .‬وفى حالة حسابات الــ ‪ Short Circuits‬فإننا نتخيل أن كل هذه‬
‫العناص ـ ــر قد أدغمت فى عنص ـ ــر واحد هو مص ـ ــدر التغذية كما هو واض ـ ــح فى ش ـ ــكل ‪ ،10-4‬بمعنى أن‬
‫معاوقة مصدر التغذية فى الشكل ‪( Xsource‬يرمز لها ب ـ ـ ـ ـ ‪ )Xs‬ليست خاصة بمولد بعينه‪ ،‬وإنما هى المعاوقة‬
‫المكافئة ‪ Equivalent Reactance‬لمجموعة مولدات‪ ،‬وس ـ ـ ـ ـ ـ ــنفترض أن هذا المولد المكافئ قادر على‬
‫تغذية قدرة قدرها ‪ MVASC‬أثناء حدوث العطل‪.‬‬
‫و هذه القيمة األخيرة (ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ )MVASC‬يمكن الحصــول عليها من مؤس ـســة الكهرباء التى يقع المبنى فى‬
‫حدودها‪ ،‬و تختلف قيمتها من منطقة ألخرى حسـ ـ ـ ـ ـ ــب قرب المبنى أو بعده من مصـ ـ ـ ـ ـ ــادر التغذية الحقيقية‪،‬‬
‫وغالبا فى الكويت تقدر تقريبا بحوالى ‪ 300MVA‬فى شبكة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،11kV‬وفى مصر تؤخذ بين ‪ 500‬و‬
‫‪.MVA 600‬‬
‫أما القيمة المستخدمة فى شبكة ال ـ ـ ‪ 415‬فولت‪ ،‬أى إذا لم يكن لديك محول‪ ،‬فهى فى الكويت تساوى حسب‬
‫المواص ـ ـ ــفات ‪ ،31MVA‬ويمكن أن تؤخذ فى مص ـ ـ ــر بقيمة تقريبية حوالى ‪ ،60 MVA‬وكل هذه القيم قابلة‬
‫للتغيير حسب الموقع الجغرافى‪.‬‬
‫ثم يتم حساب قيمة ‪ XS‬المكافئة بداللة قيمة ‪ MVASC‬الخاصة بهذه لمنطقة وذلك من المعادلة ‪:11-4‬‬
‫‪𝑘𝑉 2‬‬
‫= 𝑆𝑋‬
‫‪4 − 11‬‬
‫𝐶𝑆𝐴𝑉𝑀‬
‫حيث ‪ kV‬هو قيمة ال ـ ‪ Line Voltage‬الذى وقع العطل فى منطقته‪.‬‬
‫وهناك صيغة أخرى للمعادلة السابقة ‪ 4-11‬حيث تكتب على الصورة التالية في معادلة ‪:12-4‬‬
‫‪328‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪4-12‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫‪2‬‬
‫‪3kVPh‬‬
‫‪− m ax‬‬
‫‪MVASC‬‬
‫= ‪XS‬‬
‫وهذا يعنى أن الجهد المستخدم هو الـ ‪ Phase Voltage‬سيكون مضروبا فى ‪1.05‬‬
‫)‪ ،(VPh-max=1.05xVPh‬وهى صيغة أكثر أمانا وال عالقة لها بالصيغة المعروفة في ال ـ ‪Sin Wave‬‬
‫‪.Relations‬‬
‫الحظ أنه إذا كان مصدر التغذية قريب جدا من المبنى فيمكن اعتبار أن المصدر المكافئ هو ‪Infinite‬‬
‫‪ Bus‬بمعنى أن قدرته ال نهائية ومن ثم فقيمة ‪ Xs‬حينئذ تساوى صفر وتمثل بخط فقط (‪( )Short‬بمعنى‬
‫آخر أن إهمال قيمة ‪ XS‬هو من باب حسابات أكثر أمانا ولكن أقل في الدقة)‪.‬‬
‫وتستخدم القيم التالية جدول ‪ 15-4‬مع سعات القصر األكثر تداوال فى الكود المصرى‪:‬‬
‫جدول ‪ :15-4‬قيم ال ‪ Xs‬عند سعات القصر األكثر تداوال‬
‫‪S.C. MVA‬‬
‫‪Rs‬‬
‫‪Xs‬‬
‫‪250‬‬
‫‪0.095‬‬
‫‪0.633‬‬
‫‪350‬‬
‫‪0.0675‬‬
‫‪0.4515‬‬
‫‪500‬‬
‫‪0.047‬‬
‫‪0.316‬‬
‫‪ -2‬حداب قيمة معاوقة المحول‬
‫فى حالة المحوالت فإننا نهمل دائما مقاومة المحول‪ ،‬وتبقى فقط المركبة الحثية (‪ .)XT‬وتتوقف قيمة الـ ‪XT‬‬
‫لمحول التوزيع على قدرة هذا المحول‪ ،‬وغالبا تكون هذه القيمة مكتوبة على لوحة المعلومات المثبتة على‬
‫جسم المحول ‪ ،Name Plate‬أو يمكن استخدام قيم تقريبية كاآلتى (تختلف بالطبع حسب المصنع)‪:‬‬
‫• المحوالت حتى ‪ 1MVA‬يمكن اعتبار ‪ XT‬تساوى ‪.4%‬‬
‫• المحوالت حتى ‪ 10MVA‬يمكن اعتبار ‪ XT‬تساوى ‪.5%‬‬
‫وأحيانا تعطى القيمة العددية لمعاوقة المحول ض ـ ـ ــمن بطاقة بيانات المحول فى صـ ـ ــورة نسـ ـ ــبة هبوط الجهد‬
‫على المعــاوقــة عنــد الحمــل الكــامــل إلى الجهــد المقنن ‪ Rated Voltage‬نــاحيــة الجهــد المنخفض ‪Us.c‬‬
‫وتتراوح قيمتها عادة بين ‪ 0.07 ،0.04‬طبقا للحمل المقنن للمحول‪.‬‬
‫‪329‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫هذا ويعطى الكود المصـ ـ ـ ــرى فى الجدول رقم (‪ )9/6‬فى المجلد الثاني قيما اسـ ـ ـ ــترشـ ـ ـ ــادية لمركبتى المقاومة‬
‫والممانعة المكافئتين للمحول بالمللى أوم محولتين إلى ناحية الجهد المنخفض‪ ،‬ويمكن اسـ ـ ـ ـ ـ ــتعمال هذه القيم‬
‫إذا خلت لوحة بيان ات المحول من قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ XT‬المكافئة‪ .‬وفيما يلى الجدول ‪ 16-4‬الذى يعطى بيانات‬
‫لبعض المحوالت التى يكثر استعمالها‪.‬‬
‫جدول ‪ :16-4‬معامالت بعض المحوالت التي يكثر استعمالها‬
‫قدرة المحول‬
‫هبوط الجهد‬
‫المقاومة المكافئة‬
‫الممانعة المكافئة‬
‫المعاوقة المكافئة‬
‫‪)kVA‬‬
‫‪)Us.c‬‬
‫‪)Rs.c‬‬
‫‪)Xs.c‬‬
‫‪)Zs.c‬‬
‫مللى أوم)‬
‫مللى أوم)‬
‫مللى أوم)‬
‫‪50‬‬
‫‪0.04‬‬
‫‪70.3‬‬
‫‪107‬‬
‫‪128‬‬
‫‪100‬‬
‫‪0.04‬‬
‫‪28‬‬
‫‪57.5‬‬
‫‪64‬‬
‫‪250‬‬
‫‪0.04‬‬
‫‪8.3‬‬
‫‪24.2‬‬
‫‪25.6‬‬
‫‪500‬‬
‫‪0.04‬‬
‫‪3.52‬‬
‫‪12.3‬‬
‫‪12.8‬‬
‫‪800‬‬
‫‪0.045‬‬
‫‪2.55‬‬
‫‪8.63‬‬
‫‪9‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪0.05‬‬
‫‪1.94‬‬
‫‪7.76‬‬
‫‪8‬‬
‫وفى حالة وجود عدد من المحوالت (‪ )N‬مركبة على التوازى تكون القيمة اإلجمالية المكافئة لهم تساوى‬
‫(‪.)XT/N‬‬
‫‪ -3‬حداب قيمة معاوقة الكابالت‬
‫يمكن الحصــول مباشـرة على قيم ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ (‪ R‬و‪ (X‬الخاصــة بالكابل من جداول الكابالت‪ ،‬أو باســتخدام أى‬
‫مع ــادالت تقريبي ــة‪ .‬و تتميز ك ــابالت الجه ــد المنخفض ب ــأن مق ــاومته ــا ‪ Resistance‬أكبر من مم ــانعته ــا‬
‫‪ Reactance‬بحيث تهمل عادة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Reactance‬مقارنة بالمقاومة فى حاالت كابالت الجهد المنخفض‬
‫ذات الموصالت بمقطع أقل من ‪ 25‬مم‪ ،2‬فى حين تؤخذ قيمة الــ ‪ Reactance‬فى حدود ‪ 0.07‬مللى أوم‬
‫بين ال ـ ـ ـ ـ ‪ Phase & Neutral‬لكل متر طولى في الكابالت من النوع ال ـ ـ ـ ـ (‪ ،)3-Phase‬وتؤخذ فى حدود‬
‫‪330‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 0.15‬مللى أوم بين موصلى الكابل ال ـ ‪ Single phase‬لكل متر طولى من الكابل‪ .‬وتحسب قيمة مقاومة‬
‫الموصالت بالمللى أوم لكل متر طولى من المعادلة ‪.4-13‬‬
‫‪Req =  / A‬‬
‫‪4-13‬‬
‫حيث‪:‬‬
‫‪A‬‬
‫‪‬‬
‫هى مساحة مقطع الكابل اإلسمية (‪)mm2‬‬
‫هى المقاومة النوعية للمادة المص ـ ـ ــنوع منها الموص ـ ـ ــل‪ ،‬وتؤخذ قيمتها عندما تكون درجة‬
‫ح اررة الموصل ‪ 70‬درجة مئوية كما يلى‪:‬‬
‫•‬
‫للنحاس تساوى ‪ 21‬مللى أوم‪ .‬مم‪ 2‬للمتر الطولى من الموصل‪.‬‬
‫•‬
‫ولأللومنيوم تساوى ‪ 33‬مللى أوم‪ .‬مم‪ 2‬للمتر الطولى من الموصل‪.‬‬
‫أما قض ــبان التوزيع الجاهزة ‪ Bus Duct‬والتى تس ــتعمل أحيانا للتوص ــيل بدال من الكابالت (وعلى األخص‬
‫ف ى دائرة التغذية الرئيسـ ـ ــية العليا عند الخروج من محول تغذية الجهد المنخفض)‪ ،‬كما تسـ ـ ــتعمل أيضـ ـ ــا فى‬
‫صـ ـ ـ ـ ـواعد ‪ Risers‬األدوار العليا فى المبنى فيمكن عادة إهمال مقاومتها فيما عدا ذوات المقطع الص ـ ـ ـ ــغير‪.‬‬
‫وتؤخذ ال ـ ‪ Phase reactance‬لهذه القضبان مساوية للقيمة ‪ 0.15‬مللى أوم لكل متر طولى‪.‬‬
‫مثال ‪15-4‬‬
‫يبين شكل ‪ 11-4‬جزءا من شبكة توزيع الجهد المنخفض داخل أحد المصانع من لوحة التوزيع الرئيسية‬
‫(لوحة–أ) للجهد المنخفض إلى أحد مباني المصنع (لوحة– ب)‪ ،‬ثم إلى قسم من أقسام هذا المبنى حيث‬
‫تغذى بعض األحمال المبينة فى الرســم (لوحة ج و د)‪ ،‬كما يبين الرســم تغذية اســتراحة ســكنية من ثالثة‬
‫أدوار فى المصنع‪ .‬والمطلوب حساب قيم تيارات القصر عند لوحات التوزيع المختلفة فى المصنع‪ ،‬علما‬
‫بأن الدائرة المكافئة لتغذية المصـ ـ ــنع من مصـ ـ ــدر الجهد المتوسـ ـ ــط إلى محول تغذية الجهد المنخفض ثم‬
‫التوص ـ ـ ـ ــيلة إلى لوحة التوزيع الرئيس ـ ـ ـ ــية للجهد المنخفض يمكن تمثيلها بممانعة مكافئة ‪ Xeq‬قيمتها ‪mΩ‬‬
‫‪ ،10‬ومقاومة مكافئة يمكن إهمالها‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪331‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪Xsource = Xeq = 10 mΩ‬‬
‫‪ )1‬بداية يمكن حداب تيار القصر على قضبان توزيع اللوحة الرئيدية للجهد المنخفض كما يلى‪:‬‬
‫‪ Xeq = Zs-eq‬نظ ار إلهمال المقاومة المكافئة‪.‬‬
‫وبالتالى تكون قيمة تيار القصر عند القضبان الرئيسية يساوى‬
‫‪1.05 × 220‬‬
‫‪X eq‬‬
‫= ‪Isc‬‬
‫‪1.05 × 220‬‬
‫‪= 23.1 kA‬‬
‫‪10‬‬
‫= ‪Isc‬‬
‫وتكــون أقرب سعــة قصر قياسية للقواطع على قضبان توزيع هذه اللوحة الرئيسية ‪ 32‬ك أمبير‪.‬‬
‫‪ )2‬معامالت الكابل األلومنيوم من اللوحة الرئيدللللية "أ " إلى اللوحة "ب" بطول ‪ 45‬متر وموص ـ ــالت‬
‫مقطعها ‪150 × 3‬‬
‫‪ 70‬مم‪ .2‬ويالحظ أن موص ـ ـ ـ ـ ـ ــل التعادل )‪ (Neutral Wire‬يؤثر فقط فى‬
‫حالة حدوث (‪ )phase to ground‬وال يدخل فى حس ـ ــابات تيار القص ـ ــر في حالة ‪Phase to‬‬
‫‪.phase‬‬
‫مقاومة الكابل = (‪9.9 mΩ = 150 ÷ )33 × 45‬‬
‫ممانعة الكابل = ‪6.75 mΩ = 0.15 × 45‬‬
‫تذكر أن ‪ ρ‬تساوى ‪ 33 mΩ.mm2‬لكل متر طولى لأللومنيوم‬
‫وبإضافة ‪ XCB‬المقدرة ب ـ ‪ 0.15 mΩ‬تكون‬
‫‪ZT = (9.9) + j (10+6.75+0.15) = 9.9+j 16.9 = 19.5 mΩ‬‬
‫وبالتالى تكون قيمة تيار القصر على قضبان توزيع اللوحة "ب" =‬
‫‪332‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪1.05 × 220‬‬
‫‪= 11.8 kA‬‬
‫‪19.5‬‬
‫= ‪Isc‬‬
‫وبذلك نختار سعة القطع القياسية لكل القواطع فى اللوحة "ب" = ‪ 16‬ك أمبير‪.‬‬
‫‪ )3‬معامالت الكابل النحاسلللى من اللوحة "ب" إلى اللوحة "ج" بطول ‪ 15‬متر ومقطع موصـ ــالت ‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 35‬مم‬
‫× ‪70‬‬
‫مقاومة الكابل النحاسي = (‪4.5 mΩ = 70 ÷ )21 × 15‬‬
‫ممانعة الكابل النحاسي = ‪2.25 mΩ = 0.15 × 15‬‬
‫وبإضافة ‪ XCB‬الرئيسي للوحة "ج" = ‪0.15 mΩ‬‬
‫‪ZT = (9.9+4.5) + j (10+6.75+0.15+2.25+0.15) = 14.4+j 19.3 = 24.1 mΩ‬‬
‫وبالتالى تكون قيمة تيار القصر على قضبان توزيع اللوحة "ج" =‬
‫‪1.05 × 220‬‬
‫‪= 9.6 kA‬‬
‫‪24.1‬‬
‫= ‪Isc‬‬
‫وبذلك نختار سعة القطع المقننة لكل القواطع فى اللوحة "ج" = ‪ 16‬ك أمبير‪.‬‬
‫‪ )4‬معامالت الكابل النحاسى من اللوحة "ج" إلى اللوحة " " بطول ‪ 10‬متر ومقطع موصالت ‪× 3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 25‬مم‬
‫مقاومة الكابل = (‪8.4 mΩ = 25 ÷ )21 × 10‬‬
‫ممانعة الكابل = ‪1.5 mΩ = 0.15 × 10‬‬
‫وبإضافة ممانعة قاطع تشغيل المحرك = ‪ 0.15 mΩ‬تكون‬
‫‪333‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ZT = (9.9+4.5+8.4) + j (10+6.75+0.15+2.25+0.15+1.5+0.15) = 22.8+j‬‬
‫‪20.9 = 30.9 mΩ‬‬
‫وبالتالى تكون قيمة تيار القصر على قضبان اللوحة "د" =‬
‫‪1.05 × 220‬‬
‫‪= 7.4 kA‬‬
‫‪30.9‬‬
‫= ‪Isc‬‬
‫وعادة تكون مقننات قاطع تشغيل المحرك محددة من قبل صانع المحرك ولكن يجب أال تقل سعة القطع‬
‫المقننة لهذا القاطع عن ‪ 10‬ك أمبير نظ ار ألنه عند حدوث قص ـ ـ ـ ـ ـ ــر في دائرة تغذية أحد المحركات فإن‬
‫بقية المحركات التي تعمل تساهم في زيادة تيار هذا القصر‪.‬‬
‫‪334‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪11-4‬‬
‫‪335‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 - 7 - 4‬طريقة ‪MVA Method‬‬
‫الحظ فى المثال السابق أن تيار ال ـ ‪ S.C.‬المتوقع مروره قد حسب بقانون أوم أى بداللة الجهد والمعاوقة‪،‬‬
‫والواقع أن هناك عدة طرق أخرى لعمل هذه الحسابات سنعرض هنا لطريقة مبسطة وسريعة تسمى ‪MVA-‬‬
‫‪ ،Method‬و هذه الطريقة وإن كانت غير مشهورة لكنها سهلة وسريعة‪ ،‬و سنعرضها هنا خطواتها بالترتيب‪.‬‬
‫الخطوة األولى‬
‫الخطوة األولى فى هذه الطريقة هو حساب قيمة ‪ M‬لكل عنصر من عناصر الشبكة كما يلى‪:‬‬
‫بالندبة للمولدات– المحوالت– المحركات‪:‬‬
‫نظ ار ألن هذه العناصر تكون قدرتها المقننة )‪ (Rated power‬تكون دائما معروفة‪ ،‬كما أنه يمكن‬
‫من لوحة بيانات هذه العناصر معرفة ‪ ،X pu‬وبالتالى فإن المعادلة التالية ‪ 4-14‬تكون مناسبة لحساب‬
‫‪ M‬الخاصة بهذه العناصر‬
‫‪MVAraterd‬‬
‫‪4-14‬‬
‫‪X p.u‬‬
‫= ) ‪M ( gen, motor , transf‬‬
‫بالندبة للكابالت‪:‬‬
‫فى الغــالــب تكون المعلومــات المعروفــة للكــابالت هى قيم المقــاومــة بــاألوم‪ ،‬ولــذلــك فمن المنــاسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــب‬
‫استخدام المعادلة التالية ‪ 4-15‬لحساب قيمة ‪ M‬الخاصة بالكابالت‪:‬‬
‫‪(KVL )2‬‬
‫‪4-15‬‬
‫) ‪Z C (‬‬
‫= ‪M cable‬‬
‫الخطوة الثانية‬
‫وفى الخطوة التالية يتم حساب القيمة المكافئة لقيم ‪ M‬على النحو التالى‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫القيمة المكافئة لمجموعة من الــ‪ M‬موصلة على التوازى تحسب وكإنهم متصلين على التوالى (بمعنى‬
‫‪.2‬‬
‫قيم ‪M‬الموصلة على التوالى تعامل كما لو كانوا موصلين على التوازى‪.‬‬
‫أن ‪ M‬المحصلة لهم تكون المجموع الجبرى لهم)‪.‬‬
‫‪𝑀1 × 𝑀2‬‬
‫‪𝑀1 + 𝑀2‬‬
‫=𝑀‬
‫‪336‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الخطوة الثالثة‬
‫تطبق القاعدة الس ـ ـ ـ ـ ـ ــابقة بدءا من مص ـ ـ ـ ـ ـ ــادر تغذية األعطال ‪ Generators and Motors‬باتجاه نقطة‬
‫العطل‪ ،‬حتى نصل فى النهاية إلى نقطة العطل‪ ،‬وعندها ستكون المفاجأة السعيدة وهى أن قيمة ‪ M‬المكافئة‬
‫التى دخلت إلى نقطة العطل هى نفس ـ ـ ـ ـ ـ ــها ‪ MVAs.c‬التى نبحث عنها‪ ،‬ويكون تيار العطل الذى نحث عنه‬
‫‪ Is.c‬يساوى‬
‫‪4-16‬‬
‫‪MVASC‬‬
‫) ‪3 (kV‬‬
‫= ‪I SC‬‬
‫حيث أن ‪ kV‬هو جهد المنطقة التى بها العطل‪.‬‬
‫مثال ‪16-4‬‬
‫فى شكل ‪ ،12-4‬إحسب بطريقة ال ـ ‪ MVA_method‬قيمة تيار القصر المتوقع عند لوحة التوزيع ‪DB‬‬
‫التى تبعد ‪ 200‬متر عن محول بقدرة ‪.5 MVA‬‬
‫‪Trans.‬‬
‫‪DB‬‬
‫‪Cable‬‬
‫‪0.01 ohm/km‬‬
‫‪X = 0.05‬‬
‫‪11/0.38 kV‬‬
‫شكل ‪12-4‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫فى البداية يجب أن نفرض قيمة مستوى القصر للشبكة (‪ )MVA_Source‬وقد فرضناها هنا تساوى‬
‫‪ ،300 MVA‬وبالطبع يمكن أن تكون أى قيمة أخرى حسب مستوى القصر المعتمد من قبل مؤسسة‬
‫الكهرباء التى تقع هذه الشبكة فى نطاقها‪.‬‬
‫ثم نبدأ بوضع قيم ال ـ ‪ M‬المناسبة لكل عنصر كما يلى‪:‬‬
‫‪337‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪M1 = M_source= 300 MVA.‬‬
‫‪M2 = M_transformer = 5/0.05 = 100 MVA.‬‬
‫‪(KV )2 = 0.38 2 = 72.2MVA‬‬
‫‪X c ( ) 0.01  0.200‬‬
‫= ‪M 3 = M _ cable‬‬
‫وبالتالى يمكن رسم الدائرة ممثلة بال ـ ‪ M‬فقط كما فى شكل ‪:13-4‬‬
‫‪M2=100‬‬
‫‪DB‬‬
‫‪M1=300‬‬
‫‪M3=72.2‬‬
‫‪MVASC‬‬
‫شكل ‪13-4‬‬
‫طبقا للقاعدة الموضحة فى الخطوة الثانية‪ ،‬وحيث أن جميع قيم ‪ M‬هنا موصلة على التوالى فإن قيمة ال ـ‬
‫‪ M‬المكافئة تحسب كما لو كانوا موصلين جميعا على التوازى‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫=‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪ M eq = 36.5 MVA = MVASC‬‬
‫‪M eq M 1 M 2 M 3‬‬
‫‪= 55kA‬‬
‫‪36.5‬‬
‫‪3  0.38‬‬
‫= ‪I SC‬‬
‫مثال شامل‬
‫إحسب المقطع المناسب لكابل يغذى لوحة توزيع مجموع أحمالها تساوى ‪ ،1MVA‬وتبعد عن محول‬
‫التوزيع مسافة ‪ 350‬متر كما فى شكل ‪ .14-4‬علما بأن‪:‬‬
‫‪338‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪MVA base = 1 MVA‬‬
‫‪MVASource = 500 MVA & XT = 0.05 p.u‬‬
‫‪ZCable= 0.014 Ω‬‬
‫اعتبر أن جهد التشغيل ‪ 380‬فولت‪ ،‬وأن الكابالت ال ـ ‪ PVC‬المتاحة هى كابالت نحاسية مقطعها ‪240‬‬
‫‪ )360A( mm2‬وإنه سيتم تمديدها فوق حوامل للكابالت فى درجة ح اررة تصل إلى ‪ 50‬درجة مئوية‪.‬‬
‫‪350 m‬‬
‫شكل ‪14-4‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫تيار ال ـ ‪= Load‬‬
‫‪= 1500 A‬‬
‫‪1000 ,000‬‬
‫‪3  380‬‬
‫= ‪IL‬‬
‫وعلى اعتبار أن تحمل الكابل (‪ )240mm2‬فى المواسير يساوى ‪ 360‬أمبير‪ ،‬وهذا يعنى أننا بحاجة إلى‬
‫عدد من الكابالت على التوازى‪ ،‬وعددهم يساوى‬
‫‪cables‬‬
‫‪1500‬‬
‫‪5‬‬
‫‪360‬‬
‫= ‪No. Cables‬‬
‫‪339‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وبالتالى‪ ،‬فالتيار المار فى كل كابل من هذه الكابالت الخمسة سيكون ‪ 300‬أمبير فقط حيث التيار الكلي‬
‫يساوى )‪.(1500 A‬‬
‫كل الحسابات السابقة هى حسابات أولية‪ ،‬ولألسف يكتفى بها بعض المقاولين فى تنفيذ أعمالهم‪ ،‬وهى‬
‫بالتأكيد ال تصلح أن يكتفى بها أى مصمم محترف‪ ،‬بل يجب عليه إجراء االختبارات الثالثة التى أشرنا‬
‫إليها سابقا‪ ،‬وهى‪:‬‬
‫‪-1‬اختبار التحمل الحرارى‬
‫بما أن لدينا خمسة كابالت متجاورة على حامل للكابالت أفقيا فيجب استخدام معامل لتصحيح قيمة‬
‫التحميل من الجدول ‪ ،11-4‬وهو فى هذه الحالة يساوى ‪ ،0.75‬كما أن معامل تصحيح درجة الح اررة من‬
‫الجدول ‪ 7-4‬يساوى ‪ ،0.76‬ومن ثم فالحمل الحرارى لكل كابل يجب أال يزيد عن‬
‫‪360 x 0.76 x 0.75 = 205 A‬‬
‫وحيث أن كل كابل طبقا للتصميم األولى سيمر به ‪ 300‬أمبير‪ ،‬إذن فاالختيار خاطئ ويجب زيادة عدد‬
‫الكابالت إلى ‪ 8‬كابالت– مثال‪ -‬بدال من ‪ 5‬كابالت‪.‬‬
‫وفى هذه الحالة فالتحمل الحرارى ‪ Thermal Rating‬الجديد لكل كابل يساوى طبقا للمعامل الجديد‬
‫لعدد الكابالت المتجاورة )‪ 0.72‬بدال من ‪ )0.75‬سيساوى‪:‬‬
‫‪360 x 0.75 x 0.72 = 195A‬‬
‫وفى حالة وجود ‪ 8‬كابالت فكل كابل من الكابالت الثمانية سيمر به جزء من التيار الكلى يساوى فى هذه‬
‫الحالة (‪ )1500 / 8‬أى حوالى ‪ 187‬أمبير‪ ،‬وهو أقل من ال ـ ‪ Thermal Rating‬الجديد (‪ ،)195A‬ومن‬
‫ثم يمكن أن نقول أن الكابل اجتاز االختبار األول‪ ،‬وهو اختبار التحمل الحرارى‪.‬‬
‫‪ -2‬اختبار الهبوط فى الجهد‬
‫‪340‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫يجب فى المرحلة التالية اختبار أقصى هبوط فى الجهد على طرف الكابل‪ ،‬والتى يجب أال تزيد عن ‪3%‬‬
‫في معظم األكواد‪ .‬ومن الجدول ‪ 13-4‬نجد أن الهبوط فى الجهد فى الكابالت مقطع ‪ 240mm2‬يساوى‬
‫‪ 0.204‬مللى فولت لكل متر لكل أمبير‪ .‬وهذا يعنى أن إجمالي الهبوط فى الجهد فى نهاية ال ـ ‪ 350‬متر‬
‫نتيجة مرور تيار قدره ‪ 187‬أمبير فى كل كابل من الثمانية المتوازية يساوى‪:‬‬
‫‪0.204 x 10-3 x 187 x 350 = 13.3 Volt‬‬
‫وبالتالى فنسبة الهبوط فى الجهد تساوى‬
‫‪13.31/380 = 3.5 %‬‬
‫وهى أعلى من ال ـ ‪ %3‬المسموح بها‪ ،‬وهذا يعنى أن الكابالت الثمانية المركبة على التوازى لم تجتز‬
‫االختبار الثاني‪.‬‬
‫ولتحديد العدد المناسب الجديد نطبق القاعدة‪:‬‬
‫العدد الجديد المناسب = العدد القديم ‪( x‬نسبة الهبوط المرفوضة ÷ النسبة المطلوبة)‬
‫وبتطبيق هذه القاعدة‬
‫‪3.5‬‬
‫‪= 10 cable‬‬
‫‪3‬‬
‫‪No. of Cables = 8‬‬
‫وللتأكد مرة أخرى من التحمل الحراري سنجده ‪ 360 x 0.76 x 0.7 = 191A‬وتيار الكابل الواحد‬
‫سيكون 𝐴 ‪ ،1500÷ 10 = 150‬وهو بالطبع متحقق‪.‬‬
‫‪ -3‬اختبار تحمل تيار القصر‬
‫‪ -1‬حداب مدتوى القصر عند لوحة التوزيع‬
‫‪341‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الخطوة األولى‪ :‬إذا أردنا أن نحسب قيمة ال ـ )‪ Short circuit capacity (SCC‬لقواطع اللوحة ففى هذه‬
‫الحالة يجب أن نفترض أن العطل وقع على الـ ‪ Bus Bar‬الرئيسي للوحة العمومية ألن تيار العطل حينئذ‬
‫سيكون أكبر ما يمكن‪ ،‬فإذا وقع العطل فى الواقع العملي عند أى نقطة أخرى أبعد من ال ـ ‪ ،BB‬فبالتأكيد‬
‫سيكون تيار القصر أقل مما قد تم حسابه‪ ،‬وهذا يعنى أننا نصمم على أسوأ الفروض‪.‬‬
‫الخطوة الثانية‪ :‬نحسب قيمة ال ـ ‪ M‬لكل عنصر بالدائرة‪:‬‬
‫‪M1 = M_source = 500 MVA.‬‬
‫‪M2 = M_transformer = 1/0.05 = 20 MVA.‬‬
‫‪(KV )2 = 0.38 2‬‬
‫‪= 29.5 MVA‬‬
‫‪X c ( ) 0.014  0.350‬‬
‫= ‪M 3 = M _ cable‬‬
‫ثم نرسم الدائرة المكافئة للشبكة بدءا من مصدر التغذية وحتى موضع العطل‪ ،‬كما فى الشكل ‪.15-4‬‬
‫شكل ‪ 15-4‬الدائرة المكافئة للشبكة‬
‫الخطوة الثالثة‪ :‬نحسب قيمة الـ ـ‪ M‬المكافئة بفرض حدوث العطل عند ال ـ ‪ BB‬األخير‪( .‬جميعهم على‬
‫التوالى فيحسب المكافئ لهم كما لو كانوا على التوازى)‬
‫‪Meq = 11.64 MVA‬‬
‫‪342‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫تذكر أن ‪ Meq‬هى نفسها ‪ MSC‬التى نبحث عنها‪.‬‬
‫الخطوة الرابعة‪ :‬حساب قيمة تيار القصر عند ال ـ ‪( CB‬نهاية الكابل)‬
‫ومن ثم فأقل قيمة لل ـ ‪ SCC‬لقواطع اللوحة هى ‪.20 kA‬‬
‫الحظ أن حدوث قصر على ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ BB‬لن يكون خطي ار على الكابالت الرئيسية الخارجة من المحول‪ ،‬ألن‬
‫هذه القيمة س ـ ـ ــتمر خالل ‪ 10‬كابالت على التوازى‪ ،‬وبالتالى فكل كابل منهم س ـ ـ ــيمر به تقريبا ‪،1.7 kA‬‬
‫وهى قيمة صغيرة جدا بالنسبة لتحمل الكابل الذى تم اختياره )‪ (240 mm2‬لتيارات القصر‪.‬‬
‫حداب مدتوى القصر للكابالت‬
‫إذا أردت أن تختبر تحمل الكابالت لتيار القص ـ ــر فيجب أن تفرض القص ـ ــر فى موض ـ ــع قريب من بداية‬
‫الكابل (وليس عند نهايته) ومن ثم فأسـ ـ ـ ــوأ االحتماالت أن يكون القصـ ـ ـ ــر فى األمتار األولى بعد المحول‬
‫(اهمل عندئذ معاوقة الكابل تماما) ويصـ ـ ــبح تيار القصـ ـ ــر خالل الكابل يسـ ـ ــاوى حاصـ ـ ــل الضـ ـ ــرب على‬
‫حاصل جمع ال ــ ــ ـ ــ ــ ـ ‪ 500 MVA‬الخاصة بالمصدر‪ ،‬والــ ـ ــ ــ ـ ‪ 20 MVA‬الخاصة بالمحول (نعتبرهم كأنهم‬
‫توازى كما اتفقنا)‬
‫‪500  20‬‬
‫‪= 19.23MVA‬‬
‫‪520‬‬
‫= ‪M SC‬‬
‫وهذا يكافئ ‪29.2 kA‬‬
‫الحظ أن هذه القيمة هى نفسها التى تحصل عليها عند أطراف المحول من القاعدة القديمة‬
‫‪Isc = Irated/ Xpu = 1500/0.05 = 29.2 kA‬‬
‫‪343‬‬
‫الفصل الرابع ‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الحظ هنا أن هذه القيمة لن تمر خالل العشر كابالت بل ستمر خالل الكابل الذى به ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Short‬فقط‪،‬‬
‫و يمكن أن نختبر مـدى تحمـل الكـابـل الـذى تم اختيـاره )‪ (240 mm2‬لتحمـل هـذا التيـار إمـا من خالل‬
‫جدول ‪ ،14-4‬أو من خالل المعادلة ‪.4-9‬‬
‫الحظ أنه لو كانت الكابالت طويلة فلربما احتجنا لوض ـ ـ ـ ـ ــع ‪ CB‬فى بداية كابالت أيض ـ ـ ـ ـ ــا لحمايتها وهذا‬
‫ستكون قدرتها ال تقل عن ‪65kA = 29.2 x 2.1 = Isc making‬‬
‫فمن الجدول ‪ 14-4‬نجد أن الكابل ‪ 240 mm2‬يمكن أن يتحمل حتى ‪ 39 kA‬لمدة نصف ثانية‪،‬‬
‫وحيث أن أقصى قصر متوقع هو ‪ ،29.2 kA‬ومن ثم فقد اجتاز الكابل هذا االختبار‪.‬‬
‫الحظ أننا لو طبقنا المعادلة ‪ 4-9‬فسنجد أن أقل مقطع لتحمل تيار القصر المتوقع هو‬
‫‪𝑎 (𝑚𝑚2 ) = 9 × √2 × 29.2 = 185 𝑚𝑚2‬‬
‫وهو بــالتــأكيــد أقــل من مقطع الكــابــل الــذى تم اختيــاره (‪ ،)240mm2‬وبــالتــالى فهــذا يؤكــد أن الكــابالت‬
‫تجاوزت هذا االختبار بنجاح‪.‬‬
‫‪344‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪‬‬
‫تصميم لوحات وشبكات‬
‫التوزيع الكهربية‬
‫‪345‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪5‬‬
‫الفصل الخامس‬
‫تصميـــــــــــم اللوحـات وشبكات التــــــوزيع الرئيســــية‬
‫في الفصـ ـ ـ ـ ــل السـ ـ ـ ـ ــابق تعرفنا على القواعد الالزمة لتصـ ـ ـ ـ ــميم دائرة فرعية ‪ ،Branch Circuit‬وهى الدوائر‬
‫المخص ـ ـ ـصـ ـ ــة لتغذية حمل محدد س ـ ـ ـواء كان هذا الحمل من األحمال االسـ ـ ــتاتيكية أو األحمال الديناميكية‪.‬‬
‫وبالطبع فكل مجموعة من هذه األحمال سـ ـ ـ ـ ـ ــيتم تغذيتها من لوحة توزيع فرعية ‪ ،Distribution Board‬ثم‬
‫يتم تغذية مجموعة اللوحات الفرعية من لوحة توزيع عمومية ‪ ،Switch Board‬ولوحات التوزيع العمومية‬
‫ستغذى في النهاية من محول التوزيع الرئيسي المتصل بشبكة الجهد المتوسط‪.‬‬
‫والمقصود بتصميم اللوحات – سواء اللوحات الفرعية أو اللوحات العمومية – هو اختيار الـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬العمومي‬
‫الخا‬
‫باللوحة‪ ،‬و اختيار مقطع الكابل العمومي الخا‬
‫باللوحة‪ ،‬باإلض ـ ـ ـ ـ ـ ــافة إلى توزيع األحمال داخل‬
‫اللوحة بطريقة صحيحة‪ .‬كما يدخل فى عملية التصميم أيضا دراسة أنسب الطرق لتغذية مجموعة اللوحات‬
‫سواء العمومية أو الفرعية‪ .‬وهذا ما سيتم التعرف عليه فى هذا الفصل‪.‬‬
‫وهذا الفصل مقسم إلى ثالثة أجزاء‪:‬‬
‫فى الجزء األول نتعرض لتفاصيل تصميم لوحات التوزيع الفرعية‪.‬‬
‫وفى الجزء الثاني يتم شـــرح طريقة حسـ ــاب حمل اللوحة العمومية‪ ،‬باإلضـــافة إلى تقديم أمثلة عملية متنوعة‬
‫من قبيل تصـ ـ ــميم لوحة شـ ـ ــقة سـ ـ ــكنية‪ ،‬أو تصـ ـ ــميم اللوحة العمومية لعمارة عادية‪ ،‬ثم مثال لتصـ ـ ــميم اللوحة‬
‫العمومية لبرج إدارى‪ .‬وبالطبع فلن نســتطيع أن نضــع كافة التفاصــيل الخاصــة بهذه المشــاريع‪ ،‬لكننا ســنركز‬
‫فى كل مش ـ ــروع على حدة على جزئية هامة يتميز بها هذا المش ـ ــروع عن غيره‪ ،‬فنقوم بش ـ ــرحها تحديدا دون‬
‫ذكر باقى التفصيالت ألن ذلك سيحتاج مئات الصفحات وليس كتاب واحد‪.‬‬
‫‪346‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫أما الجزء الثال‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫واألخير فمخصـ ــص لد ارسـ ــة طرق ربط المشـ ــروع بشـ ــبكات التوزيع العمومية للدولة‪ ،‬وهناك‬
‫مثال لتصميم اللوحات العمومية لمجموعة أبراج ثم مثال آخر لتصميم شبكة التغذية لمجموعة مصانع‪.‬‬
‫‪347‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫اجلزء األول ‪ :‬تصميم اللوحات الفرعية‬
‫‪1-5‬‬
‫قواعد عامة يف تصميم اللوحات الفرعية‬
‫هناك قواعد عامة يجب إتباعها عند تجميع الدوائر الفرعية في لوحات التوزيع الفرعية‪ ،‬ومن هذه القواعد‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫توزع أحمال اإلنارة بالتساوى بين الـ ‪.3-Phases‬‬
‫‪.2‬‬
‫فى لوحات الش ــقق الس ــكنية الص ــغيرة تغذى أحمال التكييف مع أحمال اإلنارة وأحمال المخارج العامة‬
‫)‪ (General Use Outlets‬من لوحة واحدة‪ ،‬وذلك بتقســ ــيم اللوحة إلى قســ ــمين‪ :‬األول هو ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ ،Light Section‬والثاني ال ـ ‪.Power Section‬‬
‫‪.3‬‬
‫تغذى اللوحة من كابل ‪ 3-Phase‬ما لم يكن الحمل اإلجمالي أقل من ‪.10 kVA‬‬
‫‪.4‬‬
‫فى حالة البيوت الكبيرة (خاصــة فى منطقة الخليج حيث حمل المنزل يصــل أحيانا إلى ‪)100 kVA‬‬
‫أو فى المباني اإلدارية فإنه يتم تجميع أحمال التكييف فى لوحة منفصلة عن بقية أحمال المنزل‪.‬‬
‫‪.5‬‬
‫فى المش ـ ــروعات الكبيرة والمتوس ـ ــطة يتم فص ـ ــل أحمال اإلنارة ‪ Lighting‬عن أحمال المخارج العامة‬
‫والسخانات والتى ت سمى عادة بأحمال القوى ‪ ،Power‬و يفصال أيضا عن أحمال التكييف‪ ،‬وبالتالى‬
‫يصبح لدينا ثالثة أنواع من اللوحات ‪ :‬إنارة‪ ،‬وقوى‪ ،‬وتكييف (وهو تقسيم مفضل لكنه ليس إلزاميا)‪.‬‬
‫‪.6‬‬
‫يفضـ ــل دائما فى المباني الكبيرة الممتدة أفقيا والتى تتكون من أجزاء يفصـ ــل بينها فواصـ ــل تمدد‪ ،‬أن‬
‫تختص كــل لوحــة أو عــدد من لوحــات التوزيع الفرعيــة بجزء من أجزاء المبنى وذلــك لتقليــل عبور‬
‫التوصيالت والكابالت لفواصل التمدد إلى الحد األدنى‪.‬‬
‫‪.7‬‬
‫الدوائر الهامة فى كل نوع من أنواع اللوحات الثالثة الس ـ ــابقة (وهى الدوائر التى تغذى أحماال مهمة)‬
‫يتم تجميعها فى لوحات منفص ـ ـ ـ ــلة تس ـ ـ ـ ــمى لوحات الطوارئ ‪ ،Emergency Panels‬والتى س ـ ـ ـ ــيتم‬
‫تغذيتها من خالل مولد ديزل‪.‬‬
‫‪.8‬‬
‫يجب ّأال تقل قدرة المغذى العمومى للوحة شــقة مثال عن الحمل المحســوب طبقا لقواعد ‪ W/m2‬لهذه‬
‫الشقة‪ ،‬وهى القواعد التى سبق الحديث عنها فى الفصل الثالث‪.‬‬
‫‪348‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪.9‬‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ال يزيد عدد الدوائر الفرعية فى اللوحة الواحدة عن ‪ 36‬دائرة (العدد يص ـ ـ ـ ـ ـ ــل إلى ‪ 42‬إذا أخذنا في‬
‫االعتبار عدد دوائر ال ـ ‪. )Spare and Space‬‬
‫‪ .10‬يجب تركيب عدد إضافي من الـ ‪ Spare CBs‬للتركيبات المستقبلية المغذاة من اللوحة‪.‬‬
‫‪ .11‬يحسن أيضا ترك مساحة ‪ Space Only‬فى اللوحة تكون خالية (بدون أى ‪ )CBs‬الستخدامها حين‬
‫الحاجة لتركيب قيم أخرى مستقبليا‪.‬‬
‫‪ .12‬يجب تأريض أجسام جميع لوحات التوزيع‪.‬‬
‫‪ .13‬يجب أال يقل البعد بين موصالت ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Phases‬بقضبان التوزيع فى اللوحات عن ‪ 2.54‬سم كما‬
‫يجب أال تقل المسافة بينها وبين أى جزء مؤرض فى اللوحة عن ‪ 2.54‬سم‪.‬‬
‫‪ .14‬يجب أن يتم توزيع األحمال على األوجه الثالثة (ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ )3- Phases‬بحيث يكون بينهم ‪ -‬قدر‬
‫اإلمكان – أكبر قدر من التماثل ‪ .Balanced Distribution‬وربما تكون المحاولة األولى لتوزيع‬
‫األحمال على ال ـ ـ ـ ‪ 3- Phases‬فاشلة‪ ،‬بمعنى أن حمل أحد ال ـ ـ ـ ‪ Phases‬يزيد كثي ار عن اآلخرين‪،‬‬
‫فعندها يعاد التوزيع بين ال ـ ـ ‪ Phases‬بأن تنقل دائرة من ال ـ ـ ‪ Phase‬األعلى حمال إلى ال ـ ـ ‪Phase‬‬
‫األقل حمال‪ ،‬وهكذا حتى نصل إلى اتزان األحمال أو ما يعرف ب ـ ‪.Phase Balance‬‬
‫‪ .15‬األحمال التى يستحيل أن تعمل معا فى وقت واحد تركب على نفس ال ـ ـ ـ ‪ .Phase‬على سبيل المثال‬
‫التكييف والمــدفــأة‪ ،‬ويؤخــذ األكبر منهمــا فقط فى حسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاب مجموع األحمــال عنــد حسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاب الحمــل‬
‫التصميمى للوحة (سنوضح ما هو الحمل التصميمي للوحة في النقطة ‪.)3-5‬‬
‫‪ .16‬ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CBs‬الكبيرة (األعلى من ‪ )100A‬تكون غالبا متاحة فى السـ ــوق بميزة إضـ ــافية وهى إمكانية‬
‫الض ــبط على قيمة أقل من القيمة العظمى‪ .‬على س ــبيل المثال الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬المقنن على ‪ 100A‬يمكن‬
‫ضبطه ليفصل ‪ Trip‬عند ‪ 63A‬أو ‪.80A‬‬
‫‪ .17‬تسمى القيمة االسمية لل ـ ‪ CB‬ب ـ‪( Frame Value‬و هي أعلي قيمة لل ـ ـ ‪ trip unit‬يمكن أن تستعمل‬
‫في ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ )CB‬بينما تسمى قيمة الضبط لنفس ال ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬ب ـ ـ ـ ـ ‪ ،Trip Value‬فإذا اختلفت قيمة الضبط‬
‫المس ـ ـ ـ ـ ــتخدمة عن القيمة االس ـ ـ ـ ـ ــمية فإننا نكتب هذه المعلومات على ص ـ ـ ـ ـ ــورة ‪ ،100AF/80AT‬أي‬
‫‪ Ampere Frame/Ampere Trip‬لينتبه المستخدم إلى أننا نحتاج ل ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬له قيمة اسمية تساوى‬
‫‪ 100A‬لكنه سيستخدم داخل هذه الدائرة مضبوطا على قيمة ‪ 80A‬فقط‪.‬‬
‫‪349‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ .18‬بعد توزيع األحمال بالتساوى – قدر اإلمكان – بين ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 3-Phases‬يتم اختيار الكابل الرئيسي‬
‫المغذى للوحة‪ ،‬وكذلك اختيار الـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬الرئيسي لها طبقا لقيمة أعلى ‪ Phase Current‬فى األوجه‬
‫الثالثة‪.‬‬
‫‪ .19‬فى حالة اللوحات الكبيرة حيث التيار الكلي يكون عاليا‪ ،‬وقد ال تجد كابال منفردا يمكن أن يتحمل‬
‫التيار العمومى للوحة‪ ،‬ففى هذه الحالة س ـ ـ ـ ـ ـ ــيتم اختيار عدد من الكابالت المتوازية و كال منهم ذو‬
‫مقطع أصــ ـ ـ ــغر مما كان من المفترض أن يتكون منه الكابل العمومي منفردا كبدالء عنه‪ ،‬مع تقريب‬
‫الكسـ ـ ـ ـ ـ ــر الذى ينتج من المعادلة (عدد الكابالت = التيار الكلى ÷ تيار الكابل) إلى أقرب أعلى رقم‬
‫صحيح‪.‬‬
‫‪ .20‬فى حالة استخدام كابالت موصلة على التوازى يجب أن تكون جميعا من نفس النوع ونفس المقطع‪.‬‬
‫‪ .21‬يتم استخدام كابالت الــ ‪ Multi-core‬فقط حتى مقطع ‪ 240‬ملم‪ ،2‬وبعد ذلك يجب استخدام كابالت‬
‫‪ Single-core‬لضمان سهولة التعامل معها عند التمديد‪ .‬الكابالت ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 300 mm2‬غير مفضلة‬
‫لصعوبة تمديدها‪.‬‬
‫‪2-5‬‬
‫املالمح العامة أل عمال الكه رباء‬
‫قبل الدخول فى تفاصيل الحسابات الكهربية لألحمال ولمقاطع الكابالت وخالفه فقد رأيت إنه من المفيد أوال‬
‫عرض مالمح أعمال الكهرباء من خالل عرض الخطوات الالزمة لتصــميم اللوحات الكهربية بطريقة س ـريعة‬
‫بدون حســابات‪ ،‬ثم فى األجزاء التالية نعرض تفاصــيل الحســابات‪ .‬وعموما يمكن تلخيص خطوات التصــميم‬
‫(سواء كانت فيال أو مستشفى أو مصنع أو غيره) في الخطوات التالية‪:‬‬
‫‪ 1 - 2 - 5‬اخلطوة األولي‪ :‬توزيع األ محال الكهربية علي الرسم‬
‫األحمال الكهربية في المنازل تشمل ‪:‬‬
‫‪ .1‬كشافات اإلنارة ومفاتيح اإلنارة‪ .‬يفضل عمل ‪ Layer‬منفصلة داخل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .AutoCad‬وبالطبع سيكون‬
‫هناك عند الطباعة مخططات منفصـ ـ ـ ـ ـ ــلة كما في الصـ ـ ـ ـ ـ ــورة التالية (مثال مأخوذ من تصـ ـ ـ ـ ـ ــميم فيال مع‬
‫مالحظة أن الصورة لن تكون واضحة إال إذا تم تكبير الصفحة إلى ‪ %150‬على األقل)‪.‬‬
‫‪350‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫البعض يفض ـ ــل إعطاء كل حمل كهربى رم از يبين نوعية الحمل‪ ،‬ففي الش ـ ــكل الس ـ ــابق تجد هناك لمبات‬
‫عليها الرمز ‪ ،1a‬ولمبات أخرى عليها الرمز ‪ ،1b‬وهكذا‪ ،‬ثم يوضـ ـ ـ ـ ـ ــع توصـ ـ ـ ـ ـ ــيف لكل رمز (حمل) في‬
‫جداول خاصة فهذه قد تكون من النوع ال ـ ‪ ،LED‬وتلك مثال نجفة بها ‪ 10‬لمبات إلخ‪.‬‬
‫الحظ أيضــا طريقة الترقيم‪ ،‬فجميع هذه الدوائر مغذاة من لوحة اســمها ‪ LPT-3A‬وهى اللوحة المســئولة‬
‫عن تغذية المستوى الثالث من الفيال‪ ،‬ثم يوضع رقم الدائرة بعد االسم‪.‬‬
‫‪ .2‬توزع المخارج العامة ‪ Sockets‬على الرسـ ــم في ‪ Layer‬منفصـ ــلة حتى لو كانت مغذاة من نفس اللوحة‬
‫كما في الصورة التالية لنفس الفيال السابقة) ‪ .‬وغالبا يضاف معها على نفس ال ـ ـ ـ ‪ Layer‬سخانات المياه‬
‫و أماكن أحمال القوى الكبيرة (الفرن الكهربى ‪ Range‬والغســالة والمجفف ‪ Dryer‬وســخانات المياه‪WH‬‬
‫والشفاطات ‪ )EX‬وبالطبع سيكون ذلك في المساحات الصغيرة أما المساحات الكبيرة فاألمر مختلف‪.‬‬
‫‪351‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ .3‬أما األحمال الميكانيكية الخاصة بالتكييف المركزى فتحتاج إلى ‪ Layer‬منفصلة تظه ــــــــــــــــ ــــــــر عليها ال ـ‬
‫‪ Fan Coil Units, FCU‬كما في الشكل التالى لنفس الفيال السابقة‪.‬‬
‫الحظ أنه بسبب صغر مساحة الفيال فإن جميع األحمال السابقة مغذاة من نفس اللوحة (‪ )LPT-3A‬وال‬
‫نحتاج للوحات منفصلة‪.‬‬
‫‪352‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ملحوظة هامة‪ :‬يجب عند اختيار ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Symbols‬أن تكون ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Symbol‬لألحمال التي ستغذى من‬
‫تغذية عادية مختلفة عن ‪ Symbol‬األحمال التي س ـ ــتغذى من مولد الطوارئ‪ ،‬أو تلك التي س ـ ــتغذى من‬
‫ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ UPS‬حتى لو كانت لنفس النوع ونفس القدرة‪ ،‬على سبيل المثال قد تكون لدينا ‪ Socket‬في حجرة‬
‫عادية وأخرى من نفس النوعية لكنها س ـ ــتغذى وقت الطوارئ من المولد ولدينا أيض ـ ــا ‪ Socket‬ثالثة من‬
‫نفس النوع لكن في حجرة تحتوى على أحمال حساسة‪ ،‬ورغم إنهم في الواقع نفس الــ ‪ Socket‬لكن على‬
‫الرسـ ــومات سـ ــتأخذ كل واحدة من الثالثة ‪ Symbol‬مختلفا كما في الصـ ــورة التالية المأخوذة من مخطط‬
‫مستشفى حيث يظهر سرير المريض وحوله المخارج المختلفة‪.‬‬
‫‪353‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ .4‬مخارج التيار الخفيف (‪ )Light Current‬يوزع كل نوع منها في ‪ Layer‬منفصــلة‪ .‬على ســبيل المثال‬
‫مخارج ‪ .etc ،Tel ،FA ،Data‬كما يتم عمل ‪ Riser‬خا‬
‫بكل نظام من أنظمة التيار الخفيف‪.‬‬
‫‪ .5‬أحمال التكييف المركزى توضع في ‪ Layer‬منفصلة إن وجدت‪ ،‬كما توزع وحدات التكييف العادية في‬
‫‪ Layer‬منفصلة إذا كانت كثيرة العدد‪ .‬أما في المشروعات الصغيرة فيمكن دمجها مع ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪Sockets‬‬
‫في الخطوة ‪.2‬‬
‫‪ .6‬توزيع أحمال الخدمات العامة‪.‬‬
‫وكما ذكرنا فى الفص ـ ــل األول فإن مهندس الكهرباء يحس ـ ــن أن تتاح له أيض ـ ــا مخطط مبدئى لتوزيع الفرش‬
‫داخل البيت‪ .‬والصور السابقة نماذج لذلك‪.‬‬
‫وهناك من يفضل إعطاء كل حمل كهربى رم از خاصا‪ ،‬ففى الشكل التالى مثال ‪ L1-L23‬تعنى اللمبات من‬
‫رقم ‪ 1‬إلى رقم ‪ ،23‬وهكذا كما في األشكال التالية من ‪ 1-5‬إلى ‪ 5-5‬التي تمثل توزع الكهرباء في فيال‬
‫سكنية من أرضى ودورين‪ ،‬وسنتبع هذه األشكال بجداول التصميم الخاصة بتك الفيال ‪ .‬لكن سيكون هذا‬
‫الموضوع شاقا جدا فى المشاريع الكبيرة لذلك يوضع فى ال ‪ panel schedule‬التوصيف للدائرة عن طريق‬
‫وضع اسم المكان الذى يحتوى على بداية الدائرة (‪ )Home run‬مع وضع توصيف لنوعية الحمل‪.‬‬
‫‪354‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪1-5‬‬
‫‪355‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪2-5‬‬
‫‪356‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪3-5‬‬
‫‪357‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪4-5‬‬
‫‪358‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪5-5‬‬
‫‪359‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ويمكن معرفة معلومات عن الرموز المستخدمة فى الرسم من خالل جداول تعريفية أو من خالل جداول‬
‫الحسابات كما فى الخطوة التالية‪.‬‬
‫‪ 2 - 2 - 5‬اخلطوة الثانية‪ :‬تصميم اللوحات الفرعية‬
‫وهذه الخطوة تشتمل على ما يلى‪:‬‬
‫‪ -1‬يتم تجميع أحمال كل نوع في دوائر فرعية منفصلة كما في الجدول ‪ ،1-5‬ففي هذا المشروع تم‬
‫تجميع عدد كل ‪ 10-5‬كشافات (حسب قدرة الكشاف) في دائرة منفصلة (اإلنارة)‪ ،‬وبالمثل تجميع‬
‫البرايز وهكذا‪ .‬على سبيل المثال فاللمبة ‪ L20‬فى الدور الثاني قدرتها ‪ ،60 W‬تتغذى من اللوحة‬
‫‪ ،DB-4‬و سلكها مقطعه ‪ 1.5 mm2‬والقاطع ‪ ،10A‬ولون السلك أحمر‪.‬‬
‫‪ -2‬تغذية أحمال القوى مثل السخانات في دوائر منفصل لكل جهاز على حدة‪ .‬وذلك كله طبقا لقواعد‬
‫التصميم التى أشرنا إليها سابقا‪.‬‬
‫‪ -3‬داخل الجدول يظهر مقطع السلك المناسب لهذه الدائرة الفرعية وكذلك قاطع الحماية للدائرة الفرعية‪.‬‬
‫‪ -4‬يتم تفريق هذه المعلومات فى جداول تعرف بال ـ ‪ Panel Board Schedules‬كما في الجداول من‬
‫‪ 1-5‬إلى ‪ 4-5‬تظهر فيها أسماء األحمال وقدراتها‪.‬‬
‫ويمكنك باستخدام هذه الجداول معرفة لون السلك المستخدم فى توصيل هذه اللمبة ألن األحمال موزعة‬
‫على ال ـ ‪ 3-phases‬وعلى المقاول االلتزام بال ـ ‪ Color Code‬كما ذكرنا سابقا‪.‬‬
‫‪360‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ : 1-5‬اللوحة الفرعية )‪DB-1 (Distribution board‬‬
‫‪361‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ :2-5‬اللوحة الفرعية ‪DB-2‬‬
‫‪362‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ :3-5‬اللوحة الفرعية ‪DB-3‬‬
‫‪363‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫جدول ‪ :4-5‬اللوحة الفرعية ‪DB-4‬‬
‫والجدول ‪ 5-5‬خا‬
‫بأحمال التكييف المركزى والمتمثل بسبع وحدات تكييف‪ ،‬حيث يظهر في الجدول حمل‬
‫كل وحدة والمساحة التي تغطيها‪ .‬وسيتم تغذية هذه الوحدات السبع من ثالث لوحات تغذية فرعية‪.‬‬
‫‪364‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫جدول ‪ :5-5‬قدرات وحدات التكيف بالمبني‬
‫و الجدول ‪ 6-5‬يمثل اللوحة الفرعية لتغذية وحدتى التكييف الرابعة والخامسة‪ ،‬وبالمثل توجد لوحتان غيرها‪:‬‬
‫األولى لتغذية الوحدات من ‪ ،3-1‬والثانية لتغذية الوحدات ‪ ،7-6‬وقد ظهر حمل هاتين اللوحتان في الجدول‬
‫‪ 8-5‬الخا‬
‫باللوحة العمومية‪.‬‬
‫جدول ‪ :6-5‬اللوحة الفرعية لوحدتى التكييف الرابعة والخامسة‬
‫والجدول ‪ 7-5‬خا‬
‫بأحمال الخدمات العامة‪ .‬وهذه اللوحة ستغذى من ‪ DB-4‬كما سيظهر في ال ـ ‪SLD‬‬
‫في شكل ‪.6-5‬‬
‫‪365‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫جدول ‪ :7-5‬اللوحة الفرعية للخدمات العامة‬
‫‪ 3 - 2 - 5‬اخلطوة الثالثة‪ :‬تصميم اللوحات العمومية‬
‫تصميم اللوحة العمومية ‪( Main Switch Board‬في هذا المشروع اسمها ‪ )M.S.B.-1‬وهى التى تغذى‬
‫اللوحات الفرعية السابقة‪ ،‬حيث ظهر في الجدول ‪ 8-5‬أحمال األربع لوحات الفرعية (‪،DB-2 ،DB-1‬‬
‫‪ )DB4 ،DB-3‬باإلضافة إلى لوحات تغذية وحدات التكييف السبع‪( .‬لوحة الخدمات مغذاة من اللوحة‬
‫الرابعة ‪.)DB-4‬‬
‫‪366‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫جدول ‪ : : 8-5‬اللوحة الرئيسية بالمبني‬
‫ملحوظة‪:‬‬
‫في كثير من المكاتب يفضل التفريق فى التسمية‪ ،‬فتطلق ‪ panel boards‬على اللوحات الفرعية مثل‬
‫‪ ،LP : Lighting panel‬وكذلك ‪ ،PP: Power panel‬فحين تطلق تسمية اللوحات العمومية ‪DB:‬‬
‫‪ Distribution board‬على اللوحات التى تغذى مجموعة لوحات فرعية‪ ،‬وبالتالي تسمى لوحة التوزيع‬
‫الرئيسية للمبنى التى تغذى مجموعة لوحات عمومية ‪.MDB: Main Distribution Board‬‬
‫‪ 4 - 2 - 5‬اخلطوة الرابعة ‪ :‬رسم الــــ ‪SLD‬‬
‫يتم تفريق معلومات اللوحات العمومية على لوحة توزيع مرسومة تسمى ‪ Single Line Diagram‬كما فى‬
‫شكل ‪.6-5‬‬
‫‪367‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪6-5‬‬
‫ويتم تعريف كل الرموز الموجودة على هذه اللوحة بواسطة جدول يسمى ‪ Feeder Schedule‬كما فى‬
‫شكل ‪:7-5‬‬
‫‪368‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪7-5‬‬
‫كل ما سبق يعتبر وصفا للمنتج النهائى الذى نسعى إليه‪ ،‬أما عن تفاصيل الحسابات التصميمية فتجدها فى‬
‫األجزاء التالية‪.‬‬
‫‪369‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪3-5‬‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫حساب احلمل التصميمي للوحة توزيع فرعية‬
‫فى كل القواعد التصــميمية الســابق د ارســتها فى الفصــل الرابع كانت الخطوة األولى دائما هى حســاب الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Rated Current‬المار بالدائرة‪ ،‬وكان ذ لك أم ار ميس ـ ـ ـ ـ ـ ــو ار ألننا كنا نتعامل مع دائرة فرعية منتهية بحمل‬
‫قدرته معروفة ومحددة‪ .‬المش ـ ــكلة اآلن عند اختيار مقطع الكابل العمومى واختيار الــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬العمومى ألى‬
‫لوحة توزيع هى‪:‬‬
‫كيل يمكن تحديد اللل ‪ Rated Load‬لهذه اللوحة؟‬
‫فربما يتبادر إلى الذهن أن ال ـ ـ ‪ Rated Load‬للوحة هى عبارة عن مجموع األحمال المغذاة من هذه اللوحة‬
‫(‪ ،TCL )Total Connected Load‬وهذا قد يكون صـ ـ ـ ــحيحا فى بعض الحاالت‪ ،‬لكن فى أحيان أخرى‬
‫قد ال تعمل جميع األحمال المغذاة من هذه اللوحة فى وقت واحد خاصــة فى حالة األحمال الصــناعية‪ ،‬ومن‬
‫ثم فالبعض قد يري إنه من غير االقتصــادي أن يتم حســاب األحمال على أســاس القدرة المركبة الكلية ويلزم‬
‫لذلك تطبيق ال ـ ‪ Demand Factors‬التي ذكرناها في الفصل الثالث‪.‬‬
‫ومن هنا فالخطوة األولى قبل اختيار الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬العمومى‪ ،‬والكابل العمومى ألى لوحة هى تحديد الحمل‬
‫التصــ ــميمى لها‪ ،‬وغالبا إما سـ ـ ــيكون مجموع كل األحمال ‪ ،Total Connected Load‬أو يسـ ـ ــاوى نسـ ـ ــبة‬
‫معينة من مجموع األحمال المركبة فى اللوحة‪ .‬وتختلف هذه النســبة حســب نوع المواصــفات المســتخدمة فى‬
‫التصميم وكذلك حسب نوع األحمال المغذاة من اللوحة‪ ،‬وحسب ال ـ ‪.Demand Factor‬‬
‫‪ 1 - 3 - 5‬احلمل التصميمي طب قًا للــــ ‪NEC‬‬
‫في ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ )‪ ،NEC (National Electrical Code‬وهو الكود القياســى األمريكي‪ ،‬تعتبر أحمال اإلنارة‬
‫والمخارج العامة (البرايز) والغسـالة ثالثتهم فقط هم من يحسـب لهم معامل طلب ‪DF ،Demand Factor‬‬
‫(يكون أقل من واحد) ‪ ،‬أما بقية األحمال كالتكييف والس ـ ـ ـ ـ ـ ــخان فتجمع مباشـ ـ ـ ـ ـ ـ ـرة على مجمل أحمال اإلنارة‬
‫والمخارج والغس ـ ـ ــالة بعد أخذ معامل الطلب ‪ Demand Factor‬فى االعتبار‪ ،‬وذلك كما فى الجدول ‪9-5‬‬
‫‪:‬‬
‫‪370‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫جدول ‪ : 9-5‬قواعد حساب أحمال اللوحة الفرعية فى ال ـ ‪NEC‬‬
‫‪.1‬‬
‫نحسب مجموع أحمال اإلنارة والمخارج العامة والغسالة‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫نعتبر قيمة معامل الطلب (‪ )DF‬ألول ‪ 3000VA‬من مجموع األحمال الس ـ ـ ـ ـ ـ ــابقة تس ـ ـ ـ ـ ـ ــاوى واحد‬
‫صحيح (‪.(DF=1‬‬
‫‪.3‬‬
‫بعد طرح ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪3000VA‬من مجموع األحمال المحسوبة فى الخطوة رقم ‪ 1-‬نعتبر ال ـ ـ ـ ‪ DF‬للحمل‬
‫‪.4‬‬
‫األفران الكهربية والتكييف والسـ ـ ـ ــخانات والمجفف ‪ Dryer‬وغيرها تضـ ـ ـ ــاف مباشـ ـ ـ ـ ـرة إلى الناتج من‬
‫المتبقى يساوى ‪.0.35‬‬
‫الخطوة السابقة على اعتبار أن لها (‪ ، )DF = 1‬وبالتالى نصل إلى ما يسمى بالحمل التصميمى‪.‬‬
‫‪.5‬‬
‫يتم اختيار الكابل وال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬العمومى بناء على الحمل التصميمى الناتج من الخطوة الرابعة حسب‬
‫القواعد التالية‪:‬‬
‫‪1 - Find : ILoad‬‬
‫‪)2 - Choose ICB > 1.25 ILoad (Choose nearest higher standard CBs‬‬
‫‪3 )- Choose ICable > ICB (Choose nearest higher standard cables‬‬
‫واضـح أن هذه القواعد تم اختيارها لتناسـب البيئة األمريكية‪ ،‬فاألفران الكهربية على سـبيل المثال غير شـائعة‬
‫فى بالدنا‪ ،‬حيث األفران الغازية لدينا أرخص وأوفر فى االستهالك‪.‬‬
‫و كون هذه القواعد مطبقة فى بلد ما ال تعنى أنها تصلح لكل البالد‪ ،‬بل يجب أن يفكر المهندس فى طبيعة‬
‫األحمال المغذاة‪ ،‬فربما – على سبيل المثال – قد يحتاج إلى افتراض معامل الطلب (‪)Demand Factor‬‬
‫مثال ألحمال اإلنارة يسـ ــاوى واحد صـ ــحيح بدال من القيمة الواردة فى هذه المواصـ ــفات‪ .‬لكن القواعد السـ ــابقة‬
‫يمكن أن تعتبر "حد أ نى" ال يجب أن يقل الحمل التصميمى عنه‪.‬‬
‫وهذه بعض األرقام المفيدة طبقا لقواعد ال ـ ‪: NEC‬‬
‫أحمال المخارج العامة تقدر إجماال ب ـ ‪.3000VA‬‬
‫الغسالة حملها التقريبى ‪.1500VA‬‬
‫الفرن الكهربى إن وجد ‪.8000VA‬‬
‫‪371‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫مجفف المالبس ‪ Dryer‬إن وجد ‪.5000VA‬‬
‫‪ 2 - 3 - 5‬احلمل التصميمي طب قًا لل ـــ ‪) Total Connected Load ( TCL‬‬
‫هذه الطريقة هى األكثر سـ ـ ــهولة‪ ،‬فعمليا يتم التصـ ـ ــميم فى حالة الشـ ـ ــقق السـ ـ ــكنية ذات األحمال التقليدية –‬
‫للسـ ــهولة ولألمان – بناء على حسـ ــاب الحمل المركب الكلى ‪ .Total Connected Load‬وهذا يعنى أننا‬
‫نحسب المجموع الحقيقى لكافة األحمال التى سيتم تغذيتها من اللوحة‪ ،‬ثم نختار الكابل والـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬المناسبين‬
‫بناء على قيمة هذا الحمل الكلى‪ .‬ويسـ ـ ــتثنى من ذلك الشـ ـ ــقق الغير تقليدية ذات المسـ ـ ــاحات الشـ ـ ــاسـ ـ ــعة فى‬
‫األبراج الفارهة‪ ،‬ففى هذه الحالة ســيص ــبح التص ــميم بناء على ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Total Connected Load‬غير‬
‫اقتصادى لتعدد األجهزة الكهربية بالشقة الواحدة‪.‬‬
‫وفى كل األحوال يجب أن نعمل العقل والمنطق عند استعمال هذه الطريقة أو غيرها‪.‬‬
‫‪4-5‬‬
‫أمثلة حملولة علي تصميم اللوحات‬
‫مثال ‪: 1-5‬‬
‫احدب الحمل التصميمى لشقة سكنية مداحتها ‪ 200‬م‪: 2‬‬
‫‪ .1‬بطريقة اللل ‪NEC‬‬
‫‪ .2‬بطريقة اللل ‪.TCL‬‬
‫أوال الحل بطريقة اللل ‪NEC‬‬
‫بناء على األحمال التقديرية المشار إليها فإن مجموع األحمال يحسب بطريقة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ NEC‬على النحو‬
‫التالى (اعتبر معامل القدرة (‪ 1= )power factor‬للتبسيط) ‪:‬‬
‫‪-1‬‬
‫أحمال اإلنارة‬
‫‪( 200 ×15W/m2 =3000W‬المساحة ‪ 200‬م‪)2‬‬
‫‪-2‬‬
‫أحمال المخارج العامة‬
‫= ‪3000VA‬‬
‫‪372‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪-3‬‬
‫الغسالة‬
‫‪-4‬‬
‫التكييف ‪60 W/m2× 200 = 12000 W‬‬
‫‪-5‬‬
‫الفرن الكهربى‬
‫= ‪8000 VA‬‬
‫‪-6‬‬
‫مجفف‬
‫= ‪5000VA‬‬
‫‪-7‬‬
‫مدفأة‬
‫= ‪5000W‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫= ‪1500VA‬‬
‫أوال ‪ :‬حساب حمل اإلنارة والمخارج العامة والغسالة‬
‫‪)3000+3000 + 1500) =7500 VA‬‬
‫ثانيا‪ :‬الحمل التصميمى للشقة‪:‬‬
‫‪3000 × 1 + (7500 – 3000) × 0.35 + 12000 + 8000 +5000 = 29575 VA‬‬
‫وبالتالى فالحمل التصــميمى لهذه الشــقة ‪ -‬الذى بناء عليه س ــنختار الكابل وال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬العموميين للوحة‬
‫التوزيع الفرعية هذه ‪ -‬يساوى ‪.29575 VA‬‬
‫الحظ أن المدفأة والتكييف ال يعمال معا فى وقت واحد‪ ،‬ومن ثم يدخل األكبر منهما فقط (التكييف) فى‬
‫الحسابات‪.‬‬
‫ثانيا الحمل التصميمى بطريقة الحمل المركب الكلى ‪: )TCL‬‬
‫فى هذه الحالة فإن حمل الشقة يساوى مجموع كافة األحمال الموجودة بالشقة‬
‫‪3000 + 3000 + 1500 + 12000 + 5000 + 8000 = 32500 VA‬‬
‫الحظ أن الفرق ليس كبي ار بين الطريقتين ألن الشقة صغيرة‪.‬‬
‫وفى بعض األحيان تكون األحمال كلها معلومة وال نحتاج لفرض قيم ما كما في المثال التالى‪.‬‬
‫‪373‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫مثال ‪2- 5‬‬
‫صم لوحة توزيع لشقة سكنية بها األحمال التالية‪.‬‬
‫اإلنارة‬
‫‪9000VA‬‬
‫المخارج العامة‬
‫‪3000VA‬‬
‫غسالة‬
‫‪3000VA‬‬
‫سخان‪1-‬‬
‫‪1500VA‬‬
‫سخان‪2-‬‬
‫‪3500VA‬‬
‫فرن )‪(3-phase‬‬
‫‪12000VA‬‬
‫عدد ‪ 3‬تكييف (كل منها بقدرة)‬
‫‪2200 VA‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫هذا المثال يختلف عن المثال السابق أننا سندرس ‪ -‬باإلضافة إلى اختيار مقطع الكابل العمومى واختيار‬
‫الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬العمومى – كيفية التوزيع المتزن لألحمال على األوجه الثالثة‪ ،‬وكذلك س ــنحتاج لرس ــم مخطط‬
‫للوحة ‪ .(Single Line Diagram) SLD‬وهذا كله يتم بالطبع بعد تص ـ ـ ــميم الدوائر الفرعية الخاص ـ ـ ــة‬
‫بكل حمل على حدة أوال‪.‬‬
‫الخطوة األولى‪ :‬تصمي الدوائر الفرعية‪:‬‬
‫نتائج حسابات الدوائر الفرعية مسجلة فى الجدول التالى‪.‬‬
‫‪374‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫مالحظات‪:‬‬
‫فى معظم المشاريع وباألخص الخليج يشترط أن يكون أقل مقطع سلك لإلنارة ‪ 2.5‬مم‪ 2‬وأقل مقطع سلك‬
‫‪2‬‬
‫للمخارج العامة ‪ 4‬مم‬
‫عند اختيار ال ـ ـ ـ ‪ CB‬الخا‬
‫بـ ـ المخارج العامة أو الغسالة مثال فإنه لم يتم اختيار ال ـ ـ ـ ‪ CB‬الذى له قيمة‬
‫أعلى مباشـ ـرة من القيمة المطلوبة‪ ،‬بل اختيرت القيمة األعلى من القيمة المناس ــبة (على س ــبيل المثال فى‬
‫المخارج العامة اختير ‪ 16A‬بدال من ‪ ،10A‬حيث كان المطلوب قيمة أعلى فقط من ‪ ،)9A‬والسـ ــبب كما‬
‫‪375‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ذكرنا فى القواعد العامة إنه يجب اختيار أقرب قيمة قياس ــية أعلى من المحس ــوب (سـ ـواء للكابل أو لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ ،)CB‬ويجوز تجاوز هذه القيمة إلى قيمة أعلى إذا كانت القيمة القياس ـ ـ ـ ـ ـ ــية قريبة من القيم المحس ـ ـ ـ ـ ـ ــوبة‪،‬‬
‫الســيما فى هذه النوعية من األحمال التى يمكن أن تشــتمل على محركات صــغيرة (مكنســة كهربية مثال)‪،‬‬
‫وهذا يعنى أن بعض األحمال ربما يكون لها ‪ Starting Current‬ومن ثم يجب زيادة تيار ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪CB‬‬
‫المقنن‪.‬‬
‫الخطوة الثانية‪ :‬حداب الحمل الكلى لل نارة والمخارج والغدالة األحمال التى يحدب لها عامل طلب‬
‫طبقا ‪:NEC‬‬
‫‪◼ Total = 9000 + 3000 + 3000 =15000 VA‬‬
‫الخطوة الثالثة ‪ :‬حداب الحمل التصميمى بطريقة ‪NEC‬‬
‫‪Design load = 3000 × 1 + 35% (15000 - 3000) + 12000 + 1500 + 3500 +‬‬
‫‪2200 × 3 = 30800 VA‬‬
‫الحظ أن الحمل التصميمى بطريقة ال ـ ـ ـ ‪ TCL‬يساوى ‪( 38600 VA‬وهو مجموع كل األحمال الواردة فى‬
‫رأس المسألة) و الفرق بين الطريقتين قد ال يعتبر كبي ار ضمن مبنى به عدد قليل من مثل هذه الشقة‪ ،‬أما‬
‫لو كان العدد كبير فسيكون هناك توفير كبير فى الحمل الكلى للمبنى إذا تم الحساب بطريقة ال ـ ‪.NEC‬‬
‫الخطوة الرابعة ‪ :‬التوزيع المتزن لألحمال‬
‫يراعى توزيع الدوائر الفرعية على الــ ‪ Phases‬الثالثة بحيث تكون قيم التيار متقاربة (ليس بالضرورة أن‬
‫تكون عدد الدوائر متسـ ـ ـ ـ ـ ــاوية بل المهم أن تكون التيارات الثالثة أقرب إلى أن تكون متسـ ـ ـ ـ ـ ــاوية) كما فى‬
‫الجدول ‪ .10-5‬الحظ أن أحمال اإلنارة تم توزيعها على الفازات الثالثة‪.‬‬
‫الخطوة الخامدة ‪ :‬اختيار الل ‪ CB‬والكابل العموميين‪:‬‬
‫‪376‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫يتم اختيار مقطع الكابل العمومى وسعة ال ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬بناء على قيمة أعلى تيار فى ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 3-Phases‬التى‬
‫رتبت فى الجدول ‪ ،10-5‬وهى هنا تساوى ‪ .62A‬في الخطوة األولى نختار ال ـ ‪ CB‬المناسب‪:‬‬
‫‪I CB = 1.25  62 = 77.5A  CB = 100A‬‬
‫وفى الخطوة الثانية نختار الكابل المناسـ ـ ـ ـ ــب ‪ .‬وحسـ ـ ـ ـ ــب الجدول ‪ 5-2‬فى الفصـ ـ ـ ـ ــل الثاني يكون الكابل‬
‫المناسب هو‬
‫‪ICable= 4 x 35 mm2‬‬
‫جدول ‪ : 10-5‬التوزيع المتزن ألحمال المثال ‪2-5‬‬
‫‪Phase-C‬‬
‫‪Phase-B‬‬
‫‪Phase-A‬‬
‫‪Load‬‬
‫‪L7-L8=10A‬‬
‫‪L4:L6=15A‬‬
‫‪L1:L3=15A‬‬
‫اإلنارة‬
‫‪P1=8A‬‬
‫المخارج العامة‬
‫‪P2=8A‬‬
‫‪P3=14A‬‬
‫‪P4=18A‬‬
‫غسالة‬
‫‪P4=18A‬‬
‫‪P4=18A‬‬
‫فرن‬
‫‪P5 =7A‬‬
‫سخان‪1-‬‬
‫‪P6 =16A‬‬
‫سخان‪2-‬‬
‫‪A3 =10A‬‬
‫‪A2 =10A‬‬
‫‪A1=10A‬‬
‫تكييف‬
‫‪62A‬‬
‫‪57A‬‬
‫‪58A‬‬
‫‪Total per‬‬
‫‪phase‬‬
‫‪377‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الخطوة الدا سة ‪ :‬رس مخطط اللوحة ‪ SLD‬كما فى شكل ‪.8-5‬‬
‫‪4x35 mm‬‬
‫‪100A‬‬
‫‪10A‬‬
‫‪16A‬‬
‫‪16A‬‬
‫‪25A‬‬
‫‪25A‬‬
‫‪32A‬‬
‫‪2x1.5 mm‬‬
‫‪2x2.5 mm‬‬
‫‪2x2.5 mm‬‬
‫‪2x6 mm‬‬
‫‪2x4 mm‬‬
‫‪2x6mm‬‬
‫‪8‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1-‬‬
‫‪1‬‬
‫‪32A‬‬
‫‪3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2-‬‬
‫شكل ‪8-5‬‬
‫في الرسم السابق هناك خطأ في طريقة رسم الـ ـ ‪ Symbol‬الخا‬
‫بالمفاتيح‪ .‬ما هو؟‬
‫مثال ‪3-5‬‬
‫المطلوب حداب الحمل التصميمى لشقة سكنية تشتمل على مجموعة أحمال كما فى الجدول ‪.11-5‬‬
‫اختر أيضا الكابل والل ‪ CB‬العمومى للوحة التوزيع‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫األحمال المذكورة حتى الص ـ ـ ـ ــف‪ 17-‬فى الجدول ‪ 11-5‬تمثل األحمال المعطاة مرتبة وموزعة بص ـ ـ ـ ــورة‬
‫متوازنة بين ال ـ ـ ‪ phases‬الثالثة‪ ،‬أما الصفوف بعد الصف‪ 17-‬فتمثل خطوات لحل المسألة بدءا بفرض‬
‫قيمة األحمال المستقبلية‪ ،‬إلى تجميع حمل كل الـ ـ ـ ‪ phase‬لتصميم الكابل والـ ـ ـ ‪ CB‬العموميين بناء على‬
‫أكبر تيار فى األوجه الثالثة وتتم جميع هذه العمليات داخل الجدول نفسه ‪.‬‬
‫‪378‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ : 11-5‬أحمال وحسابات المثال ‪3-5‬‬
‫‪379‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪5-5‬‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫مشاكل عدم التماثل يف لوحات التوزيع‬
‫من الواض ـ ـ ـ ــح أن هناك تأكيد دائما على أهمية توزيع األحمال بالتس ـ ـ ـ ــاوى قدر اإلمكان على األوجه الثالثة‪.‬‬
‫والسـ ـ ـ ـؤال ‪ :‬ماذا يحدث لو أهملنا هذا الجزء من التص ـ ـ ــميم‪ ،‬بمعنى آخر ماذا يحدث لو أن الحمل على أحد‬
‫األوجه الثالثة كان أكبر بكثير من الوجهين اآلخرين؟‬
‫إذا حدث هذا فسيترتب عليه عدة مشكالت من أهمها‪:‬‬
‫‪ 1 - 5 - 5‬حدوث عدم اتزان بني جهود الـــ ‪ Phases‬الثالثة‬
‫ويقدر عدم االتزان حسب نسبة ‪ V2 / V1‬حيث‪:‬‬
‫‪V1 : Positive Sequence Voltage‬‬
‫‪V2 : Negative Sequence Voltage‬‬
‫)‪(5-1‬‬
‫‪V1 =Va + a Vb + a2 Vc‬‬
‫)‪(5-2‬‬
‫‪V2 = Va + a2 Vb + a Vc‬‬
‫‪380‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫ومعلوم أن كل قيمة من القيم السابقة تحسب بداللة قيم جهود ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Phases‬الثالثة ‪ )Vc ،Vb ،(Va‬كما فى‬
‫المعادلتين )‪ ،(5-1‬و)‪ ،(5-2‬ومن ثم فكلما تباعدت هذه القيم عن حدودها الطبيعية كلما زادت نسبة الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Unbalance‬فى الشـ ـ ـ ـ ــبكة‪ .‬وارتفاع قيمة ‪ )Negative Sequence Voltage( V2‬هو أحد األسـ ـ ـ ـ ــباب‬
‫األسـ ــاسـ ــية لسـ ــخونة المعدات بالشـ ــبكة فوق المسـ ــتوى الطبيعي وهى ال تظهر مطلقا إال فى حالة عدم اتزان‬
‫توزيع األحمال‪.‬‬
‫‪ 2 - 5 - 5‬ارتفاع جهد نقطة ا لتعادل يف احملول‬
‫فمن المعلوم أن مجموع التيارات الثالثة المارة بخط التعادل (‪ )Neutral Line‬يسـ ـ ـ ـ ــاوى نظريا صـ ـ ـ ـ ــفر إذا‬
‫كانت التيارات متماثلة تماما ألن المجموع االتجاهي (وليس المجموع الجبرى) لها يسـ ـ ـ ـ ــاوى صـ ـ ـ ـ ــفر كما فى‬
‫شكل ‪( 9-5‬يسار)‪ .‬وهذا يعنى أنه ال يوجد أى ‪ Voltage Drop‬على خط ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Neutral‬ومن ثم فجهد‬
‫نقطة التعادل تس ـ ــاوى ص ـ ــفر‪ .‬أما إذا اختلفت قيم التيار بش ـ ــكل كبير بين األوجه الثالثة فهذا من شـ ـ ـأنه أن‬
‫يتسبب فى مرور تيار كبير‪ In‬فى خط ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪( Neutral‬كما فى شكل ‪ 9 -5‬يمين) مسببا ‪Voltage drop‬‬
‫على الخط‪ ،‬وبالتالى يحدث ارتفاع فى جهد نقطة التعادل‪.‬‬
‫‪Ib‬‬
‫‪Ib‬‬
‫‪Ic‬‬
‫‪In‬‬
‫‪Ic‬‬
‫‪Ib‬‬
‫‪Ib‬‬
‫‪Ia‬‬
‫‪Ia‬‬
‫‪Ic‬‬
‫‪Ic‬‬
‫شكل ‪9-5‬‬
‫هذا االرتفاع يجعل فرق الجهد بين أى من ال ـ ـ ـ ‪ Phases‬الثالثة وبين ال ـ ـ ـ ‪ Neutral‬أقل من القيمة المقننة‪،‬‬
‫وهذا االنخفاض فى الجهد يتسبب فى ارتفاع قيمة التيار‪( .‬تذكر أن ‪. )P = V x I‬‬
‫مع مالحظة أن هذا االرتفاع لن يشعر به الـ ـ ‪ CB‬الخا‬
‫بالدائرة ألنه ارتفاع بسيط (كأن يرتفع التيار مثال‬
‫من ‪ 3A‬إلى ‪ )4A‬ومن ثم يمكن أن يؤدى اس ـ ـ ــتمرار هذه الحالة لمدة طويلة إلى تراكم حرارى داخل األجهزة‬
‫واحتراقها‪ ،‬خاصة تلك المعروفة بأنها ‪.Constant Power Devices‬‬
‫‪381‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ 3 - 5 - 5‬ارتفاع قيمة الــــ ‪Power Loss‬‬
‫فلو فرضنا أن تيار كل ‪ Phase‬يساوى ‪ 100‬أمبير‪ ،‬وبفرض أن مقاومة الكابل لكل ‪ Phase‬تساوى ‪0.1‬‬
‫أوم‪ ،‬فهذا يعنى أن الفقد فى القدرة يساوى‪:‬‬
‫‪3 I2 × R = 3 × (100)2 × 0.1 = 3000 W‬‬
‫اآلن ‪ :‬لو فرضنا أن كل تيارات األوجه الثالثة )‪ )100A+100A+100A‬صارت جميعا فى ‪Phase-A‬‬
‫فقط (تحميل غير متماثل) فعندئذ تصبح الفقد فى القدرة تساوى‬
‫‪2 x I2 × R = 2 x (300)2 × 0.1 = 18000 W‬‬
‫(الحظ أننا ضربنا الفقد فى ‪ ،2‬ألن التيار فى هذه الحالة يمر فى الموصل الخا‬
‫ب ـ ـ ‪ ،Phase-A‬ويكمل‬
‫الدائرة من خالل موصل خط التعادل الذى أصبح تياره ال يساوى صف ار كما فى حالة األحمال المتوازنة‪ ،‬بل‬
‫أصبح يساوى ‪( 300A‬نفس تيار ال ـ ـ ـ ـ ‪ ،Phase‬ومن ثم ضربنا فى ‪ . )2‬الحظ أن الفقد فى القدرة فى حالة‬
‫األحمال الغير متوازنة تضاعف ستة مرات مقارنة بالفقد فى حالة التحميل المتماثل‪.‬‬
‫‪ 4 - 5 - 5‬احرتاق موصل األرض ي بعد فرتة من الزمن‬
‫ألنه غير مصمم على تحمل التيارات العالية‪ ،‬ومن ثم يحترق أسرع من ال ـ ‪ Phases‬الثالثة‪.‬‬
‫‪382‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫اجلزء الثاني ‪ :‬تصميم اللوحات العمومية‬
‫الخطوة التالية بعد االنتهاء من تص ـ ـ ـ ـ ــميم جميع اللوحات الفرعية بأنواعها المختلفة (لوحات اإلنارة – القوى‪-‬‬
‫التكييف – الطوارئ) هى تصميم لوحات التوزيع العمومية لكل نوع من هذه اللوحات كل على حدة‪.‬‬
‫وقد يكون المشـ ــروع صـ ــغي ار بحيث يكفى وجود لوحة عمومية واحدة لتغذية كافة اللوحات الفرعية من األنواع‬
‫الثالثة‪ ،‬أى سـ ـ ــتتجمع على هذه اللوحة كافة المغذيات الخاصـ ـ ــة باللوحات الفرعية‪ ،‬وقد نحتاج إلى أكثر من‬
‫لوحة عمومية كما سـ ــيتم شـ ــرحه تفصـ ــيال بعد قليل‪ .‬وكل لوحة من اللوحات السـ ــابقة سـ ــتخرج منها الكابالت‬
‫المغذية للوحات الفرعية من نفس النوع‪.‬‬
‫‪6-5‬‬
‫تغذية اللوحات العمومية‬
‫قد يغذى المبنى الواحد من ‪ Feeder‬واحد‪ ،‬ويس ـ ـ ـ ـ ـ ــمى عندئذ(‪ ،(One-in-take‬فإذا كان الحمل أعلى من‬
‫‪ 200 kVA‬فيســمح له ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Two Feeders‬للتغذية‪ ،‬ويســمى )‪ ،(Two-in-take‬أما إذا زاد الحمل عن‬
‫‪ 400 kVA‬فإن مؤسسة الكهرباء تلزم المالك بتخصيص مساحة محددة بالمبنى ليوضع فيها محول خا‬
‫بالمبنى مرتبط بالش ـ ـ ــبكة العامة (مالحظة ‪ :‬القيم الس ـ ـ ــابقة مطبقة بالكويت وقد تختلف من دولة ألخرى لكن‬
‫يظل المبدأ واحدا) ‪ .‬فعلى ســبيل المثال فإن الكود المصــرى يصــنف المباني التى تحتاج لطاقة كهربية على‬
‫النحو التالى ‪:‬‬
‫◼ مبنى يحتاج لقدرة تسـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاوى أو أقل من ‪( 200 kVA‬مبنى محدود)‪ .‬وتتم تغذيته بكابل من‬
‫ش ـ ـ ـ ـ ــبكة ضـ ـ ـ ـ ــغط منخفض على جهد ثالثى األطوار) ‪ 220 /380‬فولت – ‪ 50‬هرتز(‪ .‬ويتم‬
‫تركيب صــندوق فى مدخل المبنى (كوفريه) أو صــندوق توزيع لربط كابالت الدخول وكابالت‬
‫الخروج للمبنى‪.‬‬
‫◼ مبنى يحتاج لقدرة أكبر من ‪ 200 kVA‬وأقل من ‪( 500 kVA‬مبنى متوسط)‪.‬‬
‫◼ مبنى يحتاج لقدرة أكبر من ‪ 500 kVA‬وأقل من ‪( 1000 kVA‬مبنى عام)‪.‬‬
‫وتتطلب هذه النوعية من المباني غرفة خاصة للمحوالت داخل المبنى‪ ،‬وتحت ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـوى هذه الغرفة على وحدة‬
‫توزيع حلقية ‪ RMU‬للجهد المتوسط (‪ 11‬أو ‪ 22‬كيلو فولت) و المحول‪.‬‬
‫‪383‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫أما إذا كان المبنى يحتاج لقدرة أكبر من ‪( kVA 2000‬مبنى مركزى) فيلزم مراجعة شـ ـ ـ ــركة توزيع الكهرباء‬
‫فى المنطقة التى سـ ـ ـ ـ ـ ــينشـ ـ ـ ـ ـ ــأ فيها المبنى للتأكد من توفير الطاقة لتغذية المبنى‪ ،‬وهل س ـ ـ ـ ـ ـ ـتتم التغذية بغرفة‬
‫محوالت مع ‪ ،RMU‬أو من كشــك توزيع عمومى‪ ،‬وهل ســتســتخدم مكثفات تحســين معامل القدرة‪ ،‬وهل يلزم‬
‫إنشاء موزع ‪.Distributor‬‬
‫ومن القواعد الهامة في هذا الشأن‪:‬‬
‫❖ يكون الحد األدنى لسعة القصر ‪ SC Capacity‬مرتبط بقدرة محول التغذية‪ ،‬فعلى سبيل المثال فى‬
‫حالة المحول قدرة ‪ 500 kVA‬تكون األحمال المغذاة منه محمية بقواطع ‪ CBs‬تتحمل تيار قصر ال‬
‫يقل عن ‪ 22 kA‬أما المحول قدرة ‪ 1000kVA‬فيجب حماية األحمال المغذاة منه ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CBs‬تتحمل‬
‫تيار قصر ال يقل عن ‪ ،45 kA‬وهكذا حسب قدرة وسعة المحول المغذى لهذه األحمال‪.‬‬
‫❖ يلزم أن يراعى فى لوحات الضغط المنخفض ترتيب وحساب سعة تيار ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،CBs‬ومراعاة التنسيق‬
‫)‪ (Coordination‬للقواطع العمومية ثم القواطع الفرعية من اللوحات الرئيس ـ ـ ــية إلى اللوحات الفرعية‬
‫والتأكد من أن نظام الوقاية قد تم ترتيبه وضبطه لضمان فصل القاطع األقرب لنقطة العطل أوال‪ ،‬ثم‬
‫الذى يليه‪ ،‬فالذى يليه فى التتابع حتى القاطع فى اللوحات الرئيسـ ــية‪ ،‬لضـ ــمان سـ ــرعة تفادي الشـ ــبكة‬
‫لألضرار الناتجة من األعطال‪.‬‬
‫❖ يفضـ ــل دائما أن تكون لوحات التوزيع لكل من تركيبات اإلنارة وتركيبات القوى مسـ ــتقلة عن بعضـ ــها‬
‫البعض‪ ،‬وتكون مغذيات كل منها منفصلة عن المغذيات األخرى‪.‬‬
‫❖ عند تصــ ـ ــميم ش ـ ـ ـ ـبكة المحوالت نســ ـ ــتخدم قاعدة ‪ ،N-1‬ويقصــ ـ ــد بها أن الشــ ـ ــبكة تتحمل خروج أحد‬
‫المحوالت دون مشــاكل بأى طريقة من الطرق التي ســنناقشــها الحقا‪ ،‬وربما في بعض األحيان تطبق‬
‫قاعدة ‪ N-2‬وتعنى أن الشـ ـ ـ ـ ـ ــبكة تتحمل خروج محولين في وقت واحد‪ ،‬وبالطبع هذا سـ ـ ـ ـ ـ ــيكون على‬
‫حساب التكلفة المرتفعة‪.‬‬
‫‪ 1 - 6 - 5‬حساب أمحال اللوحات العمومية‬
‫في كثير من األحيان‪ ،‬وبما أننا قد أخذنا معامل الطلب )‪ (DF‬فى االعتبار ونحن نص ـ ـ ـ ـ ـ ــمم كل لوحة من‬
‫اللوحات الفرعية‪ ،‬فالبعض يرى أنه ال داع لعمل أى تخفيض آخر عند حس ـ ـ ـ ـ ــاب الحمل التص ـ ـ ـ ـ ــميمى للوحة‬
‫العمومية‪ .‬وهذا يعنى أن الحمل التص ـ ـ ـ ـ ـ ــميمى للوحة العمومية التى تغذى مجموعة لوحات فرعية يس ـ ـ ـ ـ ـ ــاوى‬
‫‪384‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫مجموع األحمــال المركبــة فى اللوحــات الفرعيــة‪ .‬لكن إذا كــان عــدد اللوحــات كبي ار ولــدينــا أكثر من محول‪،‬‬
‫فعندئذ يجب تطبيق ‪ Diversity Factor‬أيضا على أحمال المحوالت‪.‬‬
‫والش ـ ــكل التالى يمثل مثاال لمراحل تطبيق هذه المعامالت على أحمال أحد الورش الكبيرة‪ .‬الحظ أن في كل‬
‫مرحلة يطبق رقما تقدي ار حسب طبيعة المشروع‪.‬‬
‫علي ســبيل المثال لو أنك مصــمم خمس عمارات متشــابهة و كل عمارة مكونة من ‪ 40‬شــقة‪ ،‬حمل كل شــقة‬
‫(‪ (TCL‬يس ـ ـ ــاوي مثال ‪ ،10 KVA‬فهذا يعني أن الحمل اإلجمالي لكل عمارة يس ـ ـ ــاوي ‪ 400 KVA‬ومن ثم‬
‫فاذا كنت أنت المصـ ــمم (االسـ ــتشـ ــاري) فسـ ــتختار المغذي والقاطع )‪ (CB‬الرئيسـ ــي لكل عمارة من العمارات‬
‫الخمس بناء علي حمل القدرة ‪.400 KVA‬‬
‫لكن عند تقدير الحمل اإلجمالي للعمارات الخمس فإنك إذا كنت مهندســا فى مؤسـســة الكهرباء فإنك ســتعتبر‬
‫أن حمل الشـ ــقة يسـ ــاوى فقط )‪ ،8kVA (demand factor = 0.8‬وبالتالى فحمل كل عمارة ‪ -‬من وجهة‬
‫‪385‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫نظر مهندس مؤسسة الكهرباء ‪ -‬يساوى فقط ‪ ،320kVA‬ومن ثم فحمل العمارات الخمسة الكلى يساوى فى‬
‫هذه الحالة ‪ ،1600kVA‬وربما تأخذ بعد ذلك معامل تشـ ــتت ‪ Diversity Factor‬يسـ ــاوى مثال ‪ ،0.7‬وهذا‬
‫بالطبع س ـ ـ ــيؤثر على إجمالي األحمال التى يمكن تغذيتها من المحوالت الرئيس ـ ـ ــية بالمنطقة‪ .‬راجع الفص ـ ـ ــل‬
‫الثالث لمزيد من التفاصيل‪.‬‬
‫‪7-5‬‬
‫تصميم عمارة سكنية (إسكان متوسط)‬
‫سـ ـ ــنسـ ـ ــتعرض هنا مثاال لعمارة من فئة اإلسـ ـ ــكان المتوسـ ـ ــط مكونة من تسـ ـ ــعة أدوار‬
‫بدروم‬
‫أرضـ ـ ــي‬
‫محالت‪ ،‬فى كل دور توجد ثالث شــقق‪ ،‬بمعنى أن إجمالي الشــقق فى العمارة هو ‪ 27‬شــقة‪ .‬وفى شــكل ‪-5‬‬
‫‪ 10‬تجد المسـ ــقط األفقى للدور المتكرر موزعة عليه أعمال الكهرباء طبقا للرموز القياسـ ــية التى أش ـ ـرنا إليها‬
‫فى الملحق األول‪.‬‬
‫فى هذه العمارة توجد ش ــقتان متماثلتان من بين الثالث الش ــقق الموجودة فى كل دور مس ــاحة كل منهما ‪85‬‬
‫م‪ ،2‬بإجمالي ‪ 18‬شـ ــقة‪ ،‬وكل شـ ــقة من هذه الشـ ــقق المتماثلة لها لوحة توزيع فرعية منفصـ ــلة‪ ،‬وهذه اللوحات‬
‫الفرعية تحمل األرقام‪.‬‬
‫‪DB- 2 ،3 ،5 ،6 ،8 ،9 ،11 ،12 ،14 ،15 ،17 ،18 ،20 ،21 ،23 ،24 ،26 ،27‬‬
‫‪386‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪10-5‬‬
‫أما تفاص ــيل أحمال هذه النوعية من الش ــقق (مس ــاحة ‪ )85 m2‬فهى موزعة باتزان كما فى الجدول ‪.12-5‬‬
‫راجع تطابق الرموز وأسماء األحمال الواردة فى شكل ‪ 10-5‬مع األحمال المدونة فى الجدول ‪.12-5‬‬
‫‪387‬‬
‫ نظ التأريض‬:
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
85 m2 ‫ اللوحات الخاصة بالشقق ذات المساحة‬: 12-5 ‫جدول‬
DB- 2 ،3 ،5 ،6 ،8 ،9 ،11 ،12 ،14 ،15 ،17 ،18 ،20 ،21 ،23 ،24 ،26 ،27
4 WAYS TPN with ELCB 40A/30mA 4P
Circuit Ph Cable
(mm2)
No.
MCB
(A)
Description
Load per phase in
(W)
R
1
R
1.5
10
L10 : L19
Y
B
1000
(10x100) W
Y
2.5
15
P1=200 P2 = 800W
1000
(Kitchen)
B
1.5
10
) ‫شفاط‬L1 : L9 + EX (
1100
1:2 (11 x 100) W
2
R
2.5
15
P7 : P8
400
(2 x 200) W
Y
2.5
15
W.H-2
1200
with 15A DP SW
B
2.5
15
P3 – P4
400
(2x200) W
3
R
2.5
15
A.H.U
with 20A DP SW
388
900
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪400‬‬
‫‪1200‬‬
‫الفصل الدا‬
‫‪P5 : P6‬‬
‫‪15‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪W.H-1‬‬
‫‪15‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪B‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪with 20A DP SW.‬‬
‫مفتاح فصل وتوصيل وليس للوقاية‬
‫‪1877‬‬
‫‪1877‬‬
‫‪ISOL 20A TP for A/C‬‬
‫‪20A‬‬
‫= )‪(5.631 kW‬‬
‫‪TP‬‬
‫‪40700 BTU‬‬
‫‪1877‬‬
‫‪4177 4477 4577‬‬
‫‪4‬‬
‫‪R‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪4‬‬
‫‪B‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Total Connected Load kW = 13.231‬‬
‫والرموز الواردة فى الجدول السابق يتم تفسرها في جدول ‪:13-5‬‬
‫جدول ‪13-5‬‬
‫‪4 ways‬‬
‫تعنى أن اللوحة مقس ـ ـ ـ ـ ـ ــمة إلى أربع مجموعات من المفاتيح ‪(4 circuit‬‬
‫)‪ ،group‬كما في الجدول ‪.12-5‬‬
‫‪TPN‬‬
‫تعنى ‪.Three Phase and Neutral‬‬
‫‪ELCB‬‬
‫تعنى ‪.Earth Leakage Circuit Breaker‬‬
‫‪40A/30mA 4P‬‬
‫تعنى أن أقصى تيار للــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ELCB‬هو ‪ ،40A‬و أن حساسية الجهاز هي‬
‫‪ ،30mA‬وإنه ‪.4-Poles‬‬
‫‪W.H‬‬
‫تعنى ‪ Water Heater‬أى سخان المياه‪.‬‬
‫‪DP SW‬‬
‫تعنى مفتاح من النوع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Double Pole Switch‬وهو المفتاح الذى‬
‫يمكنه قطع ال ـ ـ‪، Phase‬وأيضا ال ـ ـ ‪ ،Neutral‬بعكس المفاتيح العادية التى‬
‫تفصل ال ـ ‪ Phase‬فقط‪.‬‬
‫‪389‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪EX‬‬
‫‪ Exhaust‬شفاط‬
‫‪A.H.U‬‬
‫تعنى ‪ Air Handling Unit‬وهى الوحدة التى توضــع داخل الشــقة لتوزيع‬
‫الهواء (وهى تختلف عن ال ـ ـ ‪Compressor Unit‬التى توضع غالبا فوق‬
‫السطوح أو خارج الشقة سواء فى التكييف المركزى أو وحدات ال ـ ‪.)Split‬‬
‫أما الشـ ــقة الثالثة فى كل دور من األدوار التسـ ــعة فهى أصـ ــغر حجما (‪ 60‬م‪ ،)2‬وتغذى من لوحات التوزيع‬
‫أخرى تحمل األرقام ‪ .25 ،22 ،19 ،16 ،13 ،10 ،7 ،4 ،DB- 1 :‬وتفاص ـ ـ ـ ـ ـ ــيل أحمال هذه الش ـ ـ ـ ـ ـ ــقة‬
‫الصغيرة ممثلة فى الجدول ‪.14-5‬‬
‫جدول ‪ : 14-5‬خا‬
‫بالشقق ذات المساحة ‪60m2‬‬
‫‪25 ،22 ،19 ،16 ،13 ،10 ،7 ،4 ،DB- 1‬‬
‫‪4 WAYS TPN with ELCB 40A/30mA 4P‬‬
‫‪Load per phase in‬‬
‫‪W‬‬
‫‪B‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪Description‬‬
‫‪Ph Cable MCB‬‬
‫‪Cir‬‬
‫)‪(mm2‬‬
‫‪No.‬‬
‫‪A‬‬
‫‪R‬‬
‫‪800‬‬
‫‪L7 : L14‬‬
‫‪10‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪R‬‬
‫)‪(8 x100‬‬
‫‪600‬‬
‫‪P1 (1 x 100) +‬‬
‫‪10‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪P2 (500W) KIT‬‬
‫‪800‬‬
‫‪L1: L6 + EX 1-2‬‬
‫‪390‬‬
‫‪10‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪B‬‬
‫‪1‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪200‬‬
‫‪1200‬‬
‫الفصل الدا‬
‫‪P5 : P6‬‬
‫‪15‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪R‬‬
‫‪W.H-1‬‬
‫‪15‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪2‬‬
‫‪with 15A SW‬‬
‫‪200‬‬
‫‪---‬‬‫‪---‬‬‫‪400‬‬
‫)‪P3 : P4 (2 x 100‬‬
‫‪15‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪B‬‬
‫‪Spare‬‬
‫‪15‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪R‬‬
‫‪Spare‬‬
‫‪15‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪AHU‬‬
‫‪15‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪B‬‬
‫‪3‬‬
‫‪with 20A DP SW‬‬
‫‪1513‬‬
‫‪1513‬‬
‫‪A/C‬‬
‫‪TP‬‬
‫‪(4.54 kW) = 33500‬‬
‫‪1513‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪ISOL 20A TP for‬‬
‫‪20A‬‬
‫‪BTU/hr‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪4‬‬
‫‪R‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪4‬‬
‫‪B‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Total Connected Load kW = 8.739‬‬
‫‪ 1 - 7 - 5‬تصميم اللوحات العمومية بالعمارة‬
‫قبل تصــميم اللوحات العمومية لهذه العمارة نشــير إلى أنه عند تصــميم اللوحات العمومية للمباني الكبيرة فإن‬
‫تغذية اللوحات الفرعية ال تكون غالبا من لوحة عمومية واحدة إذا كان عدد اللوحات الفرعية كبي ار‪ ،‬بل توزع‬
‫اللوحات الفرعية على لوحتين رئيس ـ ــيتين على األقل‪ .‬و ليس بالض ـ ــرورة أن توزع األحمال بينهما بالتس ـ ــاوى‪،‬‬
‫لكن من المهم أن توزع بصورة متزنة على األوجه الثالثة فى كل منهما‪.‬‬
‫وفى هذه العمارة كان لدينا لوحتان عموميتان رئيسيتان هما ‪ MSB-1‬و ‪: MSB-2‬‬
‫‪391‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫اللوحة العمومية األولى ‪: )MSB-1‬‬
‫هذه اللوحة العمومية تغذى اللوحات الفرعية من ‪ DB-1‬إلى ‪ DB-21‬كما فى شكل ‪.11-5‬‬
‫‪DB21 DB20 DB19‬‬
‫‪DB12 DB11 DB10‬‬
‫‪DB9 DB8 DB7‬‬
‫‪DB6 DB5 DB4‬‬
‫‪DB3 DB2 DB1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪50A meters‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪M‬‬
‫‪40ATH‬‬
‫‪30mA EL‬‬
‫‪40ATH‬‬
‫‪30mA EL‬‬
‫‪300ATHN+E‬‬
‫‪300 A‬‬
‫‪MCCB, 65 kA‬‬
‫‪MSB1‬‬
‫‪247 kVA‬‬
‫‪3 x 25 mm CU Tape‬‬
‫‪4 x 6 mm2 + 2.5 mm2 PVC Cu Conductor‬‬
‫‪in 38 mm PVC Conduit‬‬
‫‪1‬‬
‫‪THN : Three Phase and Neutral‬‬
‫شكل ‪11-5‬‬
‫وتفاصيل أحمال هذه اللوحة العمومية موجودة بالجدول ‪.15-5‬‬
‫جدول ‪ : 15-5‬اللوحة العمومية األولى ‪MSB-1‬‬
‫‪TCL‬‬
‫‪B‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪R‬‬
‫‪Load‬‬
‫‪8739‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪DB-1‬‬
‫‪13231‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4177‬‬
‫‪DB-2‬‬
‫‪392‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪13431‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪DB-3‬‬
‫‪8739‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪DB-4‬‬
‫‪13231‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4177‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪DB-5‬‬
‫‪13431‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪DB-6‬‬
‫‪8739‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪DB-7‬‬
‫‪13231‬‬
‫‪4177‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪DB-8‬‬
‫‪13431‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪DB-9‬‬
‫‪8739‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪DB-10‬‬
‫‪13231‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4177‬‬
‫‪DB-11‬‬
‫‪13431‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪DB-12‬‬
‫‪8739‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪DB-13‬‬
‫‪13231‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4177‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪DB-14‬‬
‫‪13431‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪DB-15‬‬
‫‪8739‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪DB-16‬‬
‫‪13231‬‬
‫‪4177‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪DB-17‬‬
‫‪13431‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪DB-18‬‬
‫‪8739‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪DB-19‬‬
‫‪393‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪13231‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4177‬‬
‫‪DB-20‬‬
‫‪13431‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪DB-21‬‬
‫‪247807‬‬
‫‪83069‬‬
‫‪86569‬‬
‫‪78169‬‬
‫‪TCL‬‬
‫اللوحة العمومية الثانية ‪: )MSB-2‬‬
‫هذه اللوحة تغذى اللوحات الفرعية من ‪ DB-22‬إلى ‪ ،DB-27‬باإلض ــافة إلى تغذية جميع األحمال العامة‬
‫بالعمارة كما هو واضح من الجدول ‪.16-5‬‬
‫وهذه األحمال العامة تضم ‪:‬‬
‫❖ المحالت (لدينا محل واحد مغذى من لوحة اسمها ‪. )DB-Shop‬‬
‫❖ مضخة حريق (لدينا مضخة ‪ FFP‬قدرتها ‪.)6 kW‬‬
‫❖ لوحة الخدمات ‪ SMSB‬الرئيسية‪.‬‬
‫الجدول ‪ : 16-5‬واللوحة العمومية الثانية ‪MSB-2‬‬
‫‪TCL‬‬
‫‪B‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪R‬‬
‫‪Load‬‬
‫‪8739‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪DB-22‬‬
‫‪13231‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4177‬‬
‫‪DB-23‬‬
‫‪13431‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪DB-24‬‬
‫‪8739‬‬
‫‪3313‬‬
‫‪2513‬‬
‫‪2913‬‬
‫‪DB-25‬‬
‫‪13231‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪4177‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪DB-26‬‬
‫‪394‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪13431‬‬
‫‪4377‬‬
‫‪4577‬‬
‫‪4477‬‬
‫‪DB-27‬‬
‫‪8900‬‬
‫‪3100‬‬
‫‪3500‬‬
‫‪2300‬‬
‫‪DB-SHOP‬‬
‫‪6000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪FFP‬‬
‫‪33520‬‬
‫‪12220‬‬
‫‪10100‬‬
‫‪11200‬‬
‫‪SMSB‬‬
‫‪119222‬‬
‫‪41054‬‬
‫‪40334‬‬
‫‪37834‬‬
‫‪TCL‬‬
‫ولوحة الخدمات الرئيسية ‪ SMSB‬هى لوحة عمومية صغيرة ضمن اللوحة العمومية الثانية لتغذية ‪:‬‬
‫‪ o‬المصاعد (لدينا هنا مصعدين ‪ Lift-1‬و‪ Lift-2‬قدرة كل منهما ‪. )6 kW‬‬
‫‪ o‬إنارة السلم والمداخل من خالل (لوحة ‪. )DB-G‬‬
‫‪ o‬إنارة البدروم من خالل (لوحة ‪.)DB-B‬‬
‫وتفاصيل أحمال لوحة الخدمات الرئيسية موجودة بالجدول ‪.17-5‬‬
‫جدول ‪ : 17-5‬لوحة الخدمات ‪SMSB‬‬
‫‪TCL‬‬
‫‪B‬‬
‫‪Y‬‬
‫‪R‬‬
‫‪Load‬‬
‫‪6200‬‬
‫‪2200‬‬
‫‪1900‬‬
‫‪2100‬‬
‫‪DB-B‬‬
‫‪15320‬‬
‫‪6020‬‬
‫‪4200‬‬
‫‪5100‬‬
‫‪DB-G‬‬
‫‪6000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪Lift-1‬‬
‫‪6000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪Lift-2‬‬
‫‪33520‬‬
‫‪12220‬‬
‫‪10100‬‬
‫‪11200‬‬
‫‪TCL = 33520‬‬
‫‪395‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫مالحظات‪:‬‬
‫❖‬
‫الحظ أنه رغم أن اللوحات ‪ ،25 ،22 ،19 ،16 ،13 ،10 ،7 ،4 ،DB- 1 :‬وهى اللوحات المغذية‬
‫للشقق مساحة ‪ 60‬م‪ 2‬متشابهة تماما‪ ،‬لكننا نغير من طريقة تغذية ال ـ ‪ Phases‬الثالثة لها‪ ،‬بحيث‬
‫يغذى ال ـ ‪ Phase‬األول فى اللوحة ‪ DB-1‬مثال (حمله يساوى ‪ )2513 W‬من ‪ Phase-R‬فى‬
‫اللوحة العمومية األولى‪ ،‬لكنه فى اللوحة ‪( DB-4‬والتى تتشابه تماما مع اللوحة ‪ )DB-1‬سنجده‬
‫يغذى من ‪ ،Phase-Y‬ثم نجد نفس هذا ال ـ ‪ Phase‬فى اللوحة ‪ DB-7‬يغذى من ‪،Phase-B‬‬
‫وذلك حتى نضمن أعلى درجة من درجات التوزيع المتماثل‪ ،‬وهذا مطبق على كافة اللوحات المتماثلة‬
‫فى الجدولين السابقين‪.‬‬
‫❖‬
‫الشقة مساحة ‪ 85‬م‪ 2‬تحتاج حمل تكييف يقدر بحوالى ‪ 40700 BTU/HR‬وهو يساوى تقريبا ‪3.39‬‬
‫طن تبريد‪ ،‬وقد استخدم فيها مكيف قدرة ‪ 5.63 kW‬وهو ما يعادل تقريبا ‪1.6‬وات‪/‬طن تبريد‪.‬‬
‫❖‬
‫فى حين أن الشقة ذات ال ـ ‪ 60‬م‪ 2‬تحتاج إلى ‪ 33500 BTU/HR‬ونستخدم لها مكيف بقدرة ‪4.5‬‬
‫‪.kW‬‬
‫❖‬
‫يمكن مراجعة تقديرات الـ ‪ W/m2‬الخاصة بالتكييف وذلك بجمع إجمالي القدرة المخصصة للتكييف‬
‫فى األدوار التسعة ثم نقسمها على إجمالي مساحات الشقق الثالثة فى كل دور مضروبة فى ‪ 9‬أدوار‬
‫(‪ )(60m2+(85m2×2))×9 = 2070 m2‬ويضاف إليها مساحات ال ـ ‪ Lobby‬فى األدوار التسعة‬
‫(‪ )9 X21‬وستجد أن ناتج القسمة يساوى تقريبا ‪ 62W/m2‬وهو قريب من الحمل التقديرى للتكييف‬
‫فى الشقق السكنية المذكور فى الفصل الثالث‪.‬‬
‫❖‬
‫تقدير و مراجعة القيمة النهائية ألحمال التكييف هى مسئولية مهندس التكييف وليس مهندس الكهرباء‪.‬‬
‫❖‬
‫الحمل الكلى للعمارة (حمل اللوحتين العموميتين) وصل إلى‬
‫‪247.807 + 119.222 = 367.029 kVA‬‬
‫وهو أقل من الحمل الذى يستلزم معه تخصيص محول للعمارة (‪ 400 kVA‬بالكويت) ‪ ،‬ومن ثم فيمكن‬
‫تغذية هذه العمارة من كابلين من أقرب محول عمومى‪.‬‬
‫مالحظة‪:‬‬
‫‪396‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫إذا لم يكن متاحا فى أقرب محول عمومى أن تجد كابلين مناسبين لهاتين اللوحتين العموميتين‪ ،‬فعندها‬
‫قد يضطر المصمم إلى تقسيم الحمل على ‪ 3‬لوحات‪ ،‬أو قد يضطر المصمم الستخدام محول ‪ 500‬كيلو‬
‫فولت أمبير خا‬
‫بالمبنى‪ ،‬وبالتالى سيتوجب عليه وضع لوحة رئيسية ‪ MDB‬بعد المحول‪.‬‬
‫‪ 2 - 7 - 5‬مالحظات علي تصميم اللوحات للعمارة‬
‫اتبع فى تص ــميم اللوحة العمومية لهذه العمارة طريقة أن تغذى اللوحة الفرعية الخاص ــة بكل ش ــقة من خالل‬
‫كابل منفصل يخرج مباشرة من اللوحة العمومية إلى الشقة كما فى الشكل ‪ 11-5‬الذى يمثل مخطط اللوحة‬
‫العمومية األولى ‪ MSB-1‬الخاصة بالعمارة‪.‬‬
‫الحظ فى شكل ‪ 11-5‬ما يلى‪:‬‬
‫ أن كل دور به ثالث شقق ‪ -‬كما ذكرنا ‪ -‬وأن كل شقة قد خصص لها كابل نحاس ثالثى منفصل‬‫مقطعه ‪ 4 x 6 mm2‬معزول ب ـ ‪ PVC‬داخل ماسورة مقطعها ‪ 38‬ملم‪.‬‬
‫ أن كل العدادات الخاصة بالشقق (عداد بقوة ‪ 50‬أمبير لكل شقة) قد تم تجميعها فى الدور األرضي‬‫بجوار اللوحة العمومية حتى ال يضطر قارئ العداد لدخول الشقة لتدوين قراءة العداد‪.‬‬
‫‪ -‬أن الـ ‪ CB‬العمومى للكابل الخا‬
‫بكل شقة مزود ب ـ ‪ ELCB‬ذى حساسية قدرها ‪.30mA‬‬
‫ أن لوحة التوزيع العمومية لها أرضي منفصل وأنها تتصل بهذا اإللكترود من موصل أرضي عبارة‬‫عن شريط نحاسى ‪ Cu Tape‬مقطعه ‪.3 x 25 mm‬‬
‫‪-‬‬
‫‪ 3 - 7 - 5‬أسلوب آخر يف تصميم العمارات السكنية‬
‫األسـ ــلوب الذى اتبع فى تصـ ــميم اللوحة العمومية فى المثال التالى هو أسـ ــلوب اقتصـ ــادى مختلف عن‬
‫المثال الســابق‪ ،‬وهو األســلوب الذى يظهر مخططه فى شــكل ‪ .12-5‬هذا المخطط يمثل عمارة ســكنية‬
‫مكونة من ‪ 11‬دور وبكل دور يوجد ‪ 6‬شــقق‪ .‬وباإلضــافة للشــقق الســكنية فإنه يوجد ‪ 6‬لوحات لمحالت‬
‫ويوجد أيض ـ ـ ــا ‪ 3‬لوحات للخدمات كما هو واض ـ ـ ــح بالش ـ ـ ــكل‪ .‬وجميع أحمال هذه العمارة تم تغذيتها من‬
‫لوحة عمومية واحدة‪.‬‬
‫‪397‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مجموع األحمال فى هذه العمارة اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتلزم وجود محول خا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫بقدرة ‪ ،1500 kVA‬وتمت تغذيته من‬
‫خالل ‪ RMU‬كما فى الشكل ‪( 12-5‬راجع الجزء األول من الفصل الثاني لمزيد من التفاصيل الخاصة‬
‫بلوحات ال ـ ‪. )RMU‬‬
‫وفى هذه العمارة تم تغذية الش ـ ــقق كما ذكرنا بطريقة مختلفة عن الطريقة األولى‪ ،‬حيث قس ـ ــمت الش ـ ــقق‬
‫بالعمارة إلى ‪ 6‬مجموعات (ظهر منهم ‪ 3‬فقط في الش ــكل ‪ ،)12-5‬واس ــتخدم ص ــاعد ‪ Feeder‬خا‬
‫لكل مجموعة من المجموعات الس ـ ـ ــتة مقطعه فى هذا المثال هو ‪ 3 x 240 + 120 + 70 mm2‬و‬
‫يغذي كل صـ ــاعد عدد (‪ 11‬شـ ــقة) بمعدل شـ ــقة واحدة بكل دور‪ ،‬فالشـ ــقة األولى في كل دور موصـ ــلة‬
‫على الص ــاعد األول وهكذا‪ ،‬ثم تم عمل تفريعة داخل ص ــندوق اتص ــال ‪ Junction Box‬أمام كل شــقة‬
‫من هذه المجموعة‪ ،‬ليتم تغذية الشـ ــقة بكابل فرعى مقطعه ‪ 4 x 25 + 16 mm2‬كما هو واضـ ــح من‬
‫شكل ‪.12-5‬‬
‫هذه الطريقة تعتبر أكثر اقتصاديا من الطريقة األولى المرسومة فى شكل ‪ ،11-5‬لكنها تحتاج لتنسيق‬
‫)‪ (Coordination‬محكم بين الـ ـ ـ ـ ‪ CB‬داخل لوحة كل شقة وبين الـ ـ ـ ـ ‪ CB‬فى صندوق االتصال خارج‬
‫الشقة‪ ،‬باإلضافة إلى التنسيق مع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬العمومى للصاعد فى اللوحة العمومية من أجل ضمان أن‬
‫أى عطل داخل الشقة لن يؤثر على بقية الشقق‪ .‬ومن أهم عيوب هذا األسلوب صعوبة عمل التفريعات‬
‫فى الصاعد العمومى‪.‬‬
‫ويمكن بالطبع عمل تخفيض فى مقطع الص ــاعد الرئيس ــي ‪ -‬على األقل مرة واحدة ‪ -‬وليكن فى الدور‬
‫الس ــابع مثال‪ ،‬فاألحمال المتبقية ال تحتاج للمقطع الرئيس ــي الكبير‪ .‬لكن هذه العملية البد أن تتم بطريقة‬
‫س ــليمة حتى ال تص ــبح هذه الوص ــلة مص ــد ار لكثير من المش ــاكل من قبيل حدوث ‪ Hot spot‬عند هذه‬
‫الوصالت‪.‬‬
‫والبعض قد يس ــتخدم تفريعتين داخل كل ص ــندوق اتص ــال من أجل تقس ــيم الش ــقق إلى ثالث مجموعات‬
‫بدال من ســتة‪ ،‬وهذا بالطبع أكثر اقتصــادا لكنه أقل فى االعتمادية‪ .‬وعموما فهذا األســلوب غير مفضــل‬
‫لدى الكثير من االستشاريين لكثرة مشاكله العملية وبسبب تجميع هذا الحمل الكبير على لوحة واحدة‪.‬‬
‫‪398‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪Standby LBS‬‬
‫‪2‬‬
‫‪LBS‬‬
‫‪3 x 240 + 120+ 70 mm CU‬‬
‫‪LBS‬‬
‫‪630A‬‬
‫‪LBS‬‬
‫‪JB‬‬
‫‪R Y B N E‬‬
‫‪RMU‬‬
‫‪63A‬‬
‫‪JB‬‬
‫‪630 A LBS‬‬
‫‪With FUSE 100A‬‬
‫‪1500 kVA‬‬
‫‪2500‬‬
‫‪4 x 25 + 16 mm2 CU‬‬
‫‪3 x 240 + 120+ 70 mm2 CU‬‬
‫‪3‬‬
‫‪6‬‬
‫‪3 x 240 + 120+ 70 mm2 CU‬‬
‫‪100A‬‬
‫‪100A‬‬
‫‪250 A‬‬
‫‪250 A‬‬
‫‪250 A‬‬
‫‪3 x 240 + 120+ 70 mm2 CU‬‬
‫‪2500 A‬‬
‫‪CB‬‬
‫‪1-‬‬
‫‪2-‬‬
‫‪JB‬‬
‫‪6-‬‬
‫‪1-‬‬
‫‪2-‬‬
‫‪JB‬‬
‫‪6-‬‬
‫‪1-‬‬
‫‪2-‬‬
‫‪JB‬‬
‫‪6-‬‬
‫‪1-‬‬
‫‪2-‬‬
‫‪JB‬‬
‫‪6-‬‬
‫‪1-‬‬
‫‪2-‬‬
‫‪JB‬‬
‫‪6-‬‬
‫شكل ‪12-5‬‬
‫‪8-5‬‬
‫اللوحات العمومية لربج إداري‬
‫فى هذا الجزء من الكتاب سنعرض لتصميم لوحات التوزيع الخاصة ببرج إدارى مكون من ‪ 20‬طابق‪ .‬وهذا‬
‫المثال سيتم عرضه بصورة أكثر تفصيال من األمثلة السابقة‪.‬‬
‫و قد تم تصــ ــميم منظومة الكهرباء بالبرج بحيث تتكون من لوحة عمومية رئيسـ ـ ــية للجهد المنخفض ‪Main‬‬
‫‪ (MLTP) ،Low Tension Panel‬كما فى شــ ـ ـ ــكل ‪ .13-5‬وهذه اللوحة الرئيسـ ـ ـ ـ ــية تغذي ثالث لوحات‬
‫‪399‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫عمومية أخرى ‪ Main Switch-Board‬هي‪ MSB-1:‬و ‪ MSB-2‬و ‪ ،MSB-3‬ثم تقوم كل لوحة من‬
‫اللوحات الثالثة بتغذية مجموعة من اللوحات الفرعية باألدوار المختلفة كما سيتم شرحه تفصيال‪.‬‬
‫وهناك أيضـ ـ ـ ـ ــا لوحة الطوارئ العمومية )‪Emergency System Main Switch-Board (ESMSB‬‬
‫التى تغــذى من اللوحــة العموميــة الثــالثــة ‪ ،MSB-3‬ويمكن أن تغــذى فى نفس الوقــت من مولــد ديزل قــدرة‬
‫‪ 250 kVA‬كما فى الشكل من خالل ‪.ATS‬‬
‫‪300A THN S/F for Chiller (104 kW‬‬
‫‪each) Two out of Three‬‬
‫‪ESMSB 145 Kw‬‬
‫‪14‬‬
‫‪250 kVA‬‬
‫‪13‬‬
‫‪300A‬‬
‫‪ATS‬‬
‫‪14‬‬
‫‪13‬‬
‫‪Synch‬‬
‫‪Panel‬‬
‫‪14‬‬
‫‪MSB-2‬‬
‫‪MSB-3‬‬
‫‪MSB-1‬‬
‫‪SPARE‬‬
‫‪400A‬‬
‫‪MCCB.TP‬‬
‫‪14‬‬
‫‪14‬‬
‫‪14‬‬
‫‪400A‬‬
‫‪MCCB.TP‬‬
‫‪400A‬‬
‫‪MCCB.TP‬‬
‫‪400A‬‬
‫‪MCCB.TP‬‬
‫‪1600 A‬‬
‫‪MCCB, 65 kA‬‬
‫‪1000 kVA‬‬
‫‪BB 2000A TPN + E‬‬
‫‪17‬‬
‫شكل ‪13-5‬‬
‫نش ــير هنا إلى أن األرقام المكتوبة داخل دوائر على الخطوط الممثلة للكابالت فى اللوحة الس ــابقة واللوحات‬
‫التالية تعبر عن المعلومات الخاصة بمقطع الكابل‪ ،‬باإلضافة إلى أسلوب تمديد الكابل‪ ،‬وذلك طبقا للتعريف‬
‫التالي في جدول ‪: 18-5‬‬
‫‪400‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫جدول ‪18-5‬‬
‫التوصيل‬
‫الرق‬
‫‪4‬‬
‫‪4 x 16 + 10 mm2 PVC in 38 mm PVC Conduit.‬‬
‫‪8‬‬
‫‪4Cx 25 mm2 Cu on cable tray‬‬
‫‪13‬‬
‫‪4C x 185mm2 Cu on cable tray‬‬
‫‪14‬‬
‫‪4C x 240 mm2 Cu on cable tray.‬‬
‫‪17‬‬
‫‪3 x 25 mm Cu Tape.‬‬
‫و كما ذكرنا فإن اللوحة العمومية الرئيسية ‪ MLTP‬تغذي كما هو واضح بالرسم ثالث لوحات عمومية هم‪:‬‬
‫اللوحة العمومية األولى ‪: )MSB-1‬‬
‫وهى لوحة عمومية تغذى اللوحات الفرعية باألدوار من ‪ 8 -1‬إضــافة إلى اللوحات الفرعية بالدور األرض ـي‬
‫والميزانيين )‪ (mezzanine‬والبدروم‪ ،‬وكذلك تغذى إحدى مكينتى التكييف الرئيس ـــــــــــــــــــ ــــيتين كم ــــــــــــــا في‬
‫شـ ــكل ‪ .14-5‬والميزانيين هو طابق منخفض بين طابقين آخرين في مبني‪ ،‬وعادة ما بين األرض والطوابق‬
‫األولي‪.‬‬
‫‪401‬‬
‫ نظ التأريض‬:
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
300 TPN S/F FOR CHILL (104 KW )
THROUGH SYNCHRONIZATIONS PANEL
ROOF FL.
DB-8th 6.8 KW
DB-7th 6.8 KW
8TH FL.
DB-6th 6.8 KW
7TH FL.
DB-5th 6.8 KW
6TH FL.
DB-4th 6.8 KW
5TH FL.
DB-3RD 6.8 KW
4TH FL.
3rd FL.
DB-2ND 6.8 KW
DB-1ST 6.8 KW
2nd FL.
1ST FL.
DB-M 8.6 KW
Mezz FL.
DB-G 7.6 KW
SPARE
SPARE
4
13
ELR
300mA
ELR
ELR
300mA
300mA
4
4
4
4
4
4
4
4
4
40A
MCCB.TP
(TYPICAL)
300A
MCCB.TP
500 A THN + E, 35 kA
400 A
MCCB,35 kA
MSB-1 (At Ground FL. )
TCL = 186.2 kW
14
4
To LT Panel
Basement Floor
DB-B 7.6 KW
14-5 ‫شكل‬
: )MSB-2 ‫اللوحة العمومية الثانية‬
‫ وإحدى‬،‫ وتغذي كذلك اللوحة الفرعية بالس ــطوح‬،16 ‫ إلى‬9 ‫وهذه اللوحة تغذى اللوحات الفرعية باألدوار من‬
.15-5 ‫ واحد المصاعد الثالثة كما فى شكل‬،‫ماكينتى التكييف‬
402
‫ نظ التأريض‬:
‫الفصل الدا‬
300 TPN S/F FOR
CHILL (104 KW )
THROUGH
SYNCHRONIZATION
S PANEL
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
100A THN S/F Lift-1
(21 kW)
ROOF FL.
DB-Mech. 6.8 KW
MECH. FL
DB-16th 6.8 KW
TH
16
FL.
DB-15th 6.8 KW
15th FL.
DB-14th 6.8 KW
14th FL.
DB-13th 6.8 KW
13th FL.
th
12
DB-12th 6.8 KW
FL.
DB-11th 6.8 KW
11th FL.
DB-10th 6.8 KW
10th FL.
DB-9th 6.8 KW
9th FL
SPARE
ELR
ELR
300mA
300A
MCCB.TP
BB 00
SPARE
8
13
4
ELR
ELR
300mA
300mA
4
4
4
4
4
4
4
40A
MCCB.TP
(TYPICAL)
100A
MCCB.TP
A THN + E, 35 kA
4
350 A
MCCB, 35 kA
MSB-2 (At Ground FL. )
TCL = 186.2 kW
14
To LT Panel
15-5 ‫شكل‬
: )MSB-3 ‫اللوحة العمومية الثالثة‬
‫ وبعض األحمال‬،‫ وتغذى مضــ ـ ــخات المياه الخاصـ ـ ـ ــة بالتكييف‬،16-5 ‫وهى اللوحة المرسـ ـ ـ ــومة في شـ ـ ـ ــكل‬
.ESMSB ‫ باإلضافة إلى أنها تغذى لوحة الطوارئ الرئيسية العامة للمبنى‬،‫الخاصة بالمصاعد‬
403
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الفصل الدا‬
‫‪100A THN S/F LIFT‬‬
‫)‪3 (21 kW‬‬
‫‪20A THN S/F for‬‬
‫)‪Booster (3 kW each‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪40A THN S/F for Chiller‬‬
‫)‪P1-3 (4 kW each‬‬
‫‪ESMSB 145 Kw‬‬
‫‪ROOF FL.‬‬
‫‪14‬‬
‫‪40A THN S/F LIFT‬‬
‫‪Pump 7.5 kW‬‬
‫‪14‬‬
‫‪ATS‬‬
‫‪250 kVA‬‬
‫‪Mezz FL.‬‬
‫‪SPARE SPARE‬‬
‫‪14‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪300mA‬‬
‫‪300mA‬‬
‫‪4‬‬
‫‪8‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪300mA‬‬
‫‪300mA‬‬
‫‪4‬‬
‫‪4‬‬
‫‪4‬‬
‫‪4‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪ELR‬‬
‫‪100A‬‬
‫‪MCCB.TP‬‬
‫‪300mA‬‬
‫‪40A‬‬
‫‪MCCB.TP‬‬
‫‪400 A‬‬
‫‪MCCB, 35 kA‬‬
‫‪14‬‬
‫‪400A THN + E, 35 kA‬‬
‫) ‪MSB-3 (At Ground FL.‬‬
‫‪TCL = 210.77 kW‬‬
‫‪To LT Panel‬‬
‫شكل ‪16-5‬‬
‫اللوحة الطوارئ الرئيدية ‪: )ESMSB‬‬
‫وهذه اللوحة (‪ )ESMSB‬يتجمع فيها كافة أحمال الطوارئ بالبرج‪ ،‬ومثبتة فى مكان فوق الس ـ ـ ـ ـ ـ ــطوح ألنه‬
‫المكــان األقرب لتجمع أكبر عــدد من أحمــال الطوارئ‪ ،‬ويتم تغــذيتهــا من خالل ‪ ATS‬مرتبط بمولــد التغــذيــة‬
‫االحتياطية والمقدر قيمته ب ـ ‪.250 kVA‬‬
‫‪404‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ملحوظات ‪:‬‬
‫‪ -1‬توجد ثالث مكينات للتكيي ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـف ‪ Chillers‬مربوطة على لوح ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـة تزامن‬
‫‪ Synchronization Panel‬تغذى بكابلين من اللوحتين ‪ MSB-1‬و‪ ،MSB-2‬بحيث تعمل‬
‫ماكينتين منهم فقط وتترك الثالثة كاحتياطية‪.‬‬
‫‪ -2‬فى حالة األبراج العالية هذه فإن هناك عنصرين جديدين يكثر استخدامهما وهما ‪:‬‬
‫‪ .a‬األول ‪ :‬نوع التكييف ال ــذى يكون غ ــالب ــا مكون ــا من ‪ ،Water Chillers‬وليس من وح ــدات‬
‫خاصــة بكل شــقة‪ .‬وقد اســتخدم فى هذا المشــروع وحدتين ‪ Water Chillers‬كبيرتين قدرة كل‬
‫منها ‪ 104 kW‬لتغذية المبنى‪ ،‬وهذا النوع من التكييف يكون أكثر كفاءة وأكثر اقتصــاديا‪ ،‬مع‬
‫مالحظة أن اسـ ــتهالك الكهرباء الخاصـ ــة بهذه الوحدات سـ ــيكون محســـوبا بعداد خا‬
‫للمبنى‬
‫كلـه كوحـدة واحـدة‪ ،‬وبـالتـالى ال يظهر حمـل التكييف فى اللوحـات الفرعيـة بـاألدوار‪ ،‬إال وحـدة‬
‫‪ AHU‬الخاص ـ ــة بتحريك الهواء فى كل دور أو مكتب فهى فقط التى س ـ ــتظهر قدرتها ض ـ ــمن‬
‫أحمال اللوحات الفرعية‪ .‬وسـ ــنحتاج بالمثل إلى عدادات عمومية للمصـ ــاعد والمضـ ــخات وذلك‬
‫على خالف المثال الس ـ ــابق الذى قدمنا فيه نموذجا لعمارة (اإلس ـ ــكان المتوس ـ ــط) حيث وضـ ــع‬
‫عداد خا‬
‫بكل ش ـ ـ ــقة لقياس كافة األحمال بما فيها التكييف‪ .‬ويمكن الرجوع لنهاية الفص ـ ـ ــل‬
‫الثالث لمزيد من المعلومات عن هذه النوعية من أجهزة التكييف‪.‬‬
‫‪ .b‬الثاني ‪ :‬أن أحمال وحدات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Chillers‬وكذلك مكينات المصاعد موجودة فوق سطوح‬
‫المبنى‪ ،‬وهى أحمال ذات قدرة كهربية عالية‪ ،‬و تحتاج لعدد كبير من الكابالت المتوازية التى‬
‫تص ـ ـ ــعد من الدور األرضــ ـ ـي إلى الس ـ ـ ــطوح‪ ،‬مما يسـ ـ ــتلزم تخص ـ ـ ــيص مسـ ـ ــاحات لتركيب هذه‬
‫الكابالت‪ ،‬باإلضــافة إلى عدم كفاءة هذا األســلوب‪ ،‬ومن ثم فاألفضــل فى هذه الحالة اســتخدام‬
‫ال ـ ‪ Bus Duct‬فقط لتغذية هذه المجموعة من األحمال‪ .‬وربما فى حالة ارتفاع أحمال وحدات‬
‫ال ـ ـ ـ ـ ‪ chillers‬عن المسموح يوضع محول أو أكثر على السطح لتغذيتها وهو األسلوب األكثر‬
‫اقتصاديا واألعلى اعتمادية‪.‬‬
‫وبما إنه عمليا ال يفضـ ــل اسـ ــتخدم نوعين من الموصـ ــالت (كابالت و ‪ )Bus Duct‬فى وقت‬
‫واحد ومن ثم فإنه يفضل استخدام نظام ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bus Duct‬لكافة األحمال بالمبنى بما في ذلك‬
‫‪405‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫اللوحات الفرعية بكل دور‪ ،‬وهذا يعنى أننا إذا حس ـ ـ ــمنا المقارنة بين خيار الكابالت و خيار الـ‬
‫‪ Bus Duct‬لصالح الـ ـ ـ ـ ‪ Bus Duct‬وهذا يعنى أننا سنستخدم ‪ Bus Duct‬رئيسى يتفرع منه‬
‫عند كل دور (بواسطة ‪ )Tap-off‬كابل فرعى لتغذية اللوحة الفرعية الخاصة بالدور‪.‬‬
‫‪ -3‬يفض ـ ــل دائما عند رس ـ ــم المخططات (كما فى األش ـ ــكال الس ـ ــابقة) أن تظهر على هذه المخططات‬
‫أكبر قدر من المعلومات من قبيل حمل اللوحة الفرعية‪ ،‬و مكان تثبيتها‪ ،‬و تفاص ـ ـ ـ ــيل الكابالت‪ ،‬و‬
‫الـ‪ CBs‬المستخدمة مع اللوحات‪.‬‬
‫‪ 1 - 8 - 5‬أمحال الشتاء والصيف‬
‫فى بعض المباني المميزة مثل البنوك والمكاتب الهامة يعمل التكييف صيفا على البارد و يعمل على الساخن‬
‫شتاء‪ ،‬وبالطبع فالحمل فى الحالتين غير متساوى‪ ،‬وفى هذه الحالة يجب أن يحسب إجمالي أحمال اللوحات‬
‫العمومية فى الصيف‪ ،‬وإجمالي األحمال فى الشتاء‪ ،‬ويؤخذ األكبر منهما عند حساب الحمل الكلى (وهو‬
‫بالطبع حمل الصيف ألن قدرة ‪ Compressor‬التبريد تكون دائما أعلى من قدرة السخان المستخدم فى‬
‫التسخين فى الشتاء)‪.‬‬
‫ولكن هذا ال يعنى أن أحمال الصيف دائما أكبر من أحمال الشتاء ألن هناك أحماال أخرى تكون فى الشتاء‬
‫أكبر منها فى الصيف مثل أحمال سخانات المياه‪ ،‬فهى تضاف بنسبة ‪ %80‬فى الشتاء‪ ،‬بينما تضاف بنسبة‬
‫‪ %30‬فقط فى الصيف‪ .‬أيضا هناك الدفايات تضاف فقط فى الشتاء إذا لم يكن هناك تكييف ساخن‪ .‬أما‬
‫بقية األحمال مثل اإلنارة والمخارج العامة فهى ثابتة صيفا وشتاء دون تغيير‪ ،‬ولذا يحسن أن يتم عمل جدول‬
‫لتحليل األحمال صيفا وشتاء للوصول لألكبر منهما‪.‬‬
‫‪406‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫اجلزء الثالث ‪ :‬ربط املشروع بشبكات التغذية العامة‬
‫‪9-5‬‬
‫أمثلة لربط املشاريع بالشبكة الكهربية العامة‬
‫بعد االنتهاء من تصميم اللوحات العمومية تكون قد بقيت خطوة أخيرة وهى تصميم شبكة التغذية التى تربط‬
‫كافة اللوحات العمومية فى المش ــروع بش ــبكة المدينة التى يقع بها المش ــروع‪ .‬وكما ذكرنا في الفص ــل الثاني‪،‬‬
‫فإنك ستحتاج إلى اإلجابة عن األسئلة التالية لتحسم طريقة توصيل المشروع بالشبكة العامة‪:‬‬
‫‪ -1‬ماذا لو خرجت إحدى دوائر التغذية جهة الجهد المتوسط؟‬
‫‪ -2‬ماذا لو خرج محول من الخدمة؟‬
‫‪ -3‬ماذا لو حدث عطل في أحد كابالت ال ـ ‪ Outgoing Feeders‬؟‬
‫وسـ ـتختلف طريقة ربط المش ــروع بالش ــبكة العمومية للمدينة حس ــب القدرة اإلجمالية للمش ــروع‪ ،‬وحس ــب أهمية‬
‫المشروع والميزانية المرصودة له‪ .‬وفى األجزاء التالية سنتعرف على أشهر هذه الطرق‪.‬‬
‫‪ 1 - 9 - 5‬مشروع مكون من حمول واحد ‪1 MVA‬‬
‫فى هذه الحالة تتم تغذية المش ـ ـ ــروع من خالل )‪ Ring Main Unit (RMU‬واحدة‪( .‬راجع الفص ـ ـ ــل الثاني‬
‫لمزيد من المعلومات عن هذه اللوحة)‪ .‬وش ـ ـ ــكل ‪ 17-5‬يوض ـ ـ ــح مخطط لتغذية أحمال هذا المش ـ ـ ــروع ويليه‬
‫مخطط حقيقى لمحول قدرة ‪.1000 kVA‬‬
‫في هذه الحالة يكون ال ـ ‪ CB‬فى ‪ Low Voltage Side‬قيمته المقننة (ال ـ ‪ (Rated‬تساوى‬
‫‪( =1500A‬‬
‫‪1000000‬‬
‫‪3  380‬‬
‫)‬
‫وبالتالي فيمكن استخدام قاطع ‪ 1500A‬على أساس أن المحول سيتم تحميله ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ 80%‬فقط‪ ،‬لكن األصح‬
‫هو اســتخدام قاطع ‪ 2000A‬الســيما إذا كانت األحمال تشــتمل على محركات لها تيار بدء عالى أو أنه من‬
‫المحتمل تحميله بنسبة أعلى‪.‬‬
‫‪407‬‬
‫ نظ التأريض‬:
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
Standby LBS
LBS
630A
LBS
LBS
400A
RMU
FUSE 100A
1MVA
TR
1500A
CB
ATS
MLDP
MPDB
MEDB
UPS
FIRE PUMP
17-5 ‫شكل‬
:‫حيث‬
MLDB: Main Light Distribution Board
MPDB: Main Power Distribution Board
MEDB: Main Emergency Distribution Board
408
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫مالحظات‪:‬‬
‫‪ -1‬نظ ار لصـ ـ ــغر المشـ ـ ــروع فإن جميع اللوحات العمومية يمكن تغذيتها من ‪ BB‬واحد كما فى الشـ ـ ــكل‬
‫السابق‪.‬‬
‫‪ -2‬لوحات األحمال الهامة (أحمال الطوارئ) يتم تجميعها على لوحة طوارئ رئيسـ ـ ــية ‪ MEDB‬ثم يتم‬
‫تغذيتها من خالل ‪ATS‬كما فى شكل ‪.17-5‬‬
‫‪ -3‬األحمال الهامة جدا والحساسة ألدنى انقطاع فى الكهرباء ‪ Critical Loads‬يتم تغذيتها من خالل‬
‫‪ UPS‬الذى يتغذى بدوره من ‪.ATS‬‬
‫‪ -4‬لوحة التغذية الخاصة بمضخة إطفاء الحريق تتغذى من كابلين دخول ‪ :‬أحدهما من خالل ‪،ATS‬‬
‫والثاني من المحول مباشرة (وقبل ال ـ ـ ‪ CB‬الرئيسي من اللوحة العمومية) ‪ ،‬وذلك لضمان استم اررية‬
‫التغذية بأعلى درجة ممكنة‪ .‬ويمكن أن ي ؤخذ الكابل من المولد مباشرة وليس من خالل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ATS‬‬
‫لكن التحكم فيهما حسب الشكل سيكون يدويا‪.‬‬
‫‪ -5‬مس ـ ــتوى تأمين األحمال هنا ض ـ ــعيف‪ ،‬فالمحول مغذى من نقطة واحدة‪ ،‬وال يوجد محول احتياطي‪.‬‬
‫وبالتالي ففي حالة خروج المحول أو انقطاع دائرة الجهد المتوسـ ــط فاألحمال المتص ـ ــلة بالمولد فقط‬
‫هي التي سيتم تغذيتها‪.‬‬
‫‪ 2 - 9 - 5‬مشروع مكون من حمولني‬
‫يتم هنا تقسيم ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ BB‬إلى جزأين ويتم الربط بينهما بواسطة ‪BC ،Bus Coupler‬كما فى شكل ‪.18-5‬‬
‫الحظ أن من ميزات هذا األسـلوب ضـمان اسـتم اررية الخدمة حتى مع خروج أى من المحولين‪ ،‬وذلك لوجود‬
‫دائرة تسمى ‪ Two out of Three‬وظيفتها أن تضمن وجود اثنين من الـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CBs‬فقط فى الخدمة من بين‬
‫الثالثة قواطع (‪ . )BC ،CB-2 ،CB-1‬الحظ هنا أن الربط تم فى جهة الجهد المنخفض للمحول ليس ــهل‬
‫تنفيذ دائرة التحكم (‪ )2 out of 3‬السابق ذكرها‪.‬‬
‫ومستوى التأمين هنا أعلى من المشروع السابق لكن على حساب ارتفاع التكلفة‪ ،‬السيما إذا كان كل محول‬
‫قادر على تغذية كامل الحمل‪ ،‬فهذا مكلف جدا ألنه يجعل كل محول محمل بنصف حمله في الظروف‬
‫الطبيعية‪ ،‬أو سيتم فصل أحدهما دائما واالعتماد على اآلخر‪ ،‬وكال األسلوبين يعتبر مكلف وسنرى الحقا‬
‫أساليب أفضل لتقليل التكلفة‪.‬‬
‫‪409‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫فى كثير من األحيان يستخدم محوالت تبريد جبرى ‪ Forced cooling‬لتتحمل أعلى من طاقتها أثناء خروج‬
‫المحول األخر‪ ،‬مثال محول قدرة ‪ 1000kVA‬يمكن أن يتحمل من ‪ 1350‬إلى ‪ KVA 1400‬مع التبريد‬
‫الجبرى ‪ Forced air ventilation‬أى بنسبة قد تتراوح من ‪ 35‬إلى ‪.%40‬‬
‫‪410‬‬
‫ نظ التأريض‬:
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
From RMU
11 kV Switchgear
400A
400A
FUSE 100A
FUSE 100A
1MVA
TR
1MVA
TR
11 single core Armoured cable
500 mm2 XLPE/PVC
770 kVA
SEC-2
670 kVA
SEC-1
2000A
BC
2000 A
2000 A
250A
ATS
150 kVA
MPDB
MACDB
MLDB
250A
MEDB
250A
UPS
FIRE PUMP
MACDB : Main Air Condition DB - MEDB : Main Emergency DB
18-5 ‫شكل‬
411
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وسنعرض فيما يلى نموذجين آخرين ثم نعلق على مستوى تأمين األحمال فيهما في جزء منفصل‪.‬‬
‫‪ 3 - 9 - 5‬ربط مشروع به عدد كبري احمل والت بالشبكة العامة‬
‫إذا كان لدينا أكثر من محول في المشروع فستتنوع أساليب ربط هذه المحوالت بشبكة الجهد المتوسط ‪.‬‬
‫‪ -1‬ربط المحوالت بطريقة ‪Radial‬‬
‫الشكل ‪ 19-5‬يمثل النموذج األول لذلك‪ .‬الحظ أن دائرة التغذية قادمة من ‪ RMU‬إلى لوحة الجهد المتوسط‪ ،‬ثم‬
‫من ال ـ ‪ BB‬العمومى للوحة الجهد المتوسط خرجت التغذيات في صورة ‪ Radial‬إلى المحوالت المختلفة‪.‬‬
‫الحظ أن كابلى الدخول دخال على الخليتين رقم ‪ 3‬و ‪ ،6‬بينما الخاليا أرقام ‪1‬و‪2‬و‪7‬و‪8‬و‪ 9‬هم خاليا خروج‬
‫لتغذية المحوالت‪ .‬وال يوجد ربط بين المحوالت هنا‪ ،‬لكن المحوالت مقس ـ ـ ــمة لمجموعتين على يمين وش ـ ـ ــمال‬
‫خاليا الربط (‪ 4‬و‪ )5‬ويمكن تغذية كل مجموعة من أي من كابلى الدخول‪.‬‬
‫‪412‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪19-5‬‬
‫‪413‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ونعرض هنا في الش ــكل ‪ 20-5‬مثاال آخر للتغذية بأس ــلوب ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ . Radial‬وهو مثال لتغذية اللوحات‬
‫العمومية الخاصـ ــة بأحد المجمعات‪ .‬ونظ ار لكبر الحمل فقد احتاج إلى لوحة موزع خاصـ ــة به‪ .‬وبالطبع كما‬
‫أش ـرنا فى مقدمة الفصــل فإننا لن نســتطيع شــرح كافة التفاصــيل الخاصــة بالمش ـروع لكننا ســنركز فقط على‬
‫بعض النقاط الهامة والمميزة للمشـ ـ ــروع خاصـ ـ ــة تلك التى لم يتم التعرض لها فى األمثلة السـ ـ ــابقة‪ .‬وفى هذا‬
‫المثال سنركز فقط على ربط المشروع بالشبكة العامة من خالل لوحة الجهد المتوسط‪.‬‬
‫و قد قدر الحمل الكلى لهذا المجمع بس ـ ـ ـ ـ ـ ــبع محوالت (‪ ، )TR1 to TR7‬قدرة كل منهم ‪،1600 kVA‬‬
‫وجميعهم من النوع الجاف ‪ .Dry Type‬واختير هذا النوع ألنه يمكن زيادة قدرة كل محول منهم بنس ـ ـ ـ ـ ـ ــبة‬
‫‪ %33‬وذلك بعمل تبريد قس ـ ــرى للمحول ‪ Forced Cooling‬بواس ـ ــطة مراوح‪ ،‬ومن ثم يمكن أن نرفع القدرة‬
‫المقننة لكل محول من ‪ 1600 kVA‬إلى ‪ 2133 kVA‬كما هو واضح على المخطط العمومى المرسوم فى‬
‫شكل ‪.21-5‬‬
‫الحظ هنا أننا احتجنا إلى لوحة جهد متوسـ ـ ــط ضـ ـ ــخمة (فلم يعد ممكنا مجرد ربط المحول بواسـ ـ ــطة ‪RMU‬‬
‫كما فى األمثلة الســابقة) بل اســتلزم األمر هذه اللوحة المكونة من ‪ 14‬خلية متشــابهة (رســمت الخلية األولى‬
‫فقط بالتفصيل فى يسار شكل ‪ .)20-5‬وقسمت اللوحة إلى جزأين بينهما ‪: Bus Coupler‬‬
‫• فى الجزء األول (الخاليا من رقم ‪ 1‬إلى رقم ‪ )6‬يوجد خليتين لدخول كابالت التغذية ‪Incoming‬‬
‫‪( Supply‬همـا الخليـة ‪ 5‬والخليـة ‪ ،)6‬ويوجد أيضـ ـ ـ ـ ـ ـ ــا أربعـة خاليا (الخاليا من ‪1‬إلى ‪ )4‬لخروج‬
‫كابالت المحوالت ‪.Outgoing Feeders‬‬
‫• أما الجزء الثاني (الخاليا من ‪ 9‬إلى ‪ )14‬ففيه خليتين للدخول (‪ 9‬و ‪ ، )10‬وثالثة خاليا للخروج‬
‫(‪11‬و ‪12‬و‪ ، )13‬باإلض ـ ــافة إلى خلية احتياطية (الخلية ‪ . )14‬ويوجد بين الجزئين خليتين (‪ 7‬و‬
‫‪ )8‬لوحدة الربط ‪ Bus Coupler‬بين الجزئين (خلية منهما يوضع بها ال ـ ـ ـ ‪ CB‬واألخرى الستعدال‬
‫بارات النحاس)‪.‬‬
‫وتغذى لوحة الجهد المتوسـ ـ ـ ـ ــط السـ ـ ـ ـ ــابقة ثالثة لوحات عمومية رئيسـ ـ ـ ـ ــية ‪ Main Switch Boards‬هى ‪:‬‬
‫‪ ،MSWB-1‬و ‪ ،MSWB-2‬و ‪ .MSWB-3‬ففى اللوحة العمومية الرئيسية األولى (‪ )MSWB-1‬هناك‬
‫‪ 4‬قواطع من النوع ‪ Air-CB‬بتيار مقنن ‪ ،3200A‬وهذه ال ـ ـ ‪ CBs‬األربعة ترتبط بلوحة للتحكم فيها‪ ،‬بحيث‬
‫نضمن أن المحول الثاني ‪ TR2‬يمكنه أن يحل محل أيا من المحولين ‪ TR1‬أو ‪ .TR3‬فالقاطع ــين ‪CB-3‬‬
‫و ‪ CB-4‬فى األص ـ ـ ـ ـ ـ ــل يكونا مفتوحين (‪ )Normally Open‬فإذا خرج المحول ‪ TR1‬ألى س ـ ـ ـ ـ ـ ــبب من‬
‫‪414‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫األسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـبــاب فــإن ‪ CB-3‬يغلق أتومــاتيكيــا ومن ثم تنتقــل تغــذيــة أحمــال المحول األول ‪ TR1‬إلى المحول‬
‫االحتياطى ‪ .TR2‬وبالمثل إذا خرج المحول ‪ TR3‬فإن ‪ CB-4‬يغلق أتوماتيكيا و ينتقل حمله إلى ‪.TR-2‬‬
‫الحظ أن المحول ‪ TR6‬فى اللوحة الرئيس ــية الثانية (‪ )MSWB-2‬يقوم بنفس المهمة التى يقوم بها ‪،TR2‬‬
‫فهو محول احتياطى للمحولين ‪ TR5‬و‪ ،TR7‬و تضـ ـ ــاف إليه هنا مهمة جديدة فهو يعتبر أيضـ ـ ــا احتياطي‬
‫للمحول ‪ TR4‬الموجود فى اللوحــة العموميــة الثــالثــة‪ ،‬من خالل ربط اللوحتين ‪ MSWB-3‬و ‪MSWB-2‬‬
‫بواسطة ‪ Bus Bar‬كما فى الشكل‪.‬‬
‫لو ة الجهد المتوسط الر يسية )‬
‫‪14‬‬
‫‪12‬‬
‫‪13‬‬
‫‪11‬‬
‫‪10‬‬
‫‪9‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪7‬‬
‫لية(‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫)‪CELL-1 (outgoing-1‬‬
‫‪R&M‬‬
‫‪SF6 CB‬‬
‫‪withdrawable‬‬
‫‪type 630A,‬‬
‫‪25 kA‬‬
‫‪Interlock‬‬
‫‪Protective‬‬
‫‪Relay‬‬
‫‪Bus Coupler‬‬
‫‪CT‬‬
‫‪Spare‬‬
‫‪ES‬‬
‫‪HV Cable‬‬
‫‪Termination‬‬
‫‪Incoming‬‬
‫‪Supply‬‬
‫‪TR2‬‬
‫‪TR1‬‬
‫‪CB-4‬‬
‫‪CB-3‬‬
‫‪3200A‬‬
‫)‪ACB (typical‬‬
‫‪Incoming‬‬
‫‪Supply‬‬
‫‪TR7‬‬
‫‪MSWB-1‬‬
‫)‪Outgoing (Typical‬‬
‫‪3 x 95 mm2 XLPE‬‬
‫‪12/20 kV Cables‬‬
‫‪TR6‬‬
‫‪TR5‬‬
‫‪TR4‬‬
‫‪MSWB-3‬‬
‫‪MSWB-2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1600 mm Cu BB‬‬
‫‪Bus bar‬‬
‫‪DBs‬‬
‫‪DBs‬‬
‫‪DBs‬‬
‫شكل ‪20-5‬‬
‫‪415‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ -2‬ربط المحوالت بأسلوب اللل ‪Loops‬‬
‫في الش ـ ـ ـ ـ ـ ــكل ‪ 21-5‬مثال لربط ‪ 11‬محول على ‪ 3-Loops‬متداخلة‪ .‬فاللوحة مكونة من جزئين كل جزء‬
‫يغذى بدائرتين للدخول وثالث دوائر خروج‪ .‬وكل دائرة خروج في الجزء األيمن تتصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل بدائرة خروج في‬
‫الجزء األيسر ليشكال معا حلقة ‪ Loop‬وبالتالي لدينا ‪.3-Loops‬‬
‫شكل ‪21-5‬‬
‫يراعى أن عدد المحوالت التى ترتبط على الحلقة الواحدة تحسب بحيث ال يتعدى حمل الحلقة ‪ 6‬ميجا‬
‫فولت أمبير‪ .‬مع استخدام كابل جهد متوسط ‪240‬مم‪ 2‬ألومنيوم طبقا الشتراطات شركة شمال القاهرة مثال‪.‬‬
‫‪416‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪2‬‬
‫أما فى السعودية تستخدم كابالت نحاسية ‪300‬مم‪ 2‬ليستوعب ‪ 9‬ميجا فولت أمبير أو كابل ‪185‬مم‬
‫نحاسى يستوعب ‪ 7‬ميجا فولت أمبير في ال ـ ‪ loop‬الواحدة‪.‬‬
‫والمثال التالى لشبكة بها ‪ 26‬محول موزعين على ‪ . 4-loops‬بالطبع ال أهدف لعرض قيم الكابالت وال‬
‫القواطع وإنما فقط لعرض الشكل العام للشبكة ومن ثم فالرسم مصغر جدا سواء في الشكل السابق أو‬
‫الشكل التالى‪.‬‬
‫وفى الشكل ‪ 22-5‬مثال لربط أكثر من ‪ 45‬محول في ‪ Loops‬متداخلة‪ .‬الحظ وجود أكثر من نقطة لتغذية‬
‫الـ ـ‪ Loop‬الواحدة من أجل مزيد من تأمين األحمال‪ ،‬وفى نفس الوقت من أجل عدم وضع عدد كبير من‬
‫المحوالت على كابل واحد وقت الطوارئ‪.‬‬
‫‪417‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪22-5‬‬
‫‪ 5 - 9 - 5‬مستويات تأمني األ محال‬
‫‪ -1‬مشكلة خروج إحدى وائر اللدخول ‪Incoming Feeders‬‬
‫هذه المشـ ـ ـ ــكلة يمكن حلها مثال بعمل ربط على الجهد المتوســ ـ ــط كما فى شـ ـ ـ ــكل ‪ ، 19-5‬وشـ ـ ـ ــكل ‪20-5‬‬
‫الس ـ ـ ـ ـ ــابقين‪ .‬ونعنى بذلك إنه في حالة خروج إحدى أو كل دوائر الدخول من جهة ما فإن دوائر الدخول من‬
‫‪418‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الجهة األخرى ستقوم بتغذية كامل المحوالت‪ .‬ويفضل كما ذكرنا سابقا أن تكون دوائر تغذية الجهد المتوسط‬
‫مأخوذة من محطتين مختلفتين‪.‬‬
‫‪ -2‬مشكلة خروج أحد المحوالت‬
‫هذه المشكلة تعالج بإحدى طرق الربط على الجهد المنخفض‪ ،‬ففي شكل ‪ 19-5‬مثال فإن أيا من المحولين‬
‫جهة اليمين أو جهة اليسار عند خروجه ألى سبب من الخدمة فإن المحول اآلخر سيقوم بتغذية حمله‪ .‬ولكن‬
‫هذا األسلوب يعنى أن كال المحولين قد تم توصيفه ليحمل كامل الحمل في المشروع‪ ،‬وهذا وإن كان فيه‬
‫درجة عالية من تأمين األحمال لكنه مكلف للغاية‪ .‬يسمى هذا النظام بنظام ‪Full redundancy system‬‬
‫(‪. )N+N‬‬
‫ومن الطرق األكثر اقتصـ ــادية لحل هذه المشـ ــكلة أن يكون لدينا محول واحد احتياطي ألكثر من محول كما‬
‫في شكل ‪ 20-5‬حيث المحول رقم ‪ 6‬كما ذكرنا يمكن أن يكون بديال لثالثة محوالت مختلفة حال خروج أيا‬
‫منها‪.‬‬
‫ومن الطرق األخرى التي تصلح لتأمين خروج أحد المحوالت (تصلح فقط في الشبكات العامة حين يكون‬
‫لدينا عدد كبير من المحوالت وكل محول يغذى عدد معين من صناديق التوزيع) فعندها يمكن أن يتم تحميل‬
‫كل دائرة خروج (صندوق توزيع) من دوائر المحول على محول مجاور بحيث أن أي محول مجاور ال يحمل‬
‫بأكثر من صندوق واحد‪ ،‬وبالتالي تتشارك عدد من المحوالت في تحمل حمل المحول الذى خرج من الخدمة‪.‬‬
‫وكمثال على ذلك‪ ،‬نرى في شكل ‪ 23-5‬أن المحول يمثل بمربع أزرق فى المنتصف‪ ،‬يتصل به أربعة أكشاك‬
‫توزيع جهد منخفض (مربعات صغيرة)‪ ،‬الحظ أن كل صندوق من صناديق المحول األربعة يتصل بصندوق‬
‫تابع لمحول آخر من خالل كابل ربط إضافي يمثل في الشكل بخط منقط (هذا الكابل اإلضافي يكون مفتوحا‬
‫فى الظروف الطبيعية ‪ . )Normally Open‬ويمكن من الشكل أن تكتشف أن بهذه الطريقة يتم تأمين خروج‬
‫أى محول بنسبة مئة فى المئة‪ ،‬بمعنى لو خرج أى محول بسبب عطل مثال فإن صناديقه األربعة ستوزع‬
‫على أربعة محوالت مختلفة‪ ،‬ويصبح كل محول محمال بصندوق واحد إضافي فقط‪.‬‬
‫‪419‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪23-5‬‬
‫أما فى شكل ‪ 24-5‬فاألحمال يتم تأمينها بنسبة ‪ %50‬فقط‪.‬‬
‫شكل ‪24-5‬‬
‫وبالطبع فالفيصل فى االختيار سيكون ألهمية األحمال والميزانية المتاحة‪.‬‬
‫‪420‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ -3‬مشكلة خروج فصل) أي مغذى من مغذيات الخروج‬
‫المقصود هنا أن لدينا مشكلة فى ‪ outgoing feeder‬لكن بدون خروج المحول نفسه‪ ،‬وهنا يمكن حل هذه‬
‫المشكلة بعمل دوائر حلقية ‪ Ring Network‬بين مغذيات الخروج‪ ،‬بل وأحيانا يتم استخدام ال ـ ‪Double‬‬
‫‪ Ring‬أي تغذى ال ـ ‪ Ring‬الواحدة من أكثر من نقطة كما في شكل ‪ 22-5‬السابق‪ ،‬وبالطبع سيكون لدينا‬
‫منظومة تحكم في ‪ LBS ،Load Break Switches‬الخاصة بخطوط الربط المتعددة‪ .‬وكل هذا كما ذكرنا‬
‫يتوقف على أهمية األحمال ودرجة االعتمادية المطلوبة‪.‬‬
‫‪10-5‬‬
‫تغذية كبار املستهلكني‬
‫‪ 1 - 10 - 5‬جدولة األ عمال‬
‫تصميم شبكة التوزيع في حالة المشروعات الضخمة تختلف عما سبق في أن األحمال تكون من الضخامة‬
‫بحيث أننا نحتاج إلى جدولة األحمال ‪ ،Load Tabulation‬ونقصـ ــد بذلك أن األحمال قبل عمل التصـــميم‬
‫النهائي في هذه المشـ ــروعات توضـ ــع في جداول منوعة لتسـ ــهيل عملية الحسـ ــابات والتصـ ــميم‪ ،‬على سـ ــبيل‬
‫المثال الجدول ‪ 19-5‬حيث ظهرت األحمال حســب مكان وجودها وحســب مدة تشــغيلها (مدة التشــغيل تفيد‬
‫في حسابات المولد وحسابات ال ـ ‪)UPS‬‬
‫جدول ‪( 19-5‬فارا)‬
‫‪Duration‬‬
‫‪Rated‬‬
‫‪Starting‬‬
‫‪Current‬‬
‫‪Current‬‬
‫‪V‬‬
‫‪1 or 3‬‬
‫‪Power‬‬
‫‪Device‬‬
‫‪phase‬‬
‫والمعلومات في هذه الجداول إما أن تأتى من المورد ‪ Supplier‬أو من األحمال المتش ـ ــابهة في مشـ ــروعات‬
‫سابقة‪.‬‬
‫‪421‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ 2 - 10 - 5‬طرق التغذية‬
‫فى حالة كون مجموع األحمال بالمشروع كبي ار (غالبا أكبر من ‪ 5‬ميجا) فإن أسلوب استخدام ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪RMU‬‬
‫يصبح غير مالئم‪ ،‬وفى هذه الحالة يتم تغذية المشروع من لوحة جهد متوسط خاصة بالمشروع فقط‪ ،‬حيث‬
‫تكون متص ــلة مباشـ ـرة بمحطة التغذية الرئيس ــية بالمدينة (جهد ‪ )66/11 kV‬كما س ــبق أن ذكرنا فى المثال‬
‫الخا‬
‫بالمجمع السكنى الفاخر‪ ،‬سيتضح بدرجة أكبر فى المثال التالى الخا‬
‫بمنطقة صناعية‪.‬‬
‫مثال ‪4-5‬‬
‫المطلوب تغذية مصنعين أحمالهما كما يلى‪:‬‬
‫المصنع األول (مكون من مبنيين)‪:‬‬
‫• مبنى‪3.34 MVA :1-‬‬
‫• مبنى ‪1.66 MVA : 2-‬‬
‫المصنع الثاني(مكون من مبنيين)‪:‬‬
‫• مبنى ‪1.33 MVA : 3-‬‬
‫• مبنى ‪2.66 MVA : 4-‬‬
‫علما بأن المصــنع األول يقع بالقرب من محطة التغذية الرئيســية بالمدينة‪ ،‬ومن ثم ســتتم اســتقبال التغذية‬
‫الرئيسية عليه أوال ثم يتم تغذية المصنع الثاني من خالل المصنع األول‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫الخطوة األولى أن تتم دراسة وضع األحمال فى محطات ال ـ ـ‪ 66/11 kV‬القريبة من موقع المشروع‪ ،‬بحيث‬
‫يتم تحديد عدد الخاليا الغير مس ـ ـ ــتخدمة فى كل محطة‪ ،‬و تحديد األحمال التى تغذى من كل محطة وحجم‬
‫القدرة ال ـ ‪ Spare‬المتاحة فى كل منها‪.‬‬
‫‪422‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وقد اقترح فى هذا المشـ ــروع تغذية اللوحة الرئيسـ ــية للمصـ ــنعين والموجودة بالمصـ ــنع األول من أقرب محطة‬
‫المحوالت جهد ‪( 66/11 kV‬اسـ ــم المحطة هو ‪ S4‬وهى محطة يبلق الحمل األقصـ ــى لها ‪4 x 25 MVA‬‬
‫ويبلق مجموع األحمال الفعلية عليها حوالى ‪ 20 MVA‬فقط‪ ،‬ومن ثم فهى مناســبة لتغذية المصــنعين)‪ .‬وهذه‬
‫اللوحة تظهر فى الجزء العلوى من شكل ‪.26-5‬‬
‫الخطوة الثانية بعد تحديد محطة معينة‪ ،‬هى اختيار مقطع وعدد الكابالت التى تصـ ـ ـ ـ ـ ــل بين محطة التغذية‬
‫الرئيسية والمصنع‪.‬‬
‫الخطوة الثالثة هى قياس المســافة بين محطة التغذية والمصــنع تمهيدا لحســابات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Short Circuit‬‬
‫وحسابات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Voltage Drop‬علما بأننا لن نتوقف كثي ار عند هذه الحسابات التى درست تفصيليا فى‬
‫الفصل الرابع‪ .‬وسنركز هنا فقط على شكل التغذية وليس على طرق الحسابات ‪،‬علما بأن معظم الحسابات‬
‫خاصة بالنسبة الختيار الكابالت يمكن التأكد منها بتطبيق نفس القواعد السابق دراستها‪.‬‬
‫الخطوة الرابعة ‪ :‬حصر المهمات ‪ )Equipment‬الالزمة لتغذية المصنع‬
‫أهم المعدات الالزمة لتغذية المصنع هى (انظر شكل ‪: )26-5‬‬
‫‪ -1‬لوحة التوزيع الرئيدية المصنع األول) ‪ ،‬وتشتمل على ‪ 11‬خلية‪:‬‬
‫• عدد ‪ 3‬خلية دخول خاصة بالتغذية من محطة المحوالت ‪S4‬‬
‫• عدد ‪ 2‬خلية خاصة برابط القضبان ‪.bus coupler‬‬
‫• عدد ‪ 4‬خاليا لتغذية المحوالت (منهم واحد احتياطى) ‪.‬‬
‫• عدد ‪ 2‬خلية خروج لتغذية المصنع الثاني‪.‬‬
‫باإلضـ ــافة إلى عدد ‪ 4‬محوالت سـ ــعة ‪ 2000MVA‬جهد‪( 11/ kV 0.4‬منهم واحد احتياطى) تغذى جميعا‬
‫من اللوحة‪.‬‬
‫‪ -2‬لوحة التوزيع الفرعية بالمصنع الثاني) ‪ ،‬وتشتمل على ‪ 7‬خاليا ‪:‬‬
‫• عدد ‪ 2‬خلية دخول‪.‬‬
‫• عدد ‪ 2‬خلية خاصة برابط القضبان‪.‬‬
‫• عدد ‪ 3‬خلية خروج لتغذية المحوالت‪.‬‬
‫باإلضافة إلى عدد ‪ 3‬محول سعة ‪ 200 kVA‬جهد ‪ 11/0.4 kV‬تغذى جميعا من اللوحة‪.‬‬
‫‪423‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -3‬كابالت نحا‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫مفر ‪ Single core‬مدلللللللللح ذو مقطع )‪ 400 𝒎𝒎𝟐 (XLPE‬جهد ‪20/12 kV‬‬
‫من محطة محوالت )‪ (S4‬حتى لوحة التوزيع الرئيسـ ـ ـ ـ ـ ــية بالمصـ ـ ـ ـ ـ ــنع األول‪( .‬الحظ أن هذا المقطع ال‬
‫يناسبه استخدام الكابالت ال ـ ‪ Multi-core‬لصعوبة تمديده وتصنيعه)‪.‬‬
‫‪ -4‬كابالت نحا‬
‫مدلللللللللحة قطان )‪ 3 x 240 𝒎𝒎𝟐 (XLPE‬جهد ‪ 20/12 kV‬وذلك لتغذية لوحة‬
‫التوزيع بالمصـ ـ ــنع الثاني من اللوحة الرئيسـ ـ ــية بالمصـ ـ ــنع األول‪( .‬الحظ أن قيمة الجهد للكابل ال تعنى‬
‫جهد التشغيل بل فقط تعنى أقصى جهد يتحمله وهو يساوى هنا ‪. )20 kV‬‬
‫‪ -4‬كابالت نحاسلللللللللية قطان )‪ 3 x 95 𝒎𝒎𝟐 (XLPE‬جهد ‪ 20/12 kV‬وذلك لتغذية المحوالت‬
‫الرئيسية من لوحات التوزيع بالمصنعين‪.‬‬
‫ملحوظة ‪:‬‬
‫النتائج الخاصة بحسابات الهبوط فى الجهد وحسابات القصر كانت كما يلى‪:‬‬
‫• أقص ـ ــى هبوط فى الجهد فى التحميل العادى يس ـ ــاوى ‪ 0.5%‬وفى التش ـ ــغيل االض ـ ــطراري يس ـ ــاوى‬
‫‪.1.43%‬‬
‫• أقص ـ ـ ـ ـ ـ ــى تيـ ـ ـ ار قص ـ ـ ـ ـ ـ ــر متوقع عن ـ ــد قضـ ـ ـ ـ ـ ـ ـب ـ ــان التوزيع ‪ 11kV‬المغ ـ ــذي ـ ــة للمص ـ ـ ـ ـ ـ ــنع األول‬
‫تص ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـل إلى (‪ )7.9 kA = 150 MVA‬وهى أقل من سعة القطع ‪ S.C.C‬لل ـ‬
‫‪ C.Bs‬المركبة على ال ـ ‪ B.Bs‬المغذي منها المصنع األول‪.‬‬
‫وشكل ‪ 26-5‬يمثل مخطط تغذية المصنعين بالطاقة الكهربية‪.‬‬
‫‪424‬‬
‫ نظ التأريض‬:
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
S4
66 KV
TR1
TR2
TR3
TR4
22
40
4x25 MVA
66 /11 KV
11 KV
21
3 (3X1X400) mm2CU
Bus Coupler
-2
630A
2-
425
2 MVA Trs
26-5 ‫شكل‬
2 MVA Trs
2 MVA Trs
4-
3-
2 MVA Trs
2 MVA Trs
2 MVA Trs
2 MVA Trs
1-
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫كما يمثل شكل ‪ 27-5‬نموذجا للوحة أحد المحوالت قدرة ‪ 2 MVA‬المستخدمة بالمصنعين‪.‬‬
‫‪11 kV BB‬‬
‫‪630 A ,‬‬
‫‪11 kV CB‬‬
‫‪Earthing‬‬
‫‪switch‬‬
‫‪2000 MVA‬‬
‫‪3200‬‬
‫‪3200A CB‬‬
‫‪%70‬‬
‫‪%100‬‬
‫‪3200/5A‬‬
‫‪380‬‬
‫شكل ‪ 27-5‬تفاصيل لوحة أحد المحوالت بالمشروع‬
‫‪426‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪11-5‬‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫التح ميل الزائد للمحوالت العمومية‬
‫األصـ ـ ـ ــل إنه يجب دائما مراعاة أال يتم تحميل المحول بأكثر من ‪ 80%‬من قدرته اإلسـ ـ ـ ــمية وذلك فى حالة‬
‫المحوالت الزيتية‪ ،‬أما المحوالت الجافة فيصــل التحميل فيها إلى ‪ .%90‬واألص ــل أيض ــا أن يتم تقدير ســعة‬
‫المحوالت بناء على هذه القاعدة كما فى المثال التالى‪:‬‬
‫مثال ‪:5-5‬‬
‫مبنى إدارى مسـ ــاحته ‪ 1500‬م‪ 2‬ومكون من ‪ 30‬طابقا‪ .‬والمطلوب تحديد سـ ــعة محول التوزيع المناس ـ ــب‬
‫لهذا المبنى مع عدم السماح بالتحميل الزائد‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫على اعتبار أن الحمل فى المباني اإلدارية يساوى ‪12 kVA/100 𝑚2‬‬
‫‪1500‬‬
‫‪× 12 × 30 = 5.4 MVA‬‬
‫‪100‬‬
‫‪5.4‬‬
‫‪= 6.75MVA‬‬
‫‪0.8‬‬
‫= ‪max. load‬‬
‫= ‪Tranformer load‬‬
‫وأقرب عدد من المحوالت المقننة هو ‪ 5‬محوالت قدرة كل منها ‪1.5 kVA‬‬
‫= إجماليا ‪7.5 kVA‬‬
‫إال أنه فى الواقع العملي تجد هناك ظروفا تض ــطرك لتحميل المحول فوق هذه القدرة‪ ،‬وقد وض ــعت ش ــركات‬
‫تصـ ــنيع المحوالت شـ ــروطا لذلك حفاظا على المحول من التلف‪ .‬ومن ثم يمكن تحميل المحوالت بقدرة أكثر‬
‫من الس ــعة اإلس ــمية للمحول وذلك باالس ــتعانة بالمنحنيات ش ــكل ‪ ،28-5‬و التي تمثل العالقة بين التحميل‬
‫المعتا للمحول كنس ــبة من الس ــعة اإلس ــمية )‪ ،(k1‬و التحميل الزائد للمحول المس ــموح به كنس ــبة أيض ــا من‬
‫السعة اإلسمية )‪ (k2‬و ذلك لعدد ساعات معينة‪ ،‬في درجة ح اررة ‪.30°C‬‬
‫‪427‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪28-5‬‬
‫حيث‪:‬‬
‫‪ : k1‬الحمل المعتاد كنسبة من السعة اإلسمية (‬
‫)‬
‫‪Normal−Load‬‬
‫‪Capacity‬‬
‫‪ :k2‬الحمل الزائد المسموح به كنسبة من السعة اإلسمية (‬
‫‪)2‬‬
‫)‪S (max allawable load‬‬
‫‪SN Rated Capacity‬‬
‫‪ :t‬فترة التحميل الزائد (ساعة)‪.‬‬
‫مثال ‪:6-5‬‬
‫محول سعته االسمية ‪ ،1250 kVA‬و الحمل المعتاد لهذا المحول هو ‪ ،750 kVA‬فما هـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــو أقصى‬
‫تحميل زائد مسمــوح به لمدة أربعة ساعات‪ ،‬و ذلك في درجــة ح ـ اررة ‪ °30‬مئوية؟‬
‫من شكل ‪ : 28-5‬من تقاطع قيمة ‪ K1‬مع منحنى األربع ساعات سنجد أن قيمة ‪K2=1.17‬‬
‫‪750‬‬
‫‪= 0.6, 𝑡 = 4ℎ‬‬
‫‪1250‬‬
‫‪𝑘2 = 1.17‬‬
‫‪428‬‬
‫= ‪𝑘1‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وبذلك يكون أقصي تحميل زائد مسموح به لمدة أربعة ساعات هو‪:‬‬
‫‪S2 = k2 * SN = 1.17 * 1250 = 1462.5 kVA‬‬
‫مثال ‪: 7-5‬‬
‫المطلوب تحديد سعة محول توزيع بنظام تبريد ‪ ONAN‬علما بأنه سيتم تحميله بحمل قيمته ‪450 kVA‬‬
‫لمدة أربع ساعات‪ ،‬وحمل طبيعى قيمته ‪ 250 kVA‬لمدة العشرين ساعة الباقية‪.‬‬
‫‪𝑆1 = 250 𝑘𝑉𝐴، 𝑡1 = 20ℎ‬‬
‫‪𝑆2 = 450 𝑘𝑉𝐴، 𝑡2 = 4ℎ‬‬
‫‪𝑆2 450‬‬
‫‪𝐾2‬‬
‫=‬
‫= ‪= 1.8‬‬
‫‪𝑆1 250‬‬
‫‪𝐾1‬‬
‫من شكل ‪ 28-5‬يرسم الخط ‪= 1.8‬‬
‫‪𝐾2‬‬
‫‪𝐾1‬‬
‫ويمر بنقطة األصل ;‬
‫وتقاطعه مع المنحنى ‪،t = 4h‬‬
‫فإن النسب ‪ 𝐾1 ، 𝐾2‬تكون على النحو التالى ‪𝐾1 = 0.633 = 1.14𝐾2 ،:‬‬
‫ومن ثم يجب أن تحقق السعة اإلسمية لهذا المحول 𝑁𝑆 المعادلة التالية‬
‫‪S1 S 2‬‬
‫=‬
‫‪K1 K 2‬‬
‫= ‪SN‬‬
‫‪450‬‬
‫‪250‬‬
‫=‬
‫‪= 394 .9 KVA‬‬
‫‪1.14 0.633‬‬
‫= ‪SN‬‬
‫ولذا فإن المحول المناسب هو محول سعته ‪.400 kVA‬‬
‫‪429‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪‬‬
‫نظم التأريض‬
‫‪430‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪6‬‬
‫الفصل الدا‬
‫نظـــــــــــــــــــــــم التـــــــــــــــــــــــــأريض‬
‫‪Earthing Systems‬‬
‫تنص كافة األنظمة الكهربية وتعليمات الس ـ ـ ـ ـ ــالمة على وجوب التأريض فى المباني‪ ،‬و ذلك ألهميته الهائلة‬
‫في حماية اإلنسـ ــان ووقايته من الصـ ــدمات الكهربية المحتملة بسـ ــبب األخطاء التصـ ــميمية أو التشـ ــغيلية أو‬
‫العوامل الجوية أو انهيار العزل‪.‬‬
‫فمن المعلوم أن الموصالت الحية )‪ (Live Conductors‬فى المنظومة الكهربية تحمل عادة جهدا كهربائيا‬
‫خالل التش ـ ـ ـ ـ ــغيل العادى‪ ،‬أما األجزاء المعدنية األخرى كهياكل األجهزة الكهربية فهي ال تحمل جهدا‪ ،‬لكنها‬
‫يمكن أن تكون ذات جهــد مرتفع إذا انه ـار العزل بينهــا وبين الــدوائر الكهربيــة التي بــداخلهــا‪ ،‬ممــا يعرض‬
‫المنش ـ ت والعاملين إلى الخطر إن لم يتم اتخاذ إجراءات وقائية‪ ،‬من بينها إيصــال تلك الهياكل إلى الشــبكة‬
‫األرضية‪ ،‬وهذا النظام يعرف بالتأريض‪.‬‬
‫والتأريض هو اتص ـ ـ ـ ـ ـال الهياكل المعدنية للمعدات الكهربية (مثل هياكل و أجسـ ـ ـ ـ ــام اآلالت‪ ،‬والمحركات‪ ،‬و‬
‫المحوالت‪ ،‬اللوحــات الكهربيــة‪ ،‬و حوامــل الكــابالت ‪ ،Cable Trays‬و أغلفــة الكــابالت المس ـ ـ ـ ـ ـ ــلحــة‪ ،‬إلخ)‬
‫باإللكترود األرض ـ ـي ذى المقاومة المنخفضـــة التى قد تصـ ــل إلى أوم واحد من خالل سـ ــلك نحاسـ ــي معزول‬
‫يعرف بموصل األرضي ‪.Ground Wire‬‬
‫وإحدى أهم غايات التأريض هو حماية اإلنسـ ــان من الصـ ــدمات الكهربية‪ ،‬ألن التيار الكهربي المتجمع على‬
‫جســم اآلالت)‪ )electrostatic charges‬يســلك الطريق األســهل واألقل مقاومة‪ ،‬وهذا الطريق األســهل هو‬
‫بالطبع خط األرضي (المتصل بإلكترود التأريض) ألن مقاومته صغيرة جدا مقارنة بمقاومة جسم اإلنسان‪.‬‬
‫‪431‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ويمكن تقسيم أنواع التأريض إلى نوعين أساسيين‪:‬‬
‫‪ -1‬األول هو ‪ ،Safety Earthing‬وهو موضوع هذا الفصل‪ ،‬ويختص فقط بحماية البشر‪.‬‬
‫‪ -2‬والثاني هو ‪ ،Power Earthing‬ويدرس باختصار في الجزء التالى فقط من هذا الفصل‪.‬‬
‫‪1-6‬‬
‫تأريض نظم القوى ‪POWER EARTHING‬‬
‫هذا النوع يس ـ ـ ــمى أيض ـ ـ ــا ‪ ،System Grounding‬وهو يتم من خالل تأريض نقطة التعادل فى مص ـ ـ ــادر‬
‫التغذية ولذا يس ــمى أيض ــا ‪ ،Neural Grounding‬وهذا النوع يؤثر مباشـ ـرة على منظومة الوقاية للمعدات‪،‬‬
‫كما أن هذا النوع له عالقة بتحسين الـ ـ ‪.Power Quality‬‬
‫ويندرج تحت هذا النوع العديد من طرق تأريض نقطة التعادل (‪ ،)Power Earthing‬من أهمها‪:‬‬
‫‪ -1‬التأريض المباشر ‪.Solidly Earthing‬‬
‫‪ -2‬التأريض خالل مقاومة ‪.Resistance Grounding‬‬
‫‪ -3‬التأريض خالل معاوقة ‪.Reactance Grounding‬‬
‫‪ -4‬النظم المعزولة ‪.Isolated System‬‬
‫‪ 1 - 1 - 6‬التأريض املباشر ‪Solidly Earthing‬‬
‫فى هذا النظام تتصل نقطة التعادل ‪ Neutral point‬مباشرة بإلكت ـ ـ ـ ـ ـ ـرود التأريض كما في الشكل ‪.1-6‬‬
‫شكل ‪1-6‬‬
‫‪432‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ويتميز هذا النظام بأنه عند حدوث عطل أرضي فإن الجهد على ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Faulty Phase‬ال يزيد عن الجهد‬
‫العادى‪ ،‬ومن ثم ال نحتاج لعوازل مكلفة‪ .‬كما أن تمييز واكتشــاف العطل يكون ســهال فى هذا النظام بســبب‬
‫ارتفاع قيمة تيار العطل مقارنة بالتيار العادى‪ .‬لكن على الجانب اآلخر يس ـ ـ ـ ـ ـ ــتلزم أن تتحمل معدات النظام‬
‫قيم تيارات القصر شديدة االرتفاع المتوقع حدوثها‪ ،‬بمعنى أن ‪ Rupture Capacity‬للقواطع‪ ،‬وكذلك الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Short Circuit Capacity‬للكابالت سـ ـ ـ ـ ـ ــيكونان مرتفعان ومكلفان جدا‪ ،‬ولذا ففى الغالب يسـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم هذا‬
‫األسلوب مع الجهود المنخفضة فقط‪.‬‬
‫‪ 2 - 1 - 6‬التأريض خالل مقاومة‬
‫وهو النظام األشهر خاصة مع المولدات الكهربية‪ ،‬حيث توضع المقاومة متصلة مباشرة بنقطة التعادل كما‬
‫فى شـكل ‪ . 2-6‬والهدف منه واضـح‪ ،‬وهو تحجيم قيمة تيار األعطال األرضـية قدر اإلمكان‪ ،‬حيث سـيعود‬
‫تيار العطل إلى المصــدر من خالل هذه المقاومة التي يمكن اختيار قيمتها للتحكم فى القيمة القصــوى لتيار‬
‫العطل‪.‬‬
‫شكل ‪2 -6‬‬
‫‪ 3 - 1 - 6‬التأريض خالل ‪Reactance‬‬
‫وفيه تستخدم ‪ Reactor‬بين نقطة التأريض وال ـ ـ ـ ـ ‪ ،Neutral‬وغالبا تختار قيمة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Reactance‬بحيث‬
‫تحدث خفض ـ ـ ـ ـ ـ ــا فى قيمة تيار العطل بنس ـ ـ ـ ـ ـ ــبة حوالى ‪ % 60 -25‬من قيمة أعلى تيار قص ـ ـ ـ ـ ـ ــر فى حالة‬
‫‪ ،Solidly Earthed‬ويجب أال يزيد الخفض عن أكثر من ذلك لتجنب حدوث ارتفاع شـ ـ ــديد فى قيمة جهد‬
‫نقطة التعادل‪ .‬وغالبا يستخدم هذا النوع حين ال يكون تيار األرضى المتوقع كبي ار‪ ،‬ففي هذه الحالة يمكن لل ـ ـ‬
‫‪ Reactance‬أن تقوم بنفس وظيفة ال ـ ‪ Resistance‬في النظام السابق لكن بسعر أقل كثيرا‪.‬‬
‫‪433‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ومن أشهر األساليب التي تستخدم ‪ Coils‬في التأريض ما يعرف ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Peterson Coil‬وهو ملف له قيمة‬
‫متغيرة يوضع كما في الشكل ‪ ،3-6‬والهدف منه الوصول للحالة النموذجية بأن تتساوى ال ـ ‪Capacitance‬‬
‫الخاصة بالخطوط‪ ،‬مع ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Inductance‬الخاصة بهذا الملف فعندها يتم إلغاء تأثير ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪capacitive‬‬
‫‪ currents‬المسببة لل ـ ‪. Arcing Ground‬‬
‫فمعلوم أنه حين يكون يرتفع الجهد على ‪ Phase‬أو أكثر ويحدث مرور ل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ capacitive current‬مرتفع‬
‫خالل ال ـ ‪ Stray Capacitance‬لهذه الفازات ينتج عنه ‪ repeated arcs‬في النقاط التي عزلها ضعيف‪،‬‬
‫فلو أمكن عمل ‪ cancellation‬لهذه التيار (‪ )IC = IL‬ستتوقف هذه ال ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ‪ arc‬وهو ما يقوم به هذا الملف‪،‬‬
‫ولذا يس ـ ـ ـ ــمى أيض ـ ـ ـ ــا ‪ . Resonance grounding‬لكن يعيب هذا النظام أنه يحتاج إلعادة ض ـ ـ ـ ــبط كلما‬
‫تغيرت قيمة ال ـ ‪ Capacitance‬في المنظومة‪.‬‬
‫شكل ‪3-6‬‬
‫‪ 4 - 1 - 6‬النظم املعزولة ‪Isolated System‬‬
‫الشك أننا يمكن أن نضيف لهذه األنظمة نظاما آخر وهو عدم تأريض نقطة التعادل مطلقا‪ ،‬وقد أشرنا إلى‬
‫هذا النظام فى بداية هذا الفصـ ـ ــل وهذا النظام – وإن كان يبدو فى ظاهره إنه أكثر أمانا‪ ،‬إذ أن تيار العطل‬
‫معدوم لعدم وجود مس ـ ـ ــار يرجع من خالله تيار العطل إلى المص ـ ـ ــدر‪ ،‬أو هو فى الواقع تيار صـ ـ ــغير جدا‪،‬‬
‫حيث ســيتســرب فقط خالل المكثفات الشــاردة ‪ Stray Capacitance‬للجهاز وكابالته‪ ،‬كما أن هذا النظام‬
‫يعتبر األكثر اقتص ــاديا ألن أجهزة الحماية الخاص ــة به أقل كلفة من تلك المس ــتخدمة مع التيارات العالية ‪-‬‬
‫لكنه فى الواقع يحمل نواة لمشاكل عديدة‪ .‬منها على سبيل المثال ‪:‬‬
‫• أن حدوث عطل ثانى قبل اكتشاف وإصالح العطل األول سيتسبب فى تيار قصر عالي‪.‬‬
‫‪434‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫• مرور تيار العطل خالل المكثفات ستتسبب حدوث ش اررات متتابعة ‪.Repeated Arcing‬‬
‫• سيحدث ارتفاع كبير فى جهد الجهاز بالنسبة لألرض‪.‬‬
‫• أض ـ ـ ـ ـ ـ ــف إلى ذلك ص ـ ـ ـ ـ ـ ــعوبة تحديد مكان العطل فى مثل هذه األنظمة‪ .‬ومن ثم فهى أنظمة نادرة‬
‫االستخدام‪.‬‬
‫وجميع األجـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـزاء التالية في هذا الفصـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل تتعلق فقط بالنوع األول من التأريـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــض وهو ‪Safety‬‬
‫‪.Earthing‬‬
‫‪2-6‬‬
‫كيف حتدث الصدمة الكهربية لإلنسان ؟‬
‫يمكن أن يص ــاب الش ــخص بص ــدمة كهربية مباشـ ـرة ‪ direct shock‬إذا لمس أى ‪ Phase‬ولمس فى نفس‬
‫الوقت خط ال ـ ‪ ،Neutral‬و يمكن أيضا أن يص ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـاب بالصدمة المباشرة إذا لم ـ ـ ـس أى ‪ two phase‬فى‬
‫منظومة ‪.3-Phase system‬‬
‫كما أنه يمكن أن يصـ ــاب أى شـ ــخص بصـ ــدمة كهربية غير مباش ـ ـرة ‪ ،indirect shock‬إذا قام فقط بلمس‬
‫الطرف الحى الذى يسمى بالـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ )‪ (Live Conductors‬فى أى دائرة كهربية جهدها ‪ ،V‬وفى نفس الوقت‬
‫كان متصــال باألرض من خالل قدميه أو إحدى يديه أو أى جزء من جس ــده‪ ،‬فعندئذ ســيمر تيار كهربى فى‬
‫جسـ ـ ـ ــد ذلك اإلنسـ ـ ـ ــان‪ ،‬وهى تعتبر فى هذه الحالة صـ ـ ـ ــدمة غير مباش ـ ـ ـ ـرة ‪ indirect shock‬ألنه لم يلمس‬
‫الس ـ ـ ــلكين (‪ )Phase + Neutral‬معا مباشـ ـ ـ ـرة‪ ،‬وبالطبع فالفرق بين الحالتين فقط فى التس ـ ـ ــمية أما التأثير‬
‫فمتشابه‪.‬‬
‫‪435‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وشدة التيار الذى يمر فى جسم هذا الشخص يحسب من قانون أوم ‪:‬‬
‫‪V‬‬
‫‪...........................6 − 1‬‬
‫‪Rbody‬‬
‫= ‪I body‬‬
‫حيث ‪ Ibody‬هو شدة التيار خالل جسم اإلنسان‪ Rbody ،‬هى مقاومة جسم هذا اإلنسان‪.‬‬
‫الحظ من شكل ‪ 4-6‬أن التيار قد أكمل دائرته ليس من خالل خط التعادل ‪ N ،Neutral‬كما فى الظروف‬
‫الطبيعية‪ ،‬وإنما أكمل الدائرة من خالل جس ـ ــم هذا الش ـ ــخص ثم كتلة األرض ومنها إلى المص ـ ــدر مرة أخرى‬
‫(‪ ، )Closed Loop‬وبذلك تحقق الشـرط األسـاسـى لمرور أى تيار فى جسـم إنسـان وهو ‪ :‬وجود فرق جهد‬
‫على جسمه‪ ،‬وكون جسمه ضمن المسار المغلق لمرور التيار‪.‬‬
‫شكل ‪4-6‬‬
‫‪436‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫لكن هل كل إنســان يلمس جســما مكهربا ســيصــاب حتما بصــدمة كهربية ؟ وهل دائما هذه الصــدمة مميتة ؟‬
‫وما هى العوامل التى تجعل الصدمة خطيرة ؟‪ .‬وما هو تأثير التيار الكهربى على جسم اإلنسان ؟‪.‬‬
‫‪ 1 - 2 - 6‬تأثري التيار الكهربي على جسم اإلنسان‬
‫يس ـ ــبب مرور التيار الكهربي في جس ـ ــم اإلنس ـ ــان آثا ار ح اررية وتحليلية وبيولوجية‪ ،‬ويتمثل األثر الحراري في‬
‫االحتراق الذي يصــيب األجزاء الخارجية للجســم بســبب ســخونة األوعية الدموية‪ ،‬و يتمثل األثر التحليلي في‬
‫تحلل الدم و السـ ـ ـ ـ ـ ـ ـوائل الحيوية األخرى مما يؤدي إلى إتالف تركيبها الفيزيائي والكيميائي‪ ،‬و يتمثل األثر‬
‫البيولوجي في تهييج األنس ــجة الحية الذي يمكن أن يترافق مع تقلص ــات تش ــنجية غير إرادية للعض ــالت بما‬
‫فيها عضالت القلب و الرئتين‪ ،‬مما يؤدي إلى تمزق األنسجة و اختالل عمليتي التنفس ودورة الدم‪.‬‬
‫و تختلف شدة تلك اآلثار ودرجة خطورتها تبعا لثالثة عوامل رئيسية هي‪:‬‬
‫‪ .1‬مسار التيار في جسم اإلنسان‪.‬‬
‫‪ .2‬شدة التيار المار في جسم المصاب‪.‬‬
‫‪ .3‬الفترة التي يبقى المصاب خاللها تحت تأثير الصدمة الكهربية‪.‬‬
‫‪ 2 - 2 - 6‬تأثري مسار التيار الكهربي يف اجلسم‬
‫يتحدد مس ــار التيار الكهربي في جس ــم اإلنس ــان بمنطقتين (أو نقطتين) هما ‪ :‬مكان دخول التيار إلى جس ــم‬
‫اإلنس ــان‪ ،‬ومكان خروج التيار من جس ــم اإلنس ــان‪ .‬وقد يكون هذا المس ــار قص ــي ار (بين نقطتين على اليد أو‬
‫القدم مثال) ‪ ،‬أو قد يكون طويال من يد إلى اليد األخرى‪ ،‬أو بين اليد و القدم‪.‬‬
‫لكن المســ ـ ــار األكثر خطورة هو من اليد إلى اليد األخرى مرو ار بالقلب حيث قد يسـ ـ ـ ــبب الوفاة الفورية‪ .‬ولذا‬
‫ينص ــح أحيانا بوض ــع اليد اليس ــرى فى جيب البنطلون وقت التعامل مع األس ــالك الكهربية الخطرة‪ ،‬وهذا لن‬
‫يمنع حدوث الصدمة إذا المس الشخص سلكا مكشوفا‪ ،‬لكن سيجعل مسار التيار ال يمر عبر القلب لوجود‬
‫اليد اليسرى غير مالمسة ألى نقطة مؤرضة (‪. )earthed point‬‬
‫‪ 3 - 2 - 6‬تأثري شدة التيا ر املار يف اجلسم‬
‫إن خطورة الكهرباء وآثارها على جس ـ ـ ـ ــم اإلنس ـ ـ ـ ــان تزداد بازدياد ش ـ ـ ـ ــدة التيار المار فيه‪ ،‬وتتحدد قيمة التيار‬
‫الكهربي المار في جسم اإلنسان بعاملين ‪:‬‬
‫‪437‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ .1‬األول‪ :‬جهد الموص ــل الذى المس ــه الش ــخص‪ ،‬حيث تتناس ــب خطورة الص ــدمة مع ارتفاع قيمة هذا‬
‫الجهد‪.‬‬
‫‪ .2‬الثاني ‪ :‬المقاومة الكهربية لجسم اإلنسان‪ ،‬حيث تؤثر قيمتها مباشرة على شدة التيار ولكن بتناسب‬
‫عكســي‪ ،‬أي يكون تيار اإلصــابة كبي ار إذا كانت المقاومة الكهربية لجســم اإلنســان صــغيرة‪ ،‬والعكس‬
‫بالعكس‪.‬‬
‫وتتأثر قيمة مقاومة جسم اإلنسان بمدى رطوبة الجلد‪ ،‬وسمك طبقة الجلد‪ ،‬فتنخفض المقاومة بشدة‬
‫إذا كان الجسـ ـ ــم رطبا‪ ،‬و ترتفع قيمتها إذا كان الجلد سـ ـ ــميكا‪ ،‬ولهذا فمقاومة الرجل دائما أعلى من‬
‫مقاومة المرأة ألن جلده أس ـ ـ ــمك‪ ،‬وبالتالى فالمرأة دائما أكثر عرض ـ ـ ــة للخطورة فى حالة الص ـ ـ ــدمات‬
‫الكهربية من الرجل‪.‬‬
‫والقيم التقريبية التالية فى الجدول ‪ 1-6‬تبين المدى الذى يسبب خطورة قيمة شدة التيار على اإلنسان‪.‬‬
‫جدول ‪ : 1-6‬خطورة الصدمة حسب قيمة التيار‬
‫التأثير على اإلنسان‬
‫شدة التيار (مللى‬
‫أمبير)‬
‫‪10-0‬‬
‫ال يشعر به اإلنسان‪.‬‬
‫‪50-10‬‬
‫يشعر اإلنسان بالتيار ويصاب برعشة (تقلص فى العضالت) تأخذه فى‬
‫‪100-50‬‬
‫الغالب بعيدا عن مصدر الصدمة الكهربية‪.‬‬
‫يتوقف مركز رد الفعل الالإرادي بالمخ مما يترتب عليه عجز الشخص عن‬
‫تخليص نفسه من الدائرة‪.‬‬
‫‪150-100‬‬
‫موت إكلينيكي (يمكن إنقاذ الشخص بإجراءات التنفس الصناعي ‪)CPR‬‬
‫‪200-150‬‬
‫موت محقق‪.‬‬
‫أكثر من ‪200‬‬
‫احتراق الجسم‪.‬‬
‫‪438‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ 4 - 2 - 6‬تأثري زمن مرور التيار يف اجلسم‬
‫العامل الثالث المؤثر على خطورة الصدمة هو مدة سريان التيار فى الجسم‪ ،‬فالتيار الصغير إذا استمر فى‬
‫المرور بالجســ ـ ـ ـ ــم لمدة طويلة ربما يصــ ـ ـ ـ ــبح أكثر خطورة من التيار المرتفع الذى يمر لبرهة قصـ ـ ـ ـ ـ ــيرة فقط‪.‬‬
‫والجدول ‪ 2-6‬يبرز عالقة شدة التيار وخطورته بمدة مروره‪.‬‬
‫وهناك معادلة تقريبية لحساب أقصى تيار آمن (‪ )I‬خالل فترة زمنية معينة (‪: )t‬‬
‫‪...........................6 − 2‬‬
‫‪116 mA‬‬
‫‪t‬‬
‫=‪I‬‬
‫فعلى س ـ ــبيل المثال يمكن من المعادلة الس ـ ــابقة أن نقول أن أقص ـ ــى تيار آمن يمر فى جس ـ ــم ش ـ ــخص لمدة‬
‫‪ 100‬ثانية هو ‪ 11‬مللى أمبير‪.‬‬
‫جدول ‪ :2-6‬خطورة الصدمة حسب زمن مرور التيار‬
‫أقصى التيار‬
‫التأثير البيولوجي‬
‫مدة السريان‬
‫(مللى أمبير)‬
‫‪0 – 0.5‬‬
‫مستمر‬
‫ليس له تأثير‬
‫‪0.5 - 5‬‬
‫مستمر‬
‫يشعر به اإلنسان لكنه يمكنه التخلص من الدائرة‬
‫‪5- 30‬‬
‫دقائق‬
‫يصعب االنفصال عن مصدر الكهرباء‬
‫‪50 - 30‬‬
‫ثوانى‬
‫عدم انتظام ضربات القلب – إغماء‬
‫أكثر من عدة مئات‬
‫أكثر من ‪ 20‬مللى ثانية‬
‫إغماء – موت‬
‫أمرن مهمان يجب مراعاتهما‬
‫ولتالفي اآلثار الناجمة عن مرور التيار الكهربي في جســم اإلنســان فإن هناك ا‬
‫لمواجهة مخاطر الصدمة الكهربية ‪:‬‬
‫‪439‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫األول هو العزل الكهربي‪ ،‬بمعنى أن يقف اإلنسـ ــان دائما على شـ ــيء عازل عند تعامله مع الدوائر‬
‫الكهربية التى تحمل جهدا كبي ار‪ ،‬أو يلبس فى يديه قفا از عازال‪.‬‬
‫والثاني هو التأريض‪ ،‬وهو الموضوع األساسى لهذا الفصل‪.‬‬
‫‪ 5 - 2 - 6‬اإلسعافات األولية للمصاب بالصدمة ال كهربية‬
‫ونختم هذا الجزء بإش ــارة سـ ـريعة إلى اإلس ــعافات األولية للمص ــاب بص ــدمة كهربية‪ .‬ونش ــير هنا إلى أنه عند‬
‫مالحظة أي شخص يتعرض لصدمة كهربية فإنه يجب االهتمام و العمل على إنقاذه مهما كانت حالته ألن‬
‫الذى صعق بالكهرباء قد يبدو ميتا لكنه في الواقع يحتاج فقط لل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CPR‬أو تنفس صناعي إلنقاذه‪ ،‬وعلى‬
‫العكس من ذلك‪ ،‬فقد يبدو الشــخص الذي أصــيب لتوه بالصــدمة الكهربية و أغمى عليه ثم أفاق قد يبدو إنه‬
‫ص ــار طبيعيا ولم يتأثر بالحادث‪ ،‬و لكن بعد س ــاعات قد يس ــقط ميتا‪ .‬ولذا نش ــير هنا إلى أن أى الش ــخص‬
‫نجا من صـ ـ ــدمة كهربية وأغمى عليه وقتها فإنه ‪ -‬حتى لو سـ ـ ــار على قدميه ‪ -‬يجب عليه مراجعة الطبيب‬
‫ألن الصدمة قد تكون قد سببت جلطة قد تودي بحياته بعد ذلك‪.‬‬
‫و تعتمد اإلس ــعافات األولية على الحالة التي يكون عليها المص ــاب بعد تخليص ــه من التيار الكهربي‪ ،‬فمثال‬
‫إذا كان المصـــاب قد عاد إلى وعيه بعد أن فقده نتيجة للصـــعقة فيجب وضـ ــعه في مكان مناســـب ودافئ ثم‬
‫يفرش تحته و يغطى بأي نوع من أنواع األلبس ـ ـ ـ ــة و يترك بهدوء دون أن يزعجه أحد مع المراقبة المس ـ ـ ـ ــتمرة‬
‫لتنفس ـ ــه و عمل قلبه حتى يحض ـ ــر الطبيب‪ ،‬و ال يس ـ ــمح للمص ـ ــاب بالتحرك أو متابعة العمل حتى و لو لم‬
‫تبدو عليه أي عالمات سيئة بعد اإلصابة‪ .‬أما إذا فقد المصاب وعيه (حالة إغماء) مع استمرار عمل جهاز‬
‫تنفسـ ـ ـ ــه و قلبه‪ ،‬ففي هذه الحالة يجب تمديد المصـ ـ ـ ــاب على أرض مريحة و تفك عنه األحزمة و األلبسـ ـ ـ ــة‬
‫الضيقة و يبعد عنه األشخا‬
‫المحيطين به لتأمين استنشاق الهواء النقي و يؤمن له الهدوء التام‪ ،‬و يمكن‬
‫تدليك جسد المصاب ورش وجهه بالماء أو تشميمه قطعة قطن مبللة بالنشادر ريثما يحضر الطبيب‪.‬‬
‫فإذا كان المصاب ال يتنفس و توقف قلبه عن العمل فمن الضروري في هذه الحالة العمل على إعادة الحياة‬
‫له بطريقة إجراء عملية التنفس الص ـ ـ ـ ــناعي (ش ـ ـ ـ ــكل ‪ )5-6‬والقيام بتدليك خارجي للقلب‪ ،‬ويجب التذكر بأن‬
‫الفترة التي يمكن فيها إنقاذ حياة المصاب هي الفترة التي ال يزيد فيها توقف القلب عن ‪ 5-4‬دقائق‪ ،‬لذا فإن‬
‫تقديم اإلس ــعافات األولية يجب أن يكون بالسـ ـرعة القص ــوى و في مكان اإلص ــابة ثم نقله بعد ذلك إلى أقرب‬
‫مكان مناسب و إجراء اإلسعافات األولية له‪.‬‬
‫‪440‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪5-6‬‬
‫‪ 6 - 2 - 6‬خماطر أخرى للكهرباء‬
‫الص ـ ـ ـ ـ ــدمة الكهربية ليس ـ ـ ـ ـ ــت الخطر الوحيد المرتبط بالكهرباء‪ ،‬لكنه الخطر األكبر للمتعاملين مع التركيبات‬
‫الكهربية فى البيوت‪ ،‬وهناك خطر آخر هو الحرائق‪ ،‬وغالبا يبدا الحريق بتحميل زائد على األس ـ ــالك أو ترك‬
‫السلك بجوار مدفأة مثال كما فى شكل ‪.6-6‬‬
‫‪441‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪6-6‬‬
‫فمرور التيار المرتفع يؤدى إلى ارتفاع درجة ح اررة السـ ــلك ومن ثم يحترق العازل ويحدث ‪ Short‬فيمر تيار‬
‫هائل يتسبب فى احتراق أى جسم مالمس للسلك‪.‬‬
‫أما الذين يتعاملون مع الكهرباء ذات الجهد العالي فيضاف لهم خطران آخ ارن هما ‪:‬‬
‫• ‪( Arc Flash‬وميض يسبب أذى بصرى)‬
‫• ‪ ) Arc Blast‬انفجار يسبب أذى سمعى)‬
‫ويحدث الش ـ ـ ـ ـ ــرز أو الفرقعة فى حالة مرور تيار عالي من موص ـ ـ ـ ـ ــل آلخر أثناء تش ـ ـ ـ ـ ــغيل أو إيقاف الدائرة‬
‫الكهربية‪ .‬كما يمكن أن يحدث الشرز والفرقعة عند تفريق الشحنات الكهربية الساكنة‪.‬‬
‫ويمكن أن يتسبب حدوث ‪ short circuit‬فى دوائر الجه ـ ـ ـ ـ ـ ـود العالية فى حدوث ومي ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـض هائل ‪Arc‬‬
‫‪ Flash‬قد يؤذى العين ويس ــبب حروق‪ ،‬لكن األخطر من ذلك أن يترتب عليه حدوث انفجار‪ ،‬فتتناثر أجزاء‬
‫من الموص ـ ـ ــالت بطاقة هائلة مثل طلقات الرص ـ ـ ــا‬
‫تماما كما فى ش ـ ـ ــكل ‪ ،7-6‬وهو موض ـ ـ ــوع فى غاية‬
‫األهمية و قد يتسبب أيضا فى حدوث وفيات‪.‬‬
‫شكل ‪7-6‬‬
‫‪442‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪3-6‬‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫خماطر الكهرباء الساكنة‬
‫الكهرباء الساكنة )‪ )static electricity‬هي فرع العلم الذي يتعامل مع ظاهرة االنجذاب الكهربي‪ .‬منذ التاريخ‬
‫القديم‪ .‬ومعروف أن بعض المواد تجذب الحبيبات الصغيرة بعد دعكها (‪ . )rubbing‬وظاهرة الكهرباء‬
‫االستاتيكية جاءت من القوى الكهربية التي تحدث بين الشحنات المختلفة‪ .‬وتنشأ الكهرباء الساكنة بسبب‬
‫تجمع إلكترونات أو غيابها في منطقة ما‪ ،‬وهي ظاهرة طبيعية‪ ،‬ولكن تكمن المشكلة في تجمع الشحنات على‬
‫جسم ما للحد الذي يشكل انتقالها إلى جسم آخر حدوث ش اررة كهربية‪.‬‬
‫عند تحرك هذه الشحنات يحصل سريان لحظى للتيار الكهربي‪ ،‬كما تحصل ش اررة كهربية عند تحرك الشحنات‬
‫من موقع إلى آخر عبر الجو‪ ،‬أي عندما تقفز تلك الشحنات من جسم ذو كمية عالية من الشحنات إلى‬
‫الجسم اآلخر ذو شحنات أقل‪.‬‬
‫يمكن مالحظة هذه الظاهرة يوميا عند خلع المالبس المصنعة من النايلون أو البوليستر في غرفة مظلمة‬
‫ليال فسنالحظ ظهور شرر وصوت لفرقعات بسيطة وهذا نتيجة النتقال الشحنات الكهربية‪ .‬كذلك يمكن‬
‫مالحظة هذه الظاهرة عند تقريب ذراعنا من شاشة التلفاز فسنالحظ وقوف شعر اليد وانجذابه إلى شاشة‬
‫التلفاز‪.‬‬
‫وتشكل هذه الظاهرة مشكلة كبيرة في الصناعة والمعامل وخصوصا في الصناعة النفطية والغازية مثال‪ ،‬فإن‬
‫انتقال الشحنات قد يسبب ش اررة قد تكون كافية الشتعال الغازات واألبخرة المتواجدة بالموقع‪.‬‬
‫وتجاوز مشاكل هذه الظاهرة بسيط في ظاهره وهو جعل كافة األجسام متعادلة بحيث ال تتجمع الشحنات‬
‫عليها‪ ،‬وبالتالي لن يكون هناك تجمع للشحنات على جسم ما يفوق ما هو متجمع على الجسم اآلخر‪ .‬و لذا‬
‫فمن المهم ربط جميع األجسام المعدنية في المعمل مع بعضها‪ ،‬وربطها مع األرض من خالل نظام للتأريض‬
‫بهدف تفريق كل الشحنات الكهربية المتجمعة إلى األرض‪.‬‬
‫ومن الجدير بالذكر أن الكهربية الساكنة (االستاتيكية) تستقر على سطوح األجسام دائما وذلك ألن الشحنات‬
‫المتولدة على الجسم تكون من نوع واحد ونتيجة لذلك تنشأ قوى تنافر فيما بينها فتحاول أن تأخذ أقصى‬
‫مسافة فيما بينها فتتجه إلى الخارج‪ .‬وعلى هذا األساس ال يصاب ركاب الطائرة بالصاعقة عند مرورهم من‬
‫خالل سحب مشحونة ألن الشحنات تستقر على سطح الطائرة وال تدخل إلى الداخل‪.‬‬
‫‪443‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وتكون ظاهرة الكهروستاتيكية ملحوظة أكثر في الشتاء حينما يكون الهواء جافا‪ ،‬أما في الصيف فالهواء يكون‬
‫عالي الرطوبة فال تلحظ ظواهر الكهرباء الساكنة‪ .‬ألن الماء يساعد في انتقال اإللكترونات بعيدا عن جسمك‬
‫وبذلك ال تتكون شحنة عالية عليه وتشكل خط ار عليك‪.‬‬
‫‪ 1 - 3 - 6‬متسلسلة الرتيبو الكرتيك ‪:‬‬
‫عندما تدلك مادتين مختلفتين ببعضهما فمن منهما ستصبح موجبة ومن ستصبح سالبة؟؟‪.‬‬
‫لقد رتب العلماء المواد حسب قدرتها على االحتفاظ بإلكتروناتها أو لخسارتها‪ .‬هذا الترتيب أطلق عليه‬
‫(متسلسلة التريبو الكتريك)‪ ،‬وعموما‪ ،‬إذا دلكت مادتين معا‪ ،‬فإن المادة التي تكون أقرب إلى أعلى السلسلة‬
‫تفقد إلكترونات وتصبح موجبة والمادة التي في أسفلها تكتسب اإللكترونات وتصبح سالبة‪ .‬ومتسلسلة التريبو‬
‫الكتريك هى ‪:‬‬
‫‪-1‬اليد‬
‫‪-2‬الزجاج‬
‫‪-3‬الشعر‬
‫‪-4‬النايلون‬
‫‪-5‬الصوف‬
‫‪-6‬الفرو‬
‫‪-7‬الحرير‬
‫‪-8‬الورق‬
‫‪-9‬القطن‬
‫‪-10‬المطاط‬
‫‪-11‬البوليستر‬
‫‪ -12‬البالستيك‪.‬‬
‫‪4-6‬‬
‫أساسيات التأريض وأهميته‬
‫قد يش ـ ـ ـ ـ ــعر الش ـ ـ ـ ـ ــخص العادي بعدم وجود أى تأثير لألرض ـ ـ ـ ـ ــي على المنظومات الكهربية أو األجهزة أثناء‬
‫الظروف الطبيعية للتشـ ــغيل‪ ،‬مما يعطي انطباعا خاطئا بأنه من الممكن فص ـ ــل األرضـ ـ ـي بدون أي تأثيرات‬
‫سلبية‪ ،‬ونتيجة ذلك يبدو (ظاهريا فقط) بأن موضوع التأريض الجيد ليس ذا أهمية‪.‬‬
‫والحقيقة أن التأريض نوعان كما ذكرنا في المقدمة ‪:‬‬
‫فالنون األول وهو اللل ‪ Power Earthing‬ال يظهر تأثيره لغير المتخصص‪ ،‬ففى شكل ‪ 8-6‬لو أن نقطة‬
‫التأريض أصــابها الصــدأ مثال وصــارت مفصــولة فلن يشــعر أحد بهذه المشــكلة حتى يحدث عطل ويكتشــف‬
‫مهندس الوقاية أن جهاز الوقاية لم يعمل‪.‬‬
‫‪444‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪Relay‬‬
‫شكل ‪8-6‬‬
‫أيض ــا‪ ،‬فإن اس ــتخدام ش ــبكة أرض ــية ذات مقاومة كهربية منخفض ــة قدر اإلمكان س ــيؤدى إلى سـ ـريان تيارات‬
‫األعطال خالل هذه الشـ ـ ـ ــبكة بقيم محسـ ـ ـ ــوسـ ـ ـ ــة عند حدوث ‪ Short‬للدائرة الكهربية مع األرض‪ ،‬وهو هدف‬
‫نس ـ ـ ـ ــعى إليه‪ ،‬فكلما كان تيار العطل أكبر من التيار الطبيعي كلما كان من الس ـ ـ ـ ــهل على أجهزة الوقاية أن‬
‫تكتش ـ ـ ــفه‪ ،‬وبالتالي تقوم بقطع التيار بس ـ ـ ــرعة عن الجزء الذى به عطل‪ ،‬أي عزله عن األجزاء الس ـ ـ ــليمة من‬
‫الـدائرة الكهربيـة ((‪ clearing fault‬خالل وقـت قص ـ ـ ـ ـ ـ ــير جـدا‪ ،‬وبـذلـك تتوفر الحمـايـة الكـافيـة لألجهزة من‬
‫األعطال‪ .‬وهذا بالطبع ال يشعر به اإلنسان العادى‪.‬‬
‫أما النون الثانى وهو اللللللللللللللللل ‪ ،Safety Earthing‬فالمشكلة فيه أعقد‪ ،‬ألنه لو تم فصل موصل التأريض‬
‫فسـ ـ ـ ــيسـ ـ ـ ــتمر الجهاز في العمل مما يعطى انطباعا خاطئا بأن التأريض غير مهم ‪ .‬والصـ ـ ـ ــحيح أن الجهاز‬
‫ســيتمر في العمل لكن لو حدث أن تس ـريب داخلى وأصــبح جســم الجهاز مكهربا فعندها ســيعلم الجميع قيمة‬
‫منظومة األرضى‪.‬‬
‫ويجب أن يكون واضحا أن هناك أهداف أخرى تتحقق من التأريض السليم بخالف حماية األفراد المتعاملين‬
‫مع المعدات الكهربية‪ ،‬منها تقليل فر‬
‫حدوث الحرائق‪ ،‬فالذى قد يغيب عن البعض أن كثي ار من الحرائق‬
‫يرجع السـ ـ ـ ــبب الرئيسـ ـ ـ ــي فيها إلى عيوب فى نظام األرض ـ ـ ـ ـي‪ ،‬أو عدم وجوده أصـ ـ ـ ــال‪ .‬وبعض الحرائق فى‬
‫المنش ت الصناعية يرجع السبب الرئيسي فيها إلى تراكم شحنات استاتيكية‪ ،‬والتى قد تنشا مثال نتيجة دوران‬
‫س ـ ـ ـ ـ ـ ــير مطــاط بين بكرتين معــدنيتين‪ ،‬ويؤدى تراكم هــذه الش ـ ـ ـ ـ ـ ــحنــات فى النهــايــة إلى حــدوث تفريق كهربى‬
‫حررة عالية كافية إلش ـ ـ ـ ـ ـ ــعال حريق‪ ،‬ما لم يتم تأريض هذه البكرات‪ .‬كما أن‬
‫‪ Electric Discharge‬ذي ا‬
‫الصـ ـ ـ ـ ـواعق البرقية (‪ )lightning‬يمكن أن تؤدى إلى حرائق ما لم يكن هناك نظام حماية س ـ ـ ـ ــليم‪ .‬وكل هذه‬
‫المشاكل يمكن تجنبها باعتماد نظام تأريض مناسب‪.‬‬
‫‪445‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ 1 - 4 - 6‬الفرق بني الــ ‪ Neutral‬وبني الـــ ‪Ground‬‬
‫البد من أن يفرق القارئ بين خط األرضـي ‪ ،Ground‬وخط التعادل ‪ ،Neutral‬فخط الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Neutral‬يعود‬
‫خالله التيار الطبيعي إلى المصـ ـ ـ ــدر كما في شـ ـ ـ ــكل ‪ ،)A( 9-6‬أما خط األرض ـ ـ ـ ـي – إن وجد ‪ -‬فإن تيار‬
‫العطل و نقصد بالطبع الـ ـ ‪ Ground Faults‬سيعود من خالله للمصدر كما في شكل ‪.)B( 9-6‬‬
‫فإن لم يكن هناك خط أرضي فإن تيار العطل سيسلك أقصر مسار من خالل تربة األرض حتى يرجع إلى‬
‫المصـ ــدر كما فى شـ ــكل ‪ ،)C( 9-6‬وعندها سـ ــيتوقف قيمة تيار العطل على مقاومة كتلة األرض التى مر‬
‫خاللها تيار العطل‪ ،‬فهى يمكن أن تكون ذات مقاومة منخفض ـ ـ ـ ــة جدا إذا كانت رطبة وتحتوى على أمالح‪،‬‬
‫فعندها ستصبح األرض وكأنها موصل تماما‪.‬‬
‫لكن ماذا لو كانت كتلة األرض فى هذه المنطقة ذات مقاومة عالية جدا ؟ وماذا لو كان مص ـ ـ ـ ـ ـ ــدر التغذية‬
‫نفسـ ـ ـ ـ ـ ــه غير مؤرض؟ عندها سـ ـ ـ ـ ـ ــنعتبر المنظومة معزولة ‪ ،Isolated System‬وهنا لن يكون هناك تيار‬
‫للعطل أص ـ ـ ـ ـ ــال كما فى ش ـ ـ ـ ـ ــكل ‪ )D( 9-6‬وبالطبع فعدم مرور تيار للعطل ال يعنى أن هذا النظام األخير‬
‫أفضــل من غيره‪ ،‬بل العكس هو الصــحيح‪ ،‬حيث ســيترتب على عدم وجود مســار لمرور تيار العطل حدوث‬
‫ارتفاع فى جهد جسم المعدات إلى قيم خطيرة‪.‬‬
‫‪ILoad‬‬
‫‪A‬‬
‫‪B‬‬
‫‪Neutral‬‬
‫‪Neutral‬‬
‫‪IF‬‬
‫‪C‬‬
‫‪D‬‬
‫‪Neutral‬‬
‫‪Earth‬‬
‫‪IF‬‬
‫شكل ‪9-6‬‬
‫‪446‬‬
‫‪Neutral‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ 2 - 4 - 6‬ماهي األرض ؟‬
‫نستخدم هذا المصطلح كثي ار ‪ " :‬األرض"‪ ،‬فما هى األرض؟‬
‫األرض التى مقاومتها صفر غير موجودة عمليا‪ ،‬ولكن األرض المنخفضة المقاومة هى الجزء الذى به مياه‬
‫جوفية‪ ،‬وليس بالض ـ ـ ـ ـ ـ ــرورة أن تكون أنها ار تحت األرض بل يكفى أن تكون األرض رطبة وبها أمالح حتى‬
‫نطلق عليها لفظ األرض كهربيا‪.‬‬
‫وقد يتداءل البعض ‪:‬‬
‫‪ -1‬ما هي شحنة األرض بمعني هل هي موجبة الشحنة أم سالبة الشحنة ؟‬
‫‪ -2‬هل األرض تبتلع أى شحنات؟‪ ،‬بمعني أن التيار يتسرب فيها مثل تيار الصواعق أم هي مثل‬
‫السلك (مقاومته من‪ 1‬إلى ‪ 5‬أوم) يرجع التيار من خاللها؟‬
‫‪ -3‬أين الدائرة المغلقة التى يجب أن يمر فيها التيار الكهربي فى حالة ظاهرة الصواعق مثال؟‬
‫بالنسبة للسؤال األول فاألرض شحنتها سالبة لكن الغالف الجوى شحنته موجبة (مثل ‪spherical‬‬
‫‪ ،(capacitor‬و بالتالى األرض ككل متعادلة الشحنة‪ ،‬ووجود هذا االختالف فى الشحنات هو السبب فى‬
‫تكون ما يعرف بالمجال الكهربى لألرض‪ ،‬لكن المهم فى هذه الجزئية أن األرض أكبر من أن يؤثر فيها أى‬
‫شحنات فال يتغير جهدها ويظل جهد األرض يساوى صفر‪.‬‬
‫أما السؤال الثاني والثالث فمرتبطين ببعضهما البعض‪ .‬وبداية يجب أن نفرق بين نوعين من الكهرباء ‪:‬‬
‫الكهرباء الساكنة والكهرباء الديناميكية‪ .‬فالقوانين التى درسناها وعرفنا منها أن التيار يسير فى دائرة مغلقة‬
‫تنطبق فقط على النوع الثاني وال تنطبق على الكهرباء الساكنة‪ .‬ألنه فى حالة الكهرباء الساكنة فالشحنات‬
‫تنتقل من جسم آلخر وال تحتاج لهذا المسار المغلق‪ ،‬ومن ثم يمكن اآلن فهم مسار تيار الصواعق فالشحنات‬
‫فيه تنتقل من السحب إلى األرض لكن جسم األرض ضخم فال يتأثر بهذه الشحنات وال يتغير جهد األرض‬
‫ويظل نظريا يساوى صفر‪.‬‬
‫أما فى حالة الكهرباء المتحركة مثل التيار المتولد من مولد كهربى فاألرض بالنسبة له هى سلك ذو مقاومة‬
‫منخفضة حسب نوعية التربة‪ ،‬والتيار يمر فيها ليكمل الدائرة‪ ،‬بشرط أن يكون المولد نفسه مؤرض‬
‫‪.Grounded‬‬
‫‪447‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ 3 - 4 - 6‬اجملال املغناطيسي لألرض‬
‫األرض هي الوحيدة من الكواكب الصــخرية في النظام الشــمســي التي تملك مجاال مغناطيســيا‪ .‬ولهذا المجال‬
‫المغناطيســي أهمية كبيرة للحياة على األرض‪ ،‬وذلك ألن الرياح الشــمســية تســبب ت كل الغالف الجوي (وهذا‬
‫ما يحدث في بقية الكواكب الصــخرية في النظام الشــمســي‪ ،‬حيث ت كل جزء كبير من أغلفتها الجوية)‪ .‬بينما‬
‫يع مل المجال المغناطيس ــي لألرض على حمايتها من الرياح الش ــمس ــية ويمنع وص ــولها إلى الغالف الجوي‪.‬‬
‫إضافة إلى ذلك‪ ،‬لوال المجال المغناطيسي لما وجد اختراع البوصلة (ألن البوصلة تتجه نحو القطب الشمالي‬
‫المغناطيسـ ـ ـ ـ ـ ــي لألرض)‪ ،‬والتي كانت لها أهمية كبيرة عبر العصـ ـ ـ ـ ـ ــور في معرفة االتجاهات أثناء السـ ـ ـ ـ ـ ــفر‬
‫والترحال‪.‬‬
‫‪5-6‬‬
‫مكونات نظام التأريض‬
‫يمكن الحصـ ــول على أرضـ ــي مناسـ ــب للدور السـ ــكنية مثال باسـ ــتخدام إلكترود معدني ‪ Electrode‬واحد أو‬
‫أكثر‪ ،‬يدفن في التربة لغرض تحقيق التماس مع كتلة األرض‪ .‬وتتوفر هذه القضـ ـ ـ ــبان المعدنية على شـ ـ ـ ــكل‬
‫مواس ـ ـ ــير مس ـ ـ ــتديرة يمكن ربطها ببعض ـ ـ ــها البعض لغرض الحص ـ ـ ــول على ‪ Electrode‬بالطول المطلوب‪،‬‬
‫وتغرز في األرض ‪ driven in ground‬للوص ـ ـ ــول إلى طبقات األرض ذات المقاومة النوعية المنخفض ـ ـ ــة‬
‫‪ ،Low Resistivity‬وبالتالي الحصول على مقاومة أرضية منخفضة‪.‬‬
‫ومن هنا يمكن أن نقول أن منظومة األرضي فى صورتها البسيطة تتك ــــــــــــــــــــــ ـــــ ـــــ ـــــون كما فى شكل ‪10-6‬‬
‫من‪:‬‬
‫‪-1‬‬
‫تربة لها مقاومة نوعية ‪ Resistivity‬مناسبة‪.‬‬
‫‪-2‬‬
‫اإللكترود ‪ Earth Rod‬المدفون لعمق مناسب‪.‬‬
‫‪-3‬‬
‫وصــلة األرض ـي ‪ ،Earthing Lead‬أو موصــالت التأريض التى تصــل بين اإللكترود وبين‬
‫األجسام المراد تأريضها‪.‬‬
‫‪448‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪10-6‬‬
‫وتظهر عالقة هذه المكونات ببقية المنظومة الكهربية فى ش ــكل ‪ .11-6‬حيث يظهر لدينا عنص ــر مهم هو‬
‫)‪ Main Earthing Terminal (MET‬وهو يعتبر موزع األرضـ ـ ـي الرئيسـ ــي‪ ،‬فهو عبارة عن ‪،Bus Bar‬‬
‫‪ BB‬تخرج منه موصالت الوقاية ‪:Protective Conductors‬‬
‫‪ -4‬إلى ‪ BB‬األرضي فى كافة لوحات التوزيع الفرعية والعمومية‪.‬‬
‫‪ -5‬ويخرج منه كذلك موصالت الوقاية إلى كافة األجسام المعدنية القريبة والتى ال تحمل تيا ار‬
‫أص ـ ـ ـ ـ ــال (مواس ـ ـ ـ ـ ــير الغاز ‪ /‬المياه‪ ،‬الش ـ ـ ـ ـ ــبابيك ‪ /‬األبواب المعدنية إلخ) وهى التى تعرف‬
‫بـموصالت الجهد المتساوى ‪.Equi Potential Conductors‬‬
‫ويتصل الـ ـ ـ ـ ‪ MET‬بإلكترود التأريض بواسطة موصل التأريض ‪ ،Conductors Earthing‬ومن هنا وجب‬
‫التمييز بين موصـ ــالت الوقاية وموصـ ــالت التأريض‪ .‬فاألولى تتصـ ــل باألجسـ ــام المراد تأريضـ ــها وبموص ـ ـل‬
‫التأريض في اللوحات‪ ،‬والثانية تتصل من جهة بالـ ـ ‪ ،MET‬ومن جهة أخرى بشبكة األرضي‪.‬‬
‫‪449‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪/‬‬
‫)‬
‫‪( ..‬‬
‫‪MET‬‬
‫‪/‬‬
‫شكل ‪11-6‬‬
‫وتتأثر قيمة مقاومة األرضي التى نحصل عليها بعدة عوامل من أهمها‪:‬‬
‫• مقاومة األرض التى تدفن فيها اإللكترودات‪.‬‬
‫• نسبة الرطوبة فى التربة‪.‬‬
‫• عدد إلكترودات التأريض‪.‬‬
‫• عمق الدفن‪.‬‬
‫‪ 1 - 5 - 6‬الرتبة‬
‫يجب أن تكون األرض مناس ــبة من حيث انخفاض المقاومة النوعية للتربة (‪ ،)Resistivity Soil‬و إمكانية‬
‫وضع إلكترودات التأريض‪ .‬والجدول ‪ 3-6‬يعطى قيم تقريبية للمقاومة النوعية ألشهر أنواع التربة‪.‬‬
‫‪450‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الحظ أن قيمة المقاومة النوعية للتربة ليسـ ـ ـ ـ ــت قيمة محددة بل تتغير أحيانا فى مدى واسـ ـ ـ ـ ــع‪ ،‬حيث تتوقف‬
‫مقاومة التربة على نوعية وكمية األمالح بها‪ ،‬ومس ـ ــامية حبيباتها‪ ،‬وكذلك نس ـ ــبة الرطوبة‪ ،‬وهو عامل ش ـ ــديد‬
‫التأثير على قيمة المقاومة األرضـ ـية‪ ،‬فإلكترودات التأريض معرض ــة لمرور تيارات القص ــر ش ــديدة االرتفاع‪،‬‬
‫ومن ثم فيمكن أن تس ـ ـ ـ ـ ـ ــخن لدرجة عالية تبخر رطوبة التربة‪ ،‬بل ربما تظهر بعض األبخرة إذا كانت مدة‬
‫القصـ ـ ــر طويلة نسـ ـ ــبيا‪ ،‬وهنا تظهر المشـ ـ ــكلة األكبر وهى ارتفاع قيمة مقاومة األرض ـ ـ ـي لقيم خطيرة‪ .‬ولمنع‬
‫حدوث ذلك يجب أال يزيد قيمة تيار القصــر لكل متر من طول اإللكترود عن القيمة المحســوبة من المعادلة‬
‫التالية ‪:‬‬
‫‪...........................6 − 3‬‬
‫‪34800  d  L‬‬
‫‪t‬‬
‫=‪I‬‬
‫حيث ‪ d‬هو قطر اإللكترود‪ ،‬و ‪ L‬طول اإللكترود‪ ،‬و‪ t‬زمن مرور تيار القصر‪.‬‬
‫فإذا كانت المقاومة النوعية للتربة عالية ‪ ، ‬و المس ـ ـ ـ ـ ـ ــاحة محدودة‪ ،‬وإمكانية دفع اإللكترودات إلى أعماق‬
‫كبيرة غير ممكنــة لوجود طبقــا ت س ـ ـ ـ ـ ـ ــفليــة ص ـ ـ ـ ـ ـ ــخريــة مثال ففي هــذه الحــالــة يمكن عالج التربــة المحيطــة‬
‫باإللكترودات كيميائيا لتقليل مقاومة التربة‪ ،‬و يتم ذلك إما باسـ ــتخدام ملح كبريتات المغنيسـ ــيوم‪ ،‬أو كبريتات‬
‫النحاس‪ ،‬أو الفحم‪ ،‬أو ملح كلوريد الصوديوم " الملح العادي"‪ ،‬أو إضافة برادة الحديد‪.‬‬
‫ويتم ذلك بعمل حفرة مجاورة إللكترود التأريض (ش ــــكل ‪ )12-6‬وتبعد عنه مسافة ال تزيد عن ‪ 10‬س ـــــــــم‬
‫(‪ ،)10 in‬وتمأل بأحد األمالح السـ ـ ـ ــابقة حتى منسـ ـ ـ ــوب ‪ 30‬سـ ـ ـ ــم (‪ 1‬قدم) من سـ ـ ـ ــطح األرض‪ .‬كما يمكن‬
‫كأسلوب آخر عمل خندق محيط باإللكترود بحيث ال يقل قطره عن ‪ 45‬سم‪ ،‬وبعمق ‪ 30‬سم‪ ،‬ويمأل بالمادة‬
‫الكيميائية‪ ،‬على أال يكون هناك اتص ـ ـ ــال مباش ـ ـ ــر بين المواد الكيميائية واإللكترود حتى ال يتس ـ ـ ــبب ذلك فى‬
‫‪451‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫تكوين طبقة صـ ـ ـ ـ ـ ــدأ‪ .‬ويفضـ ـ ـ ـ ـ ــل أال تقل كمية الملح عن ‪ 20‬كجم‪ ،‬ويتم غمرها بالماء فى بادئ األمر حتى‬
‫تتسـ ـ ـ ـ ـ ــرب فى التربة المحيطة ثم تقوم مياه األمطار بهذه المهمة فيما بعد‪ .‬و رغم أن كبريتات المغنيسـ ـ ـ ـ ـ ــيوم‬
‫أفض ـ ـ ــل من حيث (الت كل) الكيميائي إال أن كلوريد الص ـ ـ ــوديوم أرخص بكثير و يفي بالغرض‪ ،‬خاص ـ ـ ــة إذا‬
‫وضع في خندق يحيط باإللكترود‪.‬‬
‫شكل ‪12-6‬‬
‫و من الواض ـ ــح أن هذه الطريقة لتقليل مقاومة األرض هي طريقة مؤقتة نظ ار الختفاء الملح تدريجيا بس ـ ــبب‬
‫سقوط األمطار و الصرف الطبيعي‪ ،‬و لذلك يجب تجديد شحنة الملح كل عامين على األكثر – طبقا لكمية‬
‫المطر و مسامية األرض‪.‬‬
‫و إذا كان عنصر المتابعة و الصيانة غير متوفر فيفضل عدم استخدام هذه الطريقة مهما كانت اقتصادية‪،‬‬
‫ويجــب فى هــذه الحــالــة اللجوء إلى الطرق األخرى لخفض المقــاوم ـة مثــل زيــادة عــدد اإللكترودات أو عمــل‬
‫شبكة تأريض ‪( Grid‬حصيرة)‪.‬‬
‫وهذه الحصـ ــيرة )‪ )Mesh‬تكون مكونة من مجموعة من اإللكترودات نحاسـ ــية مدفونة‪ ،‬وتترك مسـ ــافة تتراوح‬
‫بين ‪ 3‬و‪ 5‬متر بين كل إلكترود واآلخر‪ ،‬ثم توصل جميع هذه اإللكترودات بشبكة من كابالت نحاسية جيدة‬
‫اللحام فى جميع التقاطعات‪ .‬ويكون الش ـ ـ ـ ـ ـ ــكل النهائى كما فى ش ـ ـ ـ ـ ـ ــكل ‪( .13-6‬الحظ أن أس ـ ـ ـ ـ ـ ــلوب الربط‬
‫المستخدم فى شكل ‪ 13-6‬هو الربط الميكانيكى‪ ،‬ويمكن استبداله بنظام لحام البارود‪).‬‬
‫‪452‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪13-6‬‬
‫‪ 2 - 5 - 6‬إلكرتود التأريض‬
‫إلكترودات التأريض هى القض ـ ـ ـ ـ ـ ــبان المعدنية التى تدفن فى األرض ويتم الحقا توصـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ يل األجهزة المراد‬
‫تأريض ـ ـ ـ ـ ــها بها من خالل "وص ـ ـ ـ ـ ــلة األرضـ ـ ـ ـ ـ ـي"‪ .‬وتعتبر القض ـ ـ ـ ـ ــبان ال أرس ـ ـ ـ ـ ــية المدفونة باألرض ‪Driven‬‬
‫‪ Electrodes‬أنس ــب وأرخص أنواع اإللكترودات‪ ،‬حيث يتم دفعها لمس ــافة ال تقل عن ثالثة أمتار فى عمق‬
‫األرض‪ ،‬ثم يتم توصيل وصلة األرضي بطرفها كما في شكل ‪.14-6‬‬
‫‪453‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وغالبا يكون اإللكترود من النحاس‪ ،‬و من الص ـ ـ ـ ـ ـ ــعب أن يكون اإللكترود ذو الثالثة أمتار مكونا من قطعة‬
‫واحدة بل غالبا يكون من أجزاء ذات طول قياس ـ ـ ـ ـ ــى‪ ،‬ثم يتم عمل ربط ‪ Coupling‬بينها للوص ـ ـ ـ ـ ــول للطول‬
‫المطلوب‪ .‬مع مالحظة أن مقاومة األرضي ال تتأثر كثي ار بقطر اإللكترود لكنها تتأثر أساسا بطوله‪.‬‬
‫شكل ‪14-6‬‬
‫فإن وجدت صـ ــخور مثال قريبة من سـ ــطح األرض وتعذر دفع اإللكترود أرسـ ــيا فإنه يمكن اسـ ــتخدام ش ـ ـرائح‬
‫معدنية قص ـ ـ ــيرة تس ـ ـ ــمى إلكترودات س ـ ـ ــطحية‪ ،‬حيث تدفن أفقيا على عمق حوالى متر‪ ،‬وتأخذ أحيانا ش ـ ـ ــكل‬
‫النجمة أو الزاوية أو حتى خطوط مســتقيمة وتتصــل ببعضــها البعض كما فى شــكل ‪ ،15-6‬ومن ثم تتصــل‬
‫بال ـ ‪ MET‬الخاصة باألرضي في المبنى‪.‬‬
‫شكل ‪15-6‬‬
‫‪454‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ويمكن أيضــا أن يدفن ش ـريط من الصــلب متصــل (مقطعه ‪ )4 x 25 mm²:‬داخل أســاس المبنى‪ ،‬على أن‬
‫يبرز من هذا الشريط طرف توصل به الحقا أسالك األرضي المتصلة باللوحة الرئيسية‪ .‬ويفضل أن يتصل‬
‫هذا الشريط ليس فقط بالكمرات الخارجية ألساس المبنى‪ ،‬بل بكل الكمرات الداخلية والخارجية‪.‬‬
‫بمعنى أن نس ـ ـ ـ ــتخدم اإللكترودات الموجودة بص ـ ـ ـ ــورة طبيعية فى إنش ـ ـ ـ ــاءات المبنى مثل حديد التس ـ ـ ـ ــليح فى‬
‫األســاســات الخرســانية من أجل زيادة كفاءة شــبكة األرضــي‪ ،‬وذلك أثناء عمل الهيكل الخرســانى ألســاســات‬
‫المبنى‪ ،‬حيث يتم عمل توص ـ ــيل جيد بين أحد قض ـ ــبان التس ـ ــليح وبين موص ـ ــل األرض ـ ــي العمومى للمبنى‪،‬‬
‫فتصبح وكأننا وضعنا مجموعة إلكترودات أخرى على التوازى مع اإللكترود األصلى (شكل ‪. )16-6‬‬
‫شكل ‪16-6‬‬
‫هل يمكن استخدام ماسورة مياه بدال من إلكترو األرضي ؟‪.‬‬
‫هذا األســلوب يمكن أن يكون مقبوال بشــروط منها أن تكون الماســورة من مادة جيدة التوصــيل للكهرباء‪ ،‬وأن‬
‫تكون الماســورة جيدة االتصــال بين أجزائها فال يوجد عداد قياس مثال من مادة غير جيدة التوصــيل للكهرباء‬
‫يقطع اتصـ ـ ــال الماسـ ـ ــورة‪ .‬مع مالحظة أن هذا األســ ــلوب ال يعتمد على وجود مياه داخل ماســ ــورة المياه بل‬
‫يعتمد فقط على جودة توصــيل الماســورة نفســها للكهرباء‪ .‬فإذا تحققت هذه الشــروط فإن هذا األســلوب يصــبح‬
‫مشابه تماما الستخدام اإللكترود العادى‪.‬‬
‫أما إذا اختل أحد هذه الشـ ــروط فسـ ــتعتبر الجهاز المتصـ ــل بهذه الماسـ ــورة غير مؤرض‪ ،‬وبالتالى فإذا حدث‬
‫‪ Short‬داخل الجهاز فإن التيار المتس ــرب من الدائرة الكهربية س ــيفض ــل هذه المرة أن يمر من خالل جس ــم‬
‫اإلنســان ألنه أقل مقاومة من الماســورة‪ ،‬أو على األقل ســيتوزع التيار بين المســارين بنســبة ما قد تكون كافية‬
‫‪455‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫أن يتعرض هذا الش ــخص لص ــدمة كهربية وقد تس ــبب له مجرد رعش ــة‪ ،‬وهذا ما يحدث بالفعل لبعض الناس‬
‫حين يشعرون برعشة كهربية عند مالمستهم لصنبور المياه‪.‬‬
‫‪ 3 - 5 - 6‬موصالت التأريض ‪Earthing Leads‬‬
‫في أغلب األحيان تكون موصـ ـ ـ ــالت التأريض عبارة عن ش ـ ـ ـ ـريط نحاسـ ـ ـ ــي ‪ Cu Tape‬ذو مقطع فى حدود‬
‫‪ ،2.5 x 25 mm²‬وذلك لربط الجهاز المراد تأريضـ ـ ــه بإلكترود األرض ـ ـ ـي‪ .‬أما في حالة ربط اإللكترودات‬
‫المدفونة أرس ـ ــيا ببعض ـ ــها البعض فغالبا نس ـ ــتخدم كابالت نحاس ـ ــية مدفونة في األرض‪ .‬و يفض ـ ــل أن تكون‬
‫كابالت موص ـ ـ ـ ـ ـ ــالت التـأريض من النحـاس نظ ار لمقـاومتـه الكبيرة للتحـات ‪ ،Erosion‬أو التـ كل الكيميـائي‬
‫‪( Chemical Corrosion‬الفرق بينهما هو أن التحات ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Erosion‬ظاهرة فيزيقية طبيعية نتيجة عوامل‬
‫التعرية‪ ،‬أما ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Corrosion‬فهو عملية كيميائية تتحول فيها المادة لمادة أخرى ونسميها غالبا الصدأ)‪.‬‬
‫الحظ أنه إذا كان الكابل غير معزول فإنه قد يتس ـ ـ ــبب في ت كل معادن أخرى مدفونة في األرض بجواره إذا‬
‫كانت هذه المعادن تسبقه فى الترتيب داخل الجدول الدورى (أنودية المعدن المجاور أعلى من النحاس) ‪ ،‬و‬
‫لكن إذا كان الكابل قصـ ـ ــي ار أو مدفونا بقرب سـ ـ ــطح األرض و في تربة جافة و لها مقاومة عالية فإنه يمكن‬
‫إهمال الت كل‪.‬‬
‫أما إذا كان الكابل طويال و باألخص إذا كان مدفونا في أرض رطبة و لها مقاومة صـ ــغيرة فيسـ ــتحسـ ــن في‬
‫هذه الحاالت اسـ ـ ـ ـ ــتخدام كابل من النحاس عليه طبقة صـ ـ ـ ـ ــامدة للماء‪ .‬و ال يجوز في أي حال من األحوال‬
‫اس ـ ـ ـ ـ ــتخدام موص ـ ـ ـ ـ ــالت من األلومنيوم أو أي معدن آخر له أنودية مرتفعة‪ ،‬ألن المعدن ذو األنودية العالية‬
‫سيت كل كما سيتم شرحه تفصيال فى الـ ـ ‪ Section‬التالى‪.‬‬
‫‪ 4 - 5 - 6‬تأثري التآكل الكيميائي ( ‪ ) Corrosion‬على موصالت التأريض‬
‫فمن المعروف إنه إذا تواجد معدنان مختلفان و منفصــ ــالن في وســ ــط رطب‪ ،‬أو تواجدت وصـ ـ ــلة من هذين‬
‫المعــدنين في مكــان رطــب فـإنــه مع مرور الوقــت يحــدث ت ـ كــل ألحــدهمــا‪ ،‬و السـ ـ ـ ـ ـ ـ ـبــب في ذلــك هو الفعــل‬
‫اإلليكتروني الذي يؤدي إلى ت كل ‪ Corrosion‬المعدن األكثر أنودية‪.‬‬
‫و يبين الجــدول ‪ 4-6‬الترتيــب الجلفــاني ‪ Galvanic Series‬لعــدد من المعــادن‪ ،‬و يعتبر المعــدن أكثر‬
‫أنودية من معدن آخر إذا كان يسـ ـ ـ ـ ـ ــبقه فى الترتيب‪ ،‬فمثال الصـ ـ ـ ـ ـ ــلب المجلفن ‪ Galvanized Steal‬أكثر‬
‫أنودية من النحاس (فرق الجهد بينهما هو (‪ 0.8‬فولت) ولكن النحاس أكثر أنودية من الذهب (فرق الجهد‬
‫بينهما هو (‪ 0.4‬فولت)‪.‬‬
‫‪456‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫جدول ‪ : 4-6‬أنودية بعض المعادن‬
‫المعدن‬
‫الجهد الجلفانى (فولت)‬
‫صلب‪/‬حديد مجلفن‬
‫‪-1.05‬‬
‫ألومنيوم‬
‫‪-0.75‬‬
‫الصلب الذى ال يصدأ‬
‫‪-0.6‬‬
‫الرصا‬
‫‪-0.55‬‬
‫النحاس‬
‫‪-0.25‬‬
‫الفضة‬
‫‪0.0‬‬
‫الكربون‬
‫‪+0.1‬‬
‫الذهب‪/‬البالتين‬
‫‪+0.15‬‬
‫على ســبيل المثال‪ ،‬إذا تواجدت ماســورة من الصــلب المجلفن مدفونة بجوار إلكترود تأريض من النحاس فإن‬
‫ذلك يؤدى إلى ت كل الماسـ ـ ــورة الصـ ـ ــلب وال يصـ ـ ــاب النحاس بأى ضـ ـ ــرر‪ ،‬و لكن قد يتكون حوله طبقة من‬
‫األمالح نتيجــة للفعــل اإللكتروليتى‪ .‬ويعتمــد معــدل التـ كــل الكيميــائى ‪ Chemical Corrosion‬على الفرق‬
‫فى الجهد الجلفانى بين المعدنين‪ ،‬كما أن معدل تآكل المعدن األكثر أنو ية يتناسلللللللب طر يا مع مدلللللللاحة‬
‫الكاثو وعكديا مع مداحة األنو ‪.‬‬
‫الحظ أن الذهب هو ســيد المعادن ألن أنوديته منخفضــة جدا‪ ،‬وبالتالى ال يمكن أن يت كل إذا وضــع بالقرب‬
‫من أى معدن‪ .‬الحظ كذلك أن النحاس متأخر نس ـ ـ ـ ـ ـ ــبيا فى الترتيب لذا فمقاومته للت كل عالية‪ ،‬ولهذا نجد‬
‫أوانى قدماء المصـ ـ ـريين النحاس ـ ــية باقية فى قبورهم رغم مرور آالف الس ـ ــنين‪ ،‬وبالطبع فالقطع الذهبية باقية‬
‫لنفس السبب‪.‬‬
‫أما إذا كان هناك ضرورة لوجود وصلة تأريض مكونة من معدنين مختلفين فيجب مراعاة النقاط التالية ‪:‬‬
‫يجب أيضا أن تكون الوصلة فوق سطح األرض‪.‬‬
‫وأن تكون محمية من الرطوبة‪.‬‬
‫وأن يكون من السـ ــهل الوصـ ــول إليها لغرض التفتيش‪ ،‬كما يجب أن يتم التفتيش على الوصـ ــلة مرة‬
‫كل عام‪.‬‬
‫‪457‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫يجب أال يكون المعدن األكثر أنودية هو جس ـ ـ ــم المعدات أو ال منشـ ـ ـ ـ ت ألن مس ـ ـ ــاحة الجس ـ ـ ــم كبيرة ومن ثم‬
‫ســيكون احتمال الت كل أعلى (تذكر أن معدل ت كل المعدن األكثر أنودية يتناســب طرديا مع مســاحة الكاثود‬
‫وعكسـ ــيا مع مسـ ــاحة األنود) ‪ ،‬فمثال إذا أردنا توصـــيل برج من الصـ ــلب المجلفن ‪ Galvanized Steal‬أو‬
‫محول كهربى إلى إلكترود التأريض النحاس ـي فيجب أن يتم ذلك بواســطة ش ـريط صــلب مجلفن وليس ش ـريط‬
‫من النحاس‪ ،‬بحيث يســ ـ ــهل تغيير ش ـ ـ ـ ـريط الصـ ـ ـ ــلب فى حالة حدوث ت كل ‪ Corrosion‬فيه‪ .‬الحظ أننا إذا‬
‫استخدمنا وصلة من النحاس فإن جسم البرج هو الذي سيت كل ألنه أكثر أنودية من النحاس‪.‬‬
‫‪ 6 - 5 - 6‬اختيار مقطع موصل التأريض‬
‫يجب عند اختيار مقطع موصل التأريض أن نتأكد من تحمله لقيمة تيار القصر الذى سيمر من خالله إلى‬
‫األرض‪ ،‬كما فى المثال التالى‪.‬‬
‫مثال ‪: 1-6‬‬
‫أحدلللب مقطع موصلللل التأريض المناسلللب لتأريض محول قوى قدرته ‪ ،1.5 MVA‬علما بأن معاوقة‬
‫المحول ‪ Xpu‬تداوى ‪.0.05‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫الخطوة األولى فى هذه ال نوعية من المس ـ ـ ـ ـ ـ ــائل هى تحديد قيمة تيار القص ـ ـ ـ ـ ـ ــر المتوقع مروره‪ ،‬ومن ثم‬
‫نستخدم المعادالت التقريبية لحساب المقطع المناسب‪.‬‬
‫ويمكن حساب قيمة تيار القصر بطريقة مبسطة كما فى المعادلة التالية ‪:‬‬
‫‪MVABase 1.5‬‬
‫=‬
‫‪= 30 MVA‬‬
‫‪X pu‬‬
‫‪0.05‬‬
‫= ‪MVASC‬‬
‫‪MVASC‬‬
‫‪1.5‬‬
‫=‬
‫‪= 45kA‬‬
‫‪3VL‬‬
‫‪3  0.38‬‬
‫= ‪I SC‬‬
‫ومن المعادلة التقريبية ‪ 11-4‬فى الفصل الرابع يمكن حساب المقطع المناسب كما يلى ‪:‬‬
‫‪458‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪= 9  0.5  45 = 286 mm2‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪a(mm2 ) = 9 t I SC‬‬
‫وأقرب مقطع مناسب هو ‪ 300‬ملم‪.‬‬
‫‪ 7 - 5 - 6‬اتصال اإل لكرتود مبوصل التأريض‬
‫وهناك ثالث طرق إلتمام التوصيل بين إلكترودات التأريض و موصالت التأريض‪ ،‬أو بين هذه الموصالت‬
‫و التجهيزات الخاصة بتوصيلة األرض‪:‬‬
‫‪ -1‬توصيل ميكانيكي ‪:‬‬
‫باستخدام صواميل مربوطة بمسامير‪ ،‬و يجب في هذه الحالة أن تكون الصواميل و المسامير من نفس‬
‫معدن اإللكترودات و الموصالت‪ ،‬و يجب أن تكون الوصالت محمية ضد حدوث أي عطب عرضي‪ ،‬و‬
‫مصممة بحيث تكون قابلة للتفتيش‪ .‬راجع الشكل السابق رقم ‪.10-6‬‬
‫‪ -1‬توصيل عن طريق اللحام‬
‫ويعرف بلحام الثرميت‪ ،‬وهو من أفضل الطرق ألن مقاومة نقطة االتصال تكون أقل ما يمكن‪.‬‬
‫‪ -2‬توصيل عن طريق الكبس‬
‫و ذلك باستخدام جلبة خاصة من النحاس أو النحاس السبائكي‪ ،‬يتم كبسها على قضيب التأريض و موصل‬
‫التأريض في نفس الوقت بواس ـ ـ ـ ـ ـ ــطة مكبس هيدروليكي خا‬
‫‪ ،‬و هذه الطريقة هي أحدث الطرق و أكثرها‬
‫اقتصادا و لها كل مميزات لحام الثرميت‪.‬‬
‫‪6-6‬‬
‫حساب قيمة املقاومة األرض ي ة‬
‫تعرف المقاومة األرضـ ـ ـ ـ ـية بأنها المقاومة المقاس ـ ـ ـ ــة باألوم بين اإللكترود األرضـ ـ ـ ـ ـي والكتلة العامة لألرض‪.‬‬
‫ويعتبر الصــ ـ ـ ــفر هو القيمة المثالية للمقاومة األرض ـ ـ ـ ـ ـية‪ ،‬حيث أن االرتفاع فى الجهد على سـ ـ ـ ـ ــطح األرض‬
‫‪ Potential Rise‬نتيجة مرور تيار العطل إلى األرض يعتمد كليا على قيمة هذه المقاومة األرضـ ـ ـ ـ ـية‪ ،‬إال‬
‫أنه عمليا يص ــعب الوص ــول إلى قيم أص ــغر كثي ار من أوم واحد‪ ،‬وهذه القيم المنخفض ــة ليس ــت ض ــرورية في‬
‫‪459‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫كثير من الحاالت‪ .‬وبصــفة عامة فإن قيمة المقاومة الالزمة تتناســب عكســيا مع حجم تيار القصــر المتوقع‪،‬‬
‫فكلما كان هذا التيار المتوقع كبي ار وجب أن تكون المقاومة المطلوبة صغيرة‪.‬‬
‫وعموما فمن شـ ــروط األرض ـ ـي الجيد أن تكون مقاومته أقل ما يمكن و تتراوح عادة بين ‪ 5 – 1‬أوم‪ ،‬إال أن‬
‫الحص ـ ــول على مثل هذه القيم في تربة ذات مقاومة نوعية عالية ال يمكن الوص ـ ــول إليه إال باس ـ ــتخدام عدد‬
‫كبير من األقطاب األرض ـية‪ ،‬وهذا يعني تكلفة عالية‪ ،‬لذا قد يكون من الضــروري حســاب أعلى قيمة مقاومة‬
‫تس ـ ـ ـ ـ ـ ــمح بمرور تيار العطل وتكون قيمتها فى نفس الوقت كافية الش ـ ـ ـ ـ ـ ــتغال جهاز الحماية (‪ )Relay‬لعزل‬
‫الدائرة الكهربية التى بها العطل و هناك عدة طرق إلجراء هذه الحسابات ‪:‬‬
‫‪ 1 - 6 - 6‬حساب مقاومة إلكرتود نصف كروي‬
‫نظريا فإن أبسـ ــط أنواع إلكترودات التأريض هى اإللكترود النصـ ــف كروى الذى له نصـ ــف قطر يسـ ــاوى )‪)r‬‬
‫كما فى شكل ‪.17-6‬‬
‫‪IF‬‬
‫‪r‬‬
‫‪dx‬‬
‫‪x‬‬
‫شكل ‪17-6‬‬
‫فعند مرور تيار القصـ ــر ‪ IF‬خالل هذا اإللكترود فإنه ينسـ ــاب بصـ ــورة منتظمة فى كل االتجاهات من خالل‬
‫ش ـ ـرائح نصـ ــف كروية متزايدة فى نصـ ــف القطر ومتحدة المركز‪ ،‬و يمكن أن نثبت رياضـ ــيا إنه حين يصـ ــل‬
‫طول نصـ ـ ــف قطر الدوائر المنسـ ـ ــابة فى األرض إلى ما ال نهاية داخل كتلة األرض فإن المقاومة الكلية ‪R‬‬
‫لهذا اإلكترود فى هذه الحالة تساوى حسب المعادلة التالية‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪...........................6 − 4‬‬
‫‪2 r‬‬
‫حيث‬
‫‪ ‬هى المقاومة النوعية للتربة‪.‬‬
‫‪460‬‬
‫= ‪R‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ r‬هو نصف قطر اإللكترود‪.‬‬
‫أما إذا كان إلكترود التأريض على شــكل ماس ــورة اســطوانية قطرها ‪ d‬وطولها ‪ L‬فإن مقاومة األرضــي حينئذ‬
‫تحسب من المعادلة التالية‪:‬‬
‫‪8L‬‬
‫‪‬‬
‫‪ln .................................6 − 5‬‬
‫‪2 L‬‬
‫‪d‬‬
‫=‪R‬‬
‫وأحيانا تستخدم شريحة أفقية لها سمك ‪ a‬وطوله ‪ L‬وعرضها ‪ ،b‬ومدفونة أفقيا على عمق ‪ h‬كم ــــــا فى شكل‬
‫‪ ،18-6‬وفى هذه الحالة تكون مقاومة األرضي تساوى‪:‬‬
‫‪  8L2 a 2 −  a b‬‬
‫‪h h2 ‬‬
‫‪ln‬‬
‫‪1‬‬
‫‪+‬‬
‫‪−‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪‬‬
‫‪..................6 − 6‬‬
‫‪2‬‬
‫‪4  L  ah‬‬
‫‪L 4 L2 ‬‬
‫) ‪2(a + b‬‬
‫=‪R‬‬
‫‪h‬‬
‫‪a‬‬
‫‪L‬‬
‫‪b‬‬
‫شكل ‪18-6‬‬
‫ويمكن إهمال س ـ ــمك الشـ ـ ـريحة وحس ـ ــاب مقاومة األرضـ ـ ـي ‪ R‬لقطب عبارة عن لوح معدني مس ـ ــاحته ‪ A‬من‬
‫المعادلة التقريبية التالية (المواصفات القياسية ‪)IEEE-80-1986‬‬
‫‪  ‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ...........................6 − 7‬‬
‫‪ 2A ‬‬
‫‪‬‬
‫‪2A‬‬
‫=‪R‬‬
‫‪ 2 - 6 - 6‬احلسابات التقريبية‬
‫من الممكن أن نبسط الصور السابقة لتصبح "تقريبا" تساوى ‪:‬‬
‫‪ -1‬فى حالة اإللكترود الواحد المدفون رأسيا ‪:‬‬
‫‪...........................6 − 8‬‬
‫‪461‬‬
‫‪‬‬
‫‪L‬‬
‫=‪R‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ -2‬فى حالة اإللكترود الواحد المدفون أفقيا‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪...........................6 − 9‬‬
‫‪L‬‬
‫= ‪RH‬‬
‫‪ -3‬فى حالة التأريض بواس ـ ــطة عدد ‪ N‬من اإللكترودات ال أرس ـ ــية الموص ـ ــلة على التوازى حيث مقاومة‬
‫كل واحد منها – منفردا – تس ـ ـ ـ ـ ـ ــاوى ‪ ،RV‬فإن المقاومة الكلية النظرية من المفترض أن تس ـ ـ ـ ـ ـ ــاوى‬
‫‪ .R/N‬لكن عمليــا ه ـذا ال يتحقق بسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـبــب التــأثير المتبــادل ‪ Mutual Effect‬لإللكترودات على‬
‫بعضها البعض‪ ،‬وبالتالى فإن المقاومة الفعلية تحسب بقسمة المحصلة النظرية على معامل يسمى‬
‫‪( Screening Coefficient‬قيمته أقل من ‪ )1‬للحص ـ ــول على القيمة الص ـ ــحيحة‪ ،‬والتى س ـ ــتكون‬
‫ب ــالطبع أكبر من القيم ــة النظري ــة‪ .‬والمع ــادل ــة المبسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـط ــة للمق ــاوم ــة الكلي ــة ‪ RV-T‬لمجموع ــة من‬
‫اإللكترودات المدفونة رأسيا ‪ vertical‬وعددها ‪ N‬هى‪:‬‬
‫‪RV‬‬
‫‪...........................6 − 10‬‬
‫‪N‬‬
‫= ‪RV −T‬‬
‫وتتوقف قيمة ‪ η‬على عاملين ‪ :‬األول هو النس ـ ـ ـ ـ ـ ــبة بين البعد األفقى بين كل إلكترودين (‪ )S‬إلى‬
‫طول اإللكترود (‪ )L‬أى أنها تتوقف على قيمة ‪ S/L‬كما فى شـ ــكل ‪ ،19-6‬مع مالحظة أنه يجب‬
‫أال تقل المسافة ‪ S‬عن ‪ 3‬أمتار‪.‬‬
‫‪L‬‬
‫‪S‬‬
‫‪S‬‬
‫شكل ‪19-6‬‬
‫والعامل الثاني المؤثر على قيمة معامل التص ـ ــحيح هو عدد اإللكترودات ‪ N‬وذلك كما فى الجدول‬
‫‪.5 -6‬‬
‫جدول ‪ : 5 -6‬قيم معامل التصحيح ‪ η‬لإللكترودات المدفونة رأسيا‬
‫‪462‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وبالطبع يمكن الرجوع للمواصفات المتخصصة إذا كان العدد أكبر من ذلك‪.‬‬
‫‪ -4‬فى حالة التأريض بواس ـ ـ ــطة شـ ـ ـ ـريط أفقى مدفون بأس ـ ـ ــاس المبنى حيث ‪ L‬هى محيط المبنى الكلى‬
‫وتصبح المقاومة األرضية األفقية ‪ horizontal‬الكلية ‪: RH-T‬‬
‫‪2‬‬
‫‪...........................6 − 11‬‬
‫‪L H‬‬
‫= ‪RH −T‬‬
‫حيث ‪ ηH‬هى معامل تصحيح المقاومة األفقية الكلية‪.‬‬
‫‪ -5‬أخي ار‪ ،‬يمكن استخدام المعادلة ‪ 6–12‬لحساب المقاومة األرضية المكافئة لمنظومة تأريض صنعت‬
‫بواس ـ ـ ـ ــطة اسـ ـ ـ ــتخدام عدد ‪ N‬من اإللكترودات ال أرسـ ـ ـ ــية (لها مقاومة مكافئة ‪ ، )RV-T‬وتم ربط هذه‬
‫المجموعة معا بواسطة إلكترود أفقى (شريط تأريض) له مق ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـاومة مكافئة ‪ ،RH-T‬ومن ثم تصبح‬
‫المقاومة األرضية المكافئة للمنظومة تساوى ‪:‬‬
‫𝑇‪𝑅𝐻−𝑇 × 𝑅𝑉−‬‬
‫)‪… … … … … … . (6 − 12‬‬
‫𝑇‪𝑅𝐻−𝑇 + 𝑅𝑉−‬‬
‫= 𝑞𝑒𝑅‬
‫مثال ‪:2-6‬‬
‫مصـ ــنع مربع الشـ ــكل‪ ،‬طول ض ـ ـلعه ‪ 75‬متر‪ ،‬مطلوب تصـ ــميم شـ ــبكة أرضـ ــي له مكونة من ‪ 20‬إلكترود‬
‫رأسى طول كل منهم ‪ 5‬متر‪ ،‬مدفونة فى تربة مقاومتها النوعية تساوى ‪ ،500 Ω.m‬على أن يتم توصيل‬
‫هذه اإللكترودات معا بشريط أفقى أبعاده ‪.4 ×40 mm²‬‬
‫الحل‬
‫‪463‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫طبقا ألبعاد المصنع والمعلومات المعطاة فإن المسافة بين كل إلكترودين تساوى ‪ 15‬متر كم ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـا فى‬
‫شكل ‪20-6‬‬
‫‪75 m‬‬
‫‪75 m‬‬
‫‪15 m‬‬
‫‪75 m‬‬
‫شكل ‪20-6‬‬
‫مقاومة إلكترود رأسى واحد =‬
‫‪500‬‬
‫‪= 100 ‬‬
‫‪5‬‬
‫=‬
‫‪‬‬
‫‪L‬‬
‫= ‪RV‬‬
‫المقاومة الكلية لإللكترودات الرأسية‬
‫‪R‬‬
‫‪100‬‬
‫=‬
‫‪= 6.25‬‬
‫‪N 0.8  20‬‬
‫= ‪RV −T‬‬
‫الحظ أن النسـ ــبة ‪ S/L‬تسـ ــاوى ‪ 15/5=3‬ومن ثم فمعامل التصـــحيح ال أرســـي من الجدول ‪ 5 -6‬يسـ ــاوى‬
‫تقريبا ‪.0.8‬‬
‫المقاومة المكافئة للشريط األفقى =‬
‫‪2‬‬
‫‪2  500‬‬
‫=‬
‫‪= 4.7 ‬‬
‫‪L H 300  0.7‬‬
‫= ‪RH −T‬‬
‫على اعتبار أن معامل التصحيح األفقى يساوى ‪( 0.7‬يرجع للقيم الدقيقة فى الكود المستخدم)‪.‬‬
‫‪464‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وعلى هذا فالمقاومة المكافئة للمنظومة الكاملة =‬
‫‪𝑅𝐻−𝑇 × 𝑅𝑉−𝑇 4.7 × 6.25‬‬
‫=‬
‫‪= 2.6Ω‬‬
‫‪𝑅𝐻−𝑇 + 𝑅𝑉−𝑇 4.7 + 6.25‬‬
‫= 𝑞𝑒𝑅‬
‫ملحوظة ‪:‬‬
‫نوع معدن اإللكترود ال يؤثر على مقاومة األرضـ ـ ـ ـ ـ ـي‪ ،‬وبالتالى فإن اختيار المعدن يعتمد كليا على‬
‫مدى مقاومته للت كل من قبل التربة التي سـ ـ ـ ـ ــيوضـ ـ ـ ـ ــع فيها‪ ،‬و لقد أثبتت التجربة العملية الطويلة و‬
‫التجارب المعملية أن النحاس هو أفضل المعادن التي يمكن استخدامها في التأريض‪.‬‬
‫‪ 3 - 6 - 6‬قياس مقاوم ة األرض ي‬
‫تعتبر طريقة هبوط الجهد (‪ )fall of potential method‬الطريقة األكثر استخداما لقياس مقاومة األرض‪،‬‬
‫وفي هذه الطريقة (انظر شكل ‪ )21-6‬يمثل ‪ Rod-1‬إلكترود ال ـ ‪ Earthing‬المراد قياس مقاومته و ‪Rod-‬‬
‫)‪ 3(P‬و )‪ Rod-2(C‬هما إلكترودان مساعدان‪ ،‬وإذا مر تيار بين ‪ Rod-1‬و )‪ ،Rod-2(C‬وكان فرق‬
‫الجهد بين ‪ Rod-1‬و ‪ Rod-3‬هو ‪ ،V‬فإن خارج القسمة ‪ V/I‬هي مقاومة األرضي‪ .‬ويسمى جهاز قياس‬
‫مقاومة األرض بـ ‪.Earth tester‬‬
‫شكل ‪21-6‬‬
‫‪465‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ويمكن إعادة االختبار بتحريك اإللكترودين المســاعدين إلى يمين موضــعه األصــلى‪ ،‬أو إلى يســاره‪ ،‬بمســافة‬
‫ال تقل عن ‪ 5‬أمتار للحص ـ ــول على قراءات جديدة ثم نأخذ متوسـ ــط القراءات كما في شـ ــكل ‪ .22-6‬الحظ‬
‫أن عيب هذه الطريقة هو الحاجة لمساحة واسعة لوضع اإللكترودين المساعدين‪.‬‬
‫شكل ‪22-6‬‬
‫مالحظة هامة‪ :‬يجب فصل ال لكترو األصلي عن أي ائرة قبل إجراء القياسات‪.‬‬
‫‪7-6‬‬
‫التأريض فى املباني السكنية‬
‫فى التركيبات الكهربية الخاص ــة بالمباني الس ــكنية يكون من المعتاد أن يخصــص إلكترود أرضــي منفصــل‬
‫(أو ش ــبكة تأريض إذا لم يكن اإللكترود الواحد كافيا) لمحول التوزيع‪ ،‬أو يخص ــص هذا اإللكترود لص ــندوق‬
‫التغذية الرئيس ــي إذا لم يكن هناك محول خا‬
‫بالمبنى‪ .‬وباإلض ــافة إلى ذلك فهناك إلكترود ثانى منفص ــل‬
‫للوحة الجهد المنخفض الرئيســية (‪ ، )LT‬وهذا اإلكترود الثاني هو الذى يوصــل بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ (‪Main MET‬‬
‫‪(Earthing Terminal‬وهو ال ـ ـ ـ‪ BB‬العمومى للتأريض‪ ،‬ثم يتم توصيل ال ـ ـ ـ (‪ )MET‬بكل ال ـ ـ ـ ‪Earthing‬‬
‫‪ BBs‬الموجودة باللوحات الفرعية بالمبنى‪ ،‬على أن يتم توصيل ال ــ ــ ــ ‪ Earth Pin‬الموجود بال ــ ــ ــ ‪Sockets‬‬
‫بال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Earth BB‬الموجود باللوحة فرعية المغذية للـ ـ ـ ‪ .Socket‬كما يوجد إلكترود ثالث (أو شبكة تأريض)‬
‫منفصلة تخصص لمانعة الصواعق إن وجدت‪.‬‬
‫‪466‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫أما األجهزة ذات الطابع الخا‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫مثل مكينات التكييف المركزى الموجودة فوق أس ــطح المبنى فيتم توص ــيلها‬
‫معا على التوالى بموص ــالت نحاس ــية‪ ،‬ثم يتم توص ــيلها باألرض من خالل إلكترودين آخرين منفص ــلين كما‬
‫فى شكل ‪ .23-6‬ويعبر بالرسم عن هذا النظام فى ال ـ ‪ SLD‬كما بالمخطط فى يسار الشكل السابق‪.‬‬
‫شكل ‪23-6‬‬
‫ويمكن فى المبنى الواحد أن نجد ثالثة أنواع من األرضي ‪:‬‬
‫‪ -1‬األولى لل ـ ‪ Power Earthing‬وتكون مقاومة األرض لها فى حدود ‪ 5‬أوم‪،‬‬
‫‪ -2‬والثاني لل ـ ‪ Safety Earthing‬وتكون مقاومة األرضي لها فى حدود ‪ 10‬أوم‪،‬‬
‫‪ -3‬أما الثالثة فهى للصواعق البرقية وتكون مقاومة األرضي فى حدود أقل من ‪ 20‬أوم‪.‬‬
‫وربما نحتاج فى بعض المباني ألرض ـ ـ ــي من نوع خا‬
‫الس ـ ـ ــيما عند وجود أجهزة حس ـ ـ ــاس ـ ـ ــة وذلك لتجنب‬
‫التشـ ــويش على أجهزة الحواسـ ــب ونظم التحكم حيث تصـ ــل مقاومة األرض ـ ـي لها إلى نصـ ــف أوم وربما أقل‬
‫حســ ــب المواصــ ــفات المطلوبة‪ .‬ويجب فصـ ـ ــل األرضـ ـ ـي الخا‬
‫بهذه األجهزة عن األرضـ ـ ـي الخا‬
‫ببقية‬
‫المبنى‪.‬‬
‫‪ 2 - 7 - 6‬تأريض أجهزة االتصاالت ‪:‬‬
‫من النقاط الهامة التى يجب أن تراعى عند تأريض أجهزة االتصـاالت أن يتم الفصـل التام بين نقاط تأريض‬
‫أجهزة القوى ونقاط تأريض أجهزة االتصـ ـ ــاالت‪ ،‬ألن تعدد نقاط التأريض ‪ Multiple Grounding‬بين نظم‬
‫القوى ونظم االتصــاالت قد يســبب بعض مشــاكل خاصــة ألجهزة االتصــاالت‪ ،‬وفى الغالب يكون ذلك بســبب‬
‫‪467‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Noise‬الناشئة عن تصميم غير مناسب لنظام التأريض‪ .‬فتقارب نقاط تأريض أجهزة القوى وأجهزة‬
‫االتصـ ـ ــاالت قد تسـ ـ ــمح بمرور تيارات أخرى متس ـ ـ ـربة من أجهزة القوى المجاورة خالل األرض ثم من خالل‬
‫الغالف المعدنى ‪ Cable Screen‬لكابل االتصـ ـ ـ ــاالت مما ينشـ ـ ـ ــأ عنه مشـ ـ ـ ــاكل فى تشـ ـ ـ ــغيل هذه األجهزة‬
‫اإللكترونية‪.‬‬
‫ويتم عمل شـ ــبكة منفصـ ــلة للداتا سـ ــنتر و تعرف باسـ ــم )‪ ،Signal Reference Grid (SRG‬وهي عبارة‬
‫عن شــبكة من األســالك النحاســية يتم تركيبها مع وجود أرضــيات مرتفعة لهذه الغرف و كذلك يمكن تنفيذها‬
‫باستخدام أشرطة أو أسالك من األلومنيوم كما في الشكل التالي‪.‬‬
‫‪8-6‬‬
‫احلماية من الصواعق الربقية‬
‫أش ـ ـرنا سـ ــابقا أن مانعة الص ـ ـواعق يجب أن يكون لها إلكترود أرضـ ــي منفصـ ــل‪ ،‬وفى هذا الجزء سـ ــنتعرض‬
‫بشـ ــيء من التفصـ ــيل لموضـ ــوع الص ـ ـواعق البرقية وكيفية الحماية منها‪ ،‬حيث أنه من المهم لمن يتعامل مع‬
‫أنظمة األرضي أن يلم بمبادئ أساسية عن هذه الظاهرة وكيفية التعامل معها‪.‬‬
‫البرق يمثل تعبي ار مرئيا عن كمية هائلة من الطاقة الكهربية المحمولة على الســحب‪ .‬وأغلب النظريات تفســر‬
‫تراكم هذه الشـ ـ ـ ـ ـ ــحنات ونشـ ـ ـ ـ ـ ــوؤها بحدوث احتكاك بين تيارات الهواء وبين ذرات الغبار والماء الموجودة فى‬
‫السـ ــحابة‪ ،‬مما يترتب عليه ظهور كميات هائلة من الشـ ــحنات االسـ ــتاتيكية السـ ــالبة على الجزء السـ ــفلى من‬
‫‪468‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الس ـ ــحابة‪ ،‬بينما تتراكم شـ ــحنات موجبة فى أعلى السـ ــحابة‪ .‬وفى المقابل تظهر ش ـ ــحنات موجبة أيضـ ــا على‬
‫المباني العالية المقابلة للس ـ ــحابة‪ ،‬وهذا يعنى أن الهواء بين الس ـ ــحابة والمبنى قد أص ـ ــبح يمثل مكثف هوائي‬
‫مشـ ـ ـ ــحون‪ ،‬فإذا زاد فرق الجهد بين طرفى هذا "المكثف" االفت ارضـ ـ ـ ــى عن جهد االنهيار للهواء (حوالى ‪30‬‬
‫‪ )kV/cm‬فسيحدث تفريق للشحنة على صورة ش اررة بين السحابة والمبنى‪.‬‬
‫و هذه الشـ ـ ـ اررة عبارة عن طاقة كهربية هائلة ذات جهد يص ـ ــل إلى ‪ ،millions of Volts‬والتيار الذى يمر‬
‫خالل البرق قد يص ــل إلى ‪ 200 kA‬بمتوس ــط قدره ‪ .40 kA‬و في حال حص ــول عاص ــفة برقية بهذه القيم‬
‫فإن األحذية المطاطية أو البالس ــتيكية ال تفيد في ش ــيء‪ ،‬لكن لو كنت داخل الس ــيارة فيجب أن تبقى داخلها‬
‫وال تغادرها‪ ،‬حيث يعمل السـ ـ ــطح المعدني الخارجي للسـ ـ ــيارة على حمايتك من الخطر المحدق الخارجي‪ ،‬إذ‬
‫يعمل جسم السيارة المعدني على نقل هذه الكهرباء وتفريغها في األرض‪.‬‬
‫ورغم ارتفاع قيمة هذا التيار إال أنه يستمر لمدة وجيزة جدا تقدر بأجزاء من الثانية (حوالى ‪ 25‬مللى ثانية)‪،‬‬
‫وتتسـبب الشـ اررة الناشـئة عن البرق فى رفع درجة ح اررة الهواء إلى أكثر من ‪ 30000‬درجة مئوية لدرجة أن‬
‫الهواء السـ ـ ــاخن هذا يضـ ـ ــيء فيحول الليل إلى نهار‪ ،‬ويتمدد الهواء ‪ Expansion‬نتيجة هذه الح اررة العالية‬
‫بس ــرعة فيحدث ص ــوت الرعد المعروف‪ ،‬وبالطبع قد يحدث البرق أفقيا بين س ــحابة وأخرى – وهو الغالب –‬
‫أو حتى بين طبقات السحابة الواحدة‪.‬‬
‫ورغم قصـ ـ ــر مدة التفريق إال أنها تكون كافية النهيار العزل ألى من الموصــ ــالت على األرض إذا وصــ ــلت‬
‫الصـ ــاعقة إليه‪ .‬وللحماية من هذه الصــ ـواعق تركب موانع للصــ ـواعق ‪ Air Termination‬مدببة على أعلى‬
‫نقاط بالمبنى تعرف بعص ـ ـ ـ ـ ـ ــا فرانكلين نس ـ ـ ـ ـ ـ ــبة للعالم األمريكي بنجامين فرانكلين (‪ ، )1790 - 1706‬فإذا‬
‫اقتربت س ـ ـ ـ ـ ـ ــحابة من المبنى وأدت إلى انهيار عزل الهواء بين الس ـ ـ ـ ـ ـ ــحابة والمبنى وحدث التفريق فإن هذه‬
‫اإللكترودات تجذب هذه الشــ ــحنات الهائلة وتسـ ـ ـربها لألرض من خالل نظام األرضـ ـ ـي الذي يصـ ـ ــمم بحيث‬
‫يكون قاد ار على تسريب هذه الشحنات إلى شبكة األرضي بسرعة‪.‬‬
‫ملحوظة‪:‬‬
‫وفي الواقع‪ ،‬فإن البرق – كتفريق ش ــحنات كهربية – ينتقل على ش ــكل قناة غير مرئية من الغيوم العالية إلى‬
‫األرض ‪ -‬وعندما يقترب من أي جسـ ـ ـ ـ ـ ــم على األرض فإن فيض ـ ـ ـ ـ ـ ـا من الطاقة الكهربية يعود في تلك القناة‬
‫ويصبح البرق مرئيا! كما فى شكل ‪.24-6‬‬
‫‪469‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وقــد ثبــت علميــا أن البرق يمر بمرحلتين فى تكوينــه ‪ :‬المرحلــة األولى تس ـ ـ ـ ـ ـ ــمى طور المرور ‪Leading‬‬
‫‪ ،Stroke‬وفيه تمر الشـ ـ ـ ــحنات السـ ـ ـ ــالبة من السـ ـ ـ ــحابة إلى األرض على شـ ـ ـ ــكل سـ ـ ـ ــلم متدرج ‪Stepped‬‬
‫‪ ،Leader‬أما الطور الثاني فيحدث عندما تقترب الس ــحابة بش ــدة من األرض‪ ،‬وتص ــبح المس ــافة بينها وبين‬
‫أقرب نقطة فى حدود ‪ 100‬متر فعندها تبدأ الش ـ ـ ـ ـ ـ ــحنات الموجبة فى االتجاه من األرض نحو الس ـ ـ ـ ـ ـ ــحابة‪،‬‬
‫وتسـ ـ ـ ــمى هذه الظاهرة بالصـ ـ ـ ــاعقة المرتدة ‪ . Return Stroke‬والعملية كلها تسـ ـ ـ ــتغرق أقل من طرفة عين‬
‫(حوالى ‪ 25‬مللى ثانية)‪.‬‬
‫شكل ‪24-6‬‬
‫وقد أش ــار الرسللول صلللى ي عليه وسللل فى حديث له إلى هذا المعنى‪ ،‬حيث ش ــبه ص ــلى هللا عليه وس ــلم‬
‫مرور المؤمنين على الصـ ـراط يوم القيامة بمرور البرق‪ ،‬فس ــأله الص ــحابة عن معنى مرور البرق‪ ،‬فقال " ألم‬
‫تر أنه يمر ويرجع فى طرفة عين"‪ .‬فكان صـ ــلى هللا عليه وس ـ ــلم أول من أشـ ــار إلى أن البرق ال يحدث فى‬
‫اتجاه واحد كما يبدو للعين المجردة‪ ،‬بل يمر نازال ثم يرجع صـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاعدا‪ ،‬وذلك كله فى طرفة عين‪ ،‬ويمكن‬
‫الرجوع لموقع وكالة الفض ــاء األمريكية ناس ــا لمزيد من المعلومات والص ــور عن "مرور" البرق و " ورجوعه"‬
‫فى "طرفة عين"‪.‬‬
‫‪ 1 - 8 - 6‬متى حنتاج ملنظومة منع الصواعق؟‬
‫المنظومة تتكون أساسا من مستقبل واحد أو أكثر للصواعق ‪ ،Air Termination‬وموصل أرضي واحد أو‬
‫أكثر يص ـ ـ ـ ـ ــل بينها وبين إلكترودات التأريض‪ .‬وبالطبع فليس كل مبنى بحاجة لهذه المنظومة‪ ،‬فهناك مباني‬
‫ال نتردد فى تنفيـذ هـذه المنظومـة فيهـا مثـل المبـاني المرتفعـة جـدا‪ ،‬والمبـاني األثريـة الهـامـة‪ ،‬والمخـازن التى‬
‫تحتوى على مواد قابلة لالشـ ـ ـ ـ ـ ــتعال‪ .‬لكن فى نفس الوقت هناك مباني تحتاج إلى د ارسـ ـ ـ ـ ـ ــة جدوى للنظر فى‬
‫ضـ ــرورة هذه المنظومة بالنسـ ــبة لها‪ .‬وتعتمد هذه الد ارسـ ــة على تقييم عدة عناصـ ــر من أهمها معدالت األيام‬
‫‪470‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الرعدية فى الس ــنة‪ ،‬وأهمية المبنى‪ ،‬ونوع العزل فيه إلخ‪ .‬وهناك جداول تفص ــيلية فى معظم المواص ــفات لهذه‬
‫المعامالت يحسن أن يرجع إليها المتخصصون‪.‬‬
‫‪ 2 - 8 - 6‬أنواع مستقبالت الص واعق‬
‫هناك أكثر من أس ــلوب فى تص ــميم مس ــتقبالت الصـ ـواعق‪ ،‬بالطبع أش ــهرها ذلك العمود ال أرس ــى الذى ينتهى‬
‫بسن مدبب كما فى شكل ‪ .25-6‬وعند استخدام هذا النوع يراعى أال تزيد زاوية المخروط الذى تكونه مانعة‬
‫الص ـ ـواعق فوق المبنى عن ‪ 45‬درجة مع أى حرف للمبنى كما فى الشـ ــكل‪ ،‬فإذا قلت الزاوية إلى ‪ 30‬درجة‬
‫مثال كان ذلك أكثر أمانا‪ .‬كما يجب أن يكون ارتفاع المانعة مسـ ـ ـ ـ ــاويا لقطر مخروط الحماية‪ ،‬بمعنى آخر‪،‬‬
‫يجب أن يكون قطر سطح المبنى مساويا الرتفاع المانعة كما فى المثال التالى‪.‬‬
‫شكل ‪25-6‬‬
‫مثال ‪3-6‬‬
‫بناية عالية مسـ ــاحة سـ ــطحها ‪ 10 x10‬متر مربع‪ ،‬والمطلوب حمايتها ضـ ــد الص ـ ـواعق البرقية باسـ ــتخدام‬
‫موانع الصواعق الرأسية‪.‬‬
‫الحل ‪:‬‬
‫إذا تم اســتخدام مانعة ص ـواعق واحدة فيجب أن يكون ارتفاع المانعة (‪ )L‬مســاويا لقطر مخروط الحماية‬
‫(‪ ،)2r‬أى ‪ L = 2r‬كما فى شكل ‪.26-6‬‬
‫‪471‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪L‬‬
‫‪10‬‬
‫‪2r‬‬
‫‪10‬‬
‫شكل ‪26-6‬‬
‫وبفرض أن زاوية رأس المخروط مع حرف المبنى تساوى ‪ 45‬درجة فيمكن حساب ‪ L‬كما يلى‪:‬‬
‫‪(2r )2 = 102 + 102  2r = 10 2  L = 14.4m‬‬
‫‪ 3 - 8 - 6‬املستقبالت األفقية‬
‫فى النظام السـابق يسـتلزم أن يكون العمود فى الغالب عاليا جدا‪ ،‬وبالتالى فلن يكون من السـهل تثبيته‪ ،‬وفى‬
‫هذه الحالة ســيكون أمامنا خياران ‪ :‬إما أن نســتخدم أكثر من عمود أرســى للمبنى‪ ،‬أو نســتخدم أســلوب آخر‬
‫وهو إحاطة المبنى بموص ــالت أفقية غير معزولة على محيط س ــطح المبنى بحيث ال تزيد المس ــافة بين أى‬
‫نقطة على السطح وبين الموص ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـالت األفقية عن ‪ 9‬متر كما فى شكل ‪.27-6‬‬
‫‪9m‬‬
‫شكل ‪27-6‬‬
‫‪472‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وغالبا تكون هذه الموصـ ـ ــالت األفقية مصـ ـ ــنوعة إما من ش ـ ـ ـريط من النحاس بمسـ ـ ــاحة مقطع ‪2.5 X 20‬‬
‫‪ ،mm²‬أو شريط من األلومنيوم بمساحة مقطع ‪ .4 x 20 mm²‬فإذا كان السطح متعرجا أو مكونا من عدة‬
‫طبقات ففى هذه الحالة يجب اس ــتخدام مجموعة من الموص ــالت األفقية على ش ــكل مس ــتطيالت (رقم ‪ 1‬فى‬
‫ش ــكل ‪ .)28-6‬وترتبط هذه الموص ــالت بإلكترود التأريض (‪ )5‬بواس ــطة موص ــالت التأريض الهابطة (‪،)2‬‬
‫وصناديق الربط (‪.)3‬‬
‫شكل ‪28-6‬‬
‫وشـ ـ ـ ـ ـ ـ ـكــل ‪ 29-6‬يبين طريقــة تنفيــذ منظومــة الحمــايــة من الصـ ـ ـ ـ ـ ـ ـواعق فى أحــد المبــاني‪ .‬وهى تتكون من‬
‫الموصــالت الرئيســية األفقية لمانعة الص ـواعق (رقم ‪ )1‬والتى تتصــل باإللكترودات األرض ـية (‪ )9‬من خالل‬
‫موصالت األرضي الهابطة من أعلى على جوانب المبنى (‪.)5‬‬
‫الحظ أن كافة المنشـ ـ ت المعدنية بالمبنى قد تم توص ــيلها بالمنظومة بواس ــطة وص ــالت‪ ،‬على س ــبيل المثال‬
‫إريال التلفزيون (‪ ،)7‬وش ـ ـ ـ ـ ـ ــبابيك األلوميتال (‪ ،)3‬ومواس ـ ـ ـ ـ ـ ــير المياه ‪ /‬الغاز المعدنية (‪ ،)6‬ولوحات التوزيع‬
‫المعدنية (‪.)4‬‬
‫‪473‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫واض ـ ـ ــح أيض ـ ـ ــا أن المنظومة قد احتاجت إلى عدة إلكترودات أرض ـ ـ ــية‪ ،‬وقد تم توص ـ ـ ــيلهم معا على التوازى‬
‫بموصالت أرضية أفقية (‪ )8‬للوصول إلى مقاومة أرضية منخفضة‪.‬‬
‫شكل ‪29-6‬‬
‫‪ 4 - 8 - 6‬حساب اجلهد على موصالت النزو ل‬
‫الموصـ ـ ــالت الهابطة من أعلى المبنى والمتجه إلى إلكترود التأريض سـ ـ ــتتحمل بالطبع تيارات عالية جدا إذا‬
‫اص ــطدمت الص ــاعقة بالمنظومة‪ ،‬ولكن المش ــكلة ليس ــت فى تحمل هذه الموص ــالت لهذا التيار العالي‪ ،‬ألنه‬
‫كما ذكرنا يمر لمدة وجيزة جدا فال يخشى على هذه الموصالت منه‪ ،‬أما المشكلة الحقيقية فهى الجهد الذى‬
‫سيرتفع بشكل كبير على هذه الموصالت‪ ،‬ويتكون من جزئين كما فى المعادلة التالية ‪:‬‬
‫‪di‬‬
‫‪.................................6 − 13‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪V = I LT  RE + I LT ‬‬
‫حيث ‪ L‬هى الـ ـ ‪ Inductance‬الخاصة بالموصل‪.‬‬
‫وكال الجزئين فى المعادلة السـ ـ ـ ـ ــابقة لهما قيمة عالية خاصـ ـ ـ ـ ــة الجزء الثاني حيث يتغير قيمة التيار فى مدة‬
‫زمنية تصل إلى نانو‪ -‬ثانية مما يجعل معدل التغير عالي جدا‪ ،‬و يؤدى فى النهاية لظهور جهد مرتفع جدا‬
‫على هذا الموصـ ــل‪ .‬وهذا الجهد المرتفع يمكن أن يتسـ ــبب فى حدوث ش ـ ـ اررة بين الموصـ ــل الهابط وبين أى‬
‫جسم معدنى قريب منه مثل مواسير المياه أو بوابات المنازل الحديدية‪ ،‬وتسمى هذه الظاهرة بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Side‬‬
‫‪ .Flash‬ولحل هذه المش ـ ـ ـ ــكلة يجب التأكد من أن قيمة الجهد فى المعادلة الس ـ ـ ـ ــابقة لن تتجاوز جهد انهيار‬
‫‪474‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫عزل الهواء الذى يس ــاوى ‪ .30 kV/cm‬ويمكن خفض هذا الجهد بزيادة عدد الموصــالت الهابطة من أعلى‬
‫(فتقل بالتالى قيمة ال ـ ‪ )L‬المكافئة‪.‬‬
‫ويجب توصـ ــيل كل موصـ ــل من موصـ ــالت النزول بنهاية تأريض تبعد عن المبنى مسـ ــافة ال تقل عن متر‬
‫واحد‪ .‬وال تقل مقاومة إلكترود التأريض الخا‬
‫‪9-6‬‬
‫بالصواعق عن ‪ 10‬أوم حسب الكود اإلنجليزى‪.‬‬
‫توزيع اجلهد‬
‫عندما نقول أن إلكترود األرض ـ ـ ـ ـ ـي له مقاومة ‪ RE‬فإن هذه المقاومة نظريا هى المقاومة الكلية التى تبدأ من‬
‫اإللكترود حتى مركز األرض حيث المقاومة الحقيقية هناك تســاوى صــفر‪ ،‬وهذه المقاومة الكلية تحســب من‬
‫المعادالت كما فى الجزء الس ـ ـ ـ ــابق‪ ،‬وبالتالى فعند مرور تيار العطل ‪ IF‬خالل إلكترود فإنه س ـ ـ ـ ــيتس ـ ـ ـ ــبب فى‬
‫ظهور جهد تراكمى متزايد على ســطح األرض ‪ Potential Rise‬حتى يصــل للقيمة العظمى عند اإللكترود‬
‫نفسه‪.‬‬
‫‪475‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وشــكل ‪ 30-6‬يعطى شــكل توزيع الجهد ‪ Potential Distribution‬فى حالة إلكترود نصــف كروى‪ .‬وبناء‬
‫على هذه التعريفات يكون من األهمية بمكان أن نتعرف على مبدأين هامين فى منظومات التأريض وهما‬
‫جهد الخطوة ‪ ،Step Voltage‬وجهد اللمس ‪.Touch Voltage‬‬
‫‪on‬‬
‫‪Dis‬‬
‫‪t‬‬
‫‪rib‬‬
‫‪uti‬‬
‫‪V‬‬
‫‪nti‬‬
‫‪al‬‬
‫‪Po‬‬
‫‪te‬‬
‫‪IF‬‬
‫‪x‬‬
‫‪x‬‬
‫‪r‬‬
‫‪RE‬‬
‫شكل ‪30-6‬‬
‫‪ 1 - 9 - 6‬جهد اللمس‬
‫تيار العطل كما هو واض ـ ــح في الش ـ ــكل ‪ 31-6‬س ـ ــيتفرع إلى جزئين‪ :‬األول وهو الجزء األكبر س ـ ــيتجه نحو‬
‫األرض‪ ،‬والثانى هو التيار المار فى الشـ ــخص ‪ ،IB‬وتتوقف قيمته على عدة عوامل منها قيمة مقاومة جسـ ــم‬
‫هذا اإلنسـ ـ ـ ـ ـ ــان ‪ ،RB‬وعلى المقاومة بين قدمه واألرض ‪ ،RF‬ومن ثم كلما كبرت هاتين المقاومتين كلما كان‬
‫الشخص فى أمان‪.‬‬
‫فأما مقاومة الجسـ ــم فهى فى أقصـ ــى قيمة لها سـ ــتسـ ــاوى ‪ 10kΩ‬إذا كان الجسـ ــم جافا‪ ،‬وال توجد جروح فى‬
‫الجلد‪ ،‬وأما المقاومة بين القدم واألرض فتزيد بالطبع إذا كان الشخص مرتديا حذاء أمان ‪،Safety Shoes‬‬
‫وهذا هو السبب فى إلزام العاملين بالمحطات ارتداء هذه األحذية‪.‬‬
‫و إذا حدث قصـ ـ ــر على جسـ ـ ــم مؤرض كما في الشـ ـ ــكل ‪ 31-6‬بحيث تسـ ـ ــرب تيار قدره (‪ )IF‬خالل جسـ ـ ــم‬
‫المحول إلى األرض‪ ،‬وكانت مقاومة األرضـي تســاوى ‪ RE‬فإن فرق الجهد الذى ســيظهر على جســم المحول‬
‫‪ VTR‬يساوى (‪. )VTR = IF RE‬‬
‫‪476‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫اآلن‪ ،‬إذا تصادف أن لمس أحد األشخا‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫هذا المحول فإن ف ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـرق الجهد الذى سيظ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـهر على هذا‬
‫الشخص يساوى جهد نقط ــــــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـة اللمس (‪ )VTR = IF RE‬مطروحا منه جهد النقطة التى يقف عليها بقدمه‪،‬‬
‫ويسمى هذا الفرق بجهد اللمس ‪. Touch Voltage‬‬
‫‪V‬‬
‫جس م ر‬
‫جهد اللمك‬
‫‪IF‬‬
‫‪X‬‬
‫‪IB‬‬
‫‪IF1‬‬
‫‪RB‬‬
‫‪RF‬‬
‫‪RF‬‬
‫‪RE‬‬
‫شكل ‪31-6‬‬
‫ويمكن التعبير عن الجهد الذى يظهر على جسم هذا الشخص (جهد اللمس) في صورة المعادلة التالية‪:‬‬
‫𝐹𝑅‬
‫)‬
‫‪2‬‬
‫‪𝐸𝑇𝑜𝑢𝑐ℎ = 𝐼𝐵 × (𝑅𝐵 +‬‬
‫وتمثل ‪ RF‬قيمة المقاومة بين قدم الش ـ ـ ـ ـ ـ ــخص ‪ ،Foot Resistance‬واألرض‪ .‬وتتوقف قيمتها على نوعية‬
‫التربة السطحية ‪ .‬وقيمة ‪ RF‬يمكن حسابها من المعادلة التالية (حيث 𝜌 هي المقاومة النوعية للتربة)‪:‬‬
‫𝜌‬
‫𝜌‪, 𝑏 ≈ 0.08 → 𝑅𝐹 = 3‬‬
‫𝑏‪4‬‬
‫‪477‬‬
‫= 𝐹𝑅‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وبالتالي يمكن الوصول للصورة التالية لحساب جهد اللمس‪:‬‬
‫)𝜌‪𝐸𝑇𝑜𝑢𝑐ℎ = 𝐼𝐵 × (𝑅𝐵 + 1.5‬‬
‫‪ 2 - 9 - 6‬جهد اخلطوة‬
‫أما إذا كان الشخص واقفا بجوار هذا المحول ‪ -‬ودون أن يلمسه – لكن هناك مس ــــــــــــــ ـــ ــــ ــــافة قدرها – ‪(x1‬‬
‫)‪ x2‬بين قدميه كما فى شــكل ‪ 32-6‬فإنه س ــيكون أيض ــا معرض ــا فى حالة تس ــرب تيار قدره ‪ IF‬من المحول‬
‫إلى األرض لنوع آخر من الجهود يس ـ ـ ـ ـ ـ ــمى جهد الخطوة ‪ Step Voltage‬ويحس ـ ـ ـ ـ ـ ــب من المعادلة التالية‬
‫(بفرض أن إلكترود التأريض من النوع النصف كروى) ‪:‬‬
‫‪I f  1‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪............................6 − 14‬‬
‫‪−‬‬
‫‪2  x1 x 2 ‬‬
‫= ‪Vstep‬‬
‫ومن واض ـ ـ ــح أنه كلما زادت المس ـ ـ ــافة بين قدميه (‪ ، )X2 >> X1‬وكلما اقترب الش ـ ـ ــخص من المحول كلما‬
‫صار جهد الخطوة أخطر‪.‬‬
‫‪RB‬‬
‫‪IF‬‬
‫‪RF‬‬
‫‪RF‬‬
‫‪x1‬‬
‫‪x2‬‬
‫شكل ‪32-6‬‬
‫ويمكن أيضا التعبير عن ال ـ ‪ Step Voltage‬بصورة أخرى‪ ،‬حيث يمكن من الشكل ‪ 32 -6‬الوصول‬
‫للمعادالت التالية‪:‬‬
‫) 𝐹𝑅‪𝐸𝑆𝑡𝑒𝑝 = 𝐼𝐵 × (𝑅𝐵 + 2‬‬
‫‪478‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫)𝜌‪= 𝐼𝐵 × (𝑅𝐵 + 6‬‬
‫الحظ هنا أن مقاومة القدمين متص ـ ـ ـ ـ ــلتان هنا على التوالي على عكس الحالة الس ـ ـ ـ ـ ــابقة‪ .‬ويمكن تغيير قيمة‬
‫‪ Foot Resistance‬بتغيير المقاومة النوعية لس ــطح التربة وذلك حس ــب س ــمك الطبقة المض ــافة‪ .‬وبالتالي‬
‫تصبح ‪ RF‬كما يلى‪:‬‬
‫𝑠𝜌‬
‫𝑠𝐶 ×‬
‫𝑏‪4‬‬
‫= 𝐹𝑅‬
‫أما قيمة ‪ IBody‬فيمكن معرفة أقصى قيمة آمنة يسمح بها من المعادلة التالية (المعادلة لشخص وزنه ‪)50kg‬‬
‫‪0.116‬‬
‫𝑡√‬
‫= 𝐵𝐼‬
‫والفرق في الجهد بين القدمين يمكن أن تصل إلى قيمة خطيرة جدا على حياة األشخا‬
‫والفنيين المتواجدين‬
‫بجوار المنش ت الكهربية‪ ،‬وأيضا على الحيوانات كما فى شكل ‪.33-6‬‬
‫شكل ‪33-6‬‬
‫مثال ‪:4-6‬‬
‫شلللخص يبل بجوار المحول الرئيدلللي لمبنى كبير‪ ،‬فإذا كان المحول مؤرض بواسلللطة إلكترو نصلللل‬
‫كروى نصل قطره نصل متر فى تربة لها مقاومة ‪ 120‬أوم‪.‬متر‪ .‬ث حدث قصر بالمحول ونتج عنه‬
‫تيار قدره ‪ 1500‬أمبير إلى األرضي احدب‪:‬‬
‫‪479‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ -1‬الجهد الذى يظهر على جد المحول‪ ،‬وجهد اللمس‪.‬‬
‫‪ -2‬جهد الخطوة عبر شخص تبل إحدى قدميه على بعد ‪ 4‬متر واألخرى ‪ 4.8‬متر من المحول‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫‪IF=1500A‬‬
‫‪r = 0.5 m‬‬
‫‪ρ=120 Ω.m‬‬
‫‪‬‬
‫‪120  1500‬‬
‫= ‪I‬‬
‫‪= 57.29 kV‬‬
‫‪2 r‬‬
‫‪2  0.5‬‬
‫= ‪VT‬‬
‫هذا الجهد لن يظهر كامال على جسـ ــم الشـ ــخص الذى المس المحول بل سـ ــيظهر الفرق بين هذه القيمة‬
‫وبين قيمة الجهد عند قدميه‪ ،‬حيث قيمة الجهد عند قدميه تتوقف على بعد المس ـ ـ ـ ــافة بينه وبين الجس ـ ـ ـ ــم‬
‫المؤرض‪ ،‬ويبلق جهد اللمس أقص ــى قيمته إذا المس الش ــخص ش ــيئا آخر مؤرض ــا بحيث ال تظهر تأثير‬
‫قيم ‪ ،Foot resistance‬وعندها يمكن أن نعتبر جهد جسم المحول هو تقريبا جهد اللمس‪.‬‬
‫أما جهد الخطوة فيحسب مباشرة من المعادلة ‪: 14 - 6‬‬
‫‪  I  1 1  120  1500  1 1 ‬‬
‫=‪ − ‬‬
‫‪ −‬‬
‫‪ = 1.193 kV‬‬
‫‪2  x1 x2 ‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 4 4.8 ‬‬
‫= ‪VStep‬‬
‫واضح أن قيمة جهد اللمس‪ ،‬وقيمة جهد الخطوة عاليتان‪ ،‬ومن ثم فهناك خطورة على هذا الشخص‪.‬‬
‫ولحل هذه المشكلة ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫إما بتص ـ ـ ــغير قيمة مقاومة األرضـ ـ ـ ـي والتى تس ـ ـ ــاوى‬
‫‪2 r‬‬
‫فى هذا النوع من اإللكترودات‪ ،‬وذلك‬
‫بزيادة قطر اإللكترود اذا كان دائرى أو زيادة طوله إذا كان عموديا‪ ،‬أو زيادة عدد نقاط التأريض‬
‫بتغيير نوعية نظام األرض ـي إلى مجموعة من اإللكترودات المتعددة مثال‪ ،‬وفى هذه الحالة ســتكون‬
‫قيمة التيار مقسومة على ‪ ،N‬لكن النتيجة النهائية لن تكون مساوية ل ـ ـ ـ ‪ R/N‬بسبب ‪Screening‬‬
‫‪ Coefficient‬الذى سبق الحديث عنه‪.‬‬
‫أو تغيير نوعية التربة‪.‬‬
‫‪480‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ 3 - 9 - 6‬أهمية تساوى اجلهد‬
‫وفى بعض الحاالت حيث يمكن أن تجد فى غرفة واحدة عدة موصالت معدنية متجاورة مثل ماسورة معدنية‬
‫للمياه‪ ،‬وأخرى معدنية للغاز‪ ،‬وكالهما بجوار كابل التغذية المحاط ب ـ ـ ـ ‪ Cable Sheath‬معدنى‪ ،‬هذا فضال‬
‫عن احتمال وجود لوحة توزيع كهربية لها جســم معدنى أيض ــا‪ ،‬فعندئذ يلزم أيض ــا توصــيل كل هذه األجس ــام‬
‫المعدنية معا وتوصيلهم جميعا بال ـ (‪(Main Earthing Terminal MET‬كما فى شكل ‪34-6‬‬
‫‪481‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪34-6‬‬
‫ويمكن أن نقول أن الهدف من هذا األسلوب الذى يعرف ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Equi Potential Bonding‬هو تقليل فرق‬
‫الجهــد بين األجزاء المعــدنيــة المتجــاورة (والتى قـد يرتفع جهــدهـا نتيجــة قص ـ ـ ـ ـ ـ ــر بـالـدوائر الكهربيــة الموجودة‬
‫بداخلها) ‪ ،‬وكذلك تقليل فرق الجهد بين هذه األجزاء المعدنية وبين األرض من ناحية أخرى‪ .‬ويتحقق ذلك‬
‫بالربط متسـ ـ ـ ــاوي الجهد (‪ )Equi Potential Bonding‬بين األجزاء المعدنية المتجاورة من ناحية‪ ،‬وكذلك‬
‫ربطها بشبكة أرضية ذات مقاومة كهربية منخفضة‪ ،‬و بالتالي حماية األشخا‬
‫من الصدمات المميتة‪.‬‬
‫وأهمية هذه النقطة تظهر أكثر مع الكهرباء الس ـ ــاكنة كما فى الش ـ ــكل‪ ،‬حيث يمكن أن تتراكم الش ـ ــحنات إلى‬
‫الحــد الــذى يحــدث معــه انهيــار بين الكرة ‪ ،A‬والكرة ‪ ،B‬أو بين الكرة ‪ A‬واألرض‪ .‬فى حين أن توصـ ـ ـ ـ ـ ـ ـيــل‬
‫الكرتين معا ثم توصــيلهما باألرض يجنبنا هذه المشــكلة ألن الشــحنات الســاكنة ســتتســرب أوال بأول كما فى‬
‫شكل ‪.35-6‬‬
‫‪482‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪35-6‬‬
‫‪ 4 - 9 - 6‬أشكال توزيع اجلهد‬
‫تتف ــاوت ميزات وعيوب ك ــل نوع من أنواع إلكترودات الت ــأريض التى س ـ ـ ـ ـ ـ ــبق الح ــدي ــث عنه ــا‪ ،‬فمن ميزات‬
‫اإللكترودات السطحية أن توزيع الجهد على سطح األرض الناشئ نتيجة مرور تيـ ـ ـ ـ ـ ـــ ــــ ـــ ــــار العطل ‪Fault‬‬
‫‪ Current‬خالل هـ ــذه اإللكترودات‪ SPD Surface Potential Distribution ،‬يكون أفض ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل من‬
‫اإللكترودات المدفونة أرســيا‪ .‬ففى حالة اإللكترودات األفقية يكون قيمة الجهد الذى ينشــأ على ســطح األرض‬
‫بين نقطتين فى المنطقة القريبة من الجسـ ــم المؤرض نتيجة مرور تيار العطل ص ـ ــغي ار جدا‪ .‬وشـ ــكل ‪36-6‬‬
‫يمثل مقارنة بين الجهد الذى يظهر على جس ــم ش ــخص واقف على األرض نتيجة لمس ــه لمحول مؤرض فى‬
‫حالتين ‪:‬‬
‫‪ .1‬بواسطة إلكترود مدفون رأسيا فى الجزء األيسر من شكل ‪.36-6‬‬
‫‪ .2‬شبكة تأريض ‪ Grid‬فى الجزء األيمن من شكل ‪.36-6‬‬
‫‪483‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪33-6‬‬
‫‪ 5 - 9 - 6‬شبك ات ال تأريض فى احملطات الكهربية‬
‫فى األمــاكن مثــل محطــات التوليــد أو محطــات المحوالت‪ ،‬وهى أمــاكن عــاليــة القــدرة ‪ ،high power‬تكون‬
‫معرضة لتيارات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Short Circuit Current‬العالية وشديدة الخطر حيث يمكن أن تتسبب فى ارتفاع‬
‫قيمــة الجهــد على موص ـ ـ ـ ـ ـ ــالت التــأريض لقيم خطيرة على العــاملين فى هــذه المحطــات مــالم تكون مقــاومــة‬
‫األرضي فيها شديدة االنخفاض‪ ،‬ولذا تخضع هذه األماكن لنظام تأريض مختلف وهو المعروف باسم شبكة‬
‫التأريض (الــ ‪ )Grid‬التي تتكون من مجموع ـــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــة من الــ ‪ ،Meshed Electrodes‬وتكون‬
‫المقاومة المحصلة صغيرة جدا (تذكر قاعدة توصيل المقاومات المتساوية على التوازى ينتج مقاومة تساوى‬
‫تقريبا قيمة مقاومة واحدة مقس ـ ـ ـ ـ ـ ــومة على عددهم)‪ ،‬كما يتميز هذا النظام بأن توزيع الجهد فى المس ـ ـ ـ ـ ـ ــاحة‬
‫المغطاة بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Meshed Electrodes‬يكون شبه متساوي ‪ Equi-potential‬وبالتالى ففرق الجهد بين‬
‫نقطتين متقاربتين يكون ص ــغي ار‪ ،‬ثم يحدث تزايد تدريجي بدءا من نهاية حدود ش ــبكة التأريض كما فى ش ــكل‬
‫‪( 36-6‬يمين)‪.‬‬
‫ويجب أن تكون حدود ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Mesh‬الخارجية المستخدمة للتأريض أبعد بمقدار متر على األقل بعيدا عن‬
‫الجسم المعدنى المراد تأريضه ومن ثم يكاد ينعدم تأثير ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Touch Voltage‬على األشخا‬
‫الذين‬
‫يلمسـ ــون هذا الجسـ ــم مباش ـ ـرة كما في الشـ ــكل (‪ 36-6‬يمين) ألن فرق الجهد الذى سـ ــيظهر على أجسـ ــامهم‬
‫‪484‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫سيكون صغي ار‪ ،‬لكنهم قد يكونون فى دائرة الخطر نتيجة ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Step Voltage‬إذا وقفوا فى المنطقة الواقعة‬
‫خارج حدود ال ـ ـ ‪ ،Mesh‬ويتم التغلب على هذه المشكلة بجعل ال ـ ـ ‪ Electrodes‬الخارجية لل ـ ـ ـ ـ ‪ Mesh‬أكثر‬
‫عمقا من ال ـ ‪ Electrodes‬الداخلية لتقليل المقاومة األرضية بدرجة أكبر‪.‬‬
‫الحظ أن استخدام نظام ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Grid‬أو ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Meshed‬يصبح إلزاميا فى تأريض محطات الكهرباء‬
‫‪ Substations‬حيث قيمة تيارات العطل هناك عالية جدا‪ ،‬ومن ثم فاســ ـ ـ ـ ــتخدام إلكترود مدفون قرب محول‬
‫مثال ال يمكن أن يحقق المقاومة األرضـ ـ ـ ـ ـ ـ ـي ة الص ـ ـ ـ ـ ـ ــغيرة جدا التى نحتاجها فى مثل هذه الحاالت‪ .‬وبالطبع‬
‫فحسابات هذه ال ـ ‪ Grid‬تكون أكثر تعقيدا ويدخل فيها عدد كبير من المتغيرات السيما فى محطات الكهرباء‬
‫ذات الجهد ال عالي‪ ،‬وهذا خارج نطاق الكتاب الذى يعنى فقط بالتمديدات الكهربية‪ ،‬لكن هذه النقطة يمكن‬
‫دراستها في الكتاب الرابع ‪ :‬هندسة القوى الكهربية‪.‬‬
‫‪10-6‬‬
‫نظم الـتأريض عند املستهلك‬
‫فى جزء س ـ ـ ــابق تحدثنا عن تأريض نقطة التعادل عند مص ـ ـ ــادر التغذية‪ ،‬أما هنا فنتحدث عن خمس ـ ـ ــة نظم‬
‫شائعة فى العالم لتأريض األجسام المعدنية الغير حاملة للتيار عند المستهلك‪ ،‬وهى تختلف أساسا فيما بينها‬
‫فى العالقة بين أس ــلوب تأريض مص ــدر التغذية‪ ،‬وأس ــلوب تأريض معدات المس ــتهلك‪ .‬واألس ــماء المختصـ ـرة‬
‫لهذه الطرق الخمسة هى‪:‬‬
‫‪TN-S.‬‬
‫‪TN-C.‬‬
‫‪TN-C-S.‬‬
‫‪IT.‬‬
‫‪TT.‬‬
‫وقد اختيرت الحروف الالتينية بعناية للتعبير عن أهم ما يميز كل نظام عن اآلخر‪ ،‬كما يلى‪:‬‬
‫‪T‬‬
‫وهى مشتقة من الكلمة الفرنسية ‪ Terre‬وتعنى األرض ‪.Earth‬‬
‫‪N‬‬
‫وتعنى خط التعادل ‪.Neutral‬‬
‫‪485‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪C‬‬
‫وتعنى شيئا مشتركا ‪.Combined‬‬
‫‪S‬‬
‫وتعنى شيئا منفصال ‪.Separate‬‬
‫‪I‬‬
‫وتعنى شيئا معزوال ‪.Isolated‬‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫والحرف األول من اسـ ـ ـ ـ ــم أى نظام من النظم الخمسـ ـ ـ ـ ــة السـ ـ ـ ـ ــابقة يرمز إلى طريقة توصـ ـ ـ ـ ــيل نقطة التعادل‬
‫‪ Neutral Point‬عند مصدر التغذية‪ ،‬وهو أحد أسلوبين اثنين‪:‬‬
‫• إما موصلة باألرض (فى األنظمة التى تبدأ بحرف ال ـ ‪)T‬‬
‫• وإما معزولة ‪( Isolated‬فى األنظمة التى تبدأ بحرف ال ـ ‪ ، )I‬وهو نظام وحيد ‪.IT‬‬
‫أما الحروف الثاني والثالث والرابع فهى تحدد نظام التأريض عند المدتهلك‪.‬‬
‫فالحرف الثاني ‪:‬‬
‫• إما أن يكون ‪ : T‬أى أن تأريض المدلللتهلك له أرض ــي منفص ــل‪ ،‬وهذا يعنى أنه منفص ــل تماما‬
‫عن أرضــي المصــدر‪ ،‬ولهذا أصــبح للمصــدر ‪ ،T‬وللمســتهلك ‪ T‬أخرى‪ ،‬وهو ما يحدث فى نظام‬
‫ال ـ ‪.TT‬‬
‫• أو أن يكون ‪ N‬فتعنى أن التأريض عند المستهلك له عالقة بال ـ ـ ـ ‪ .Neutral‬و هذه عالقة تتحدد‬
‫حسب الحرف الثالث والرابع‪.‬‬
‫والحرف الثالث قد يكون ‪ ،C‬كما فى النظام ‪:‬‬
‫• ‪ TN-C‬وفيه يكون خط الـ ـ ـ ـ ـ ـ‪ ،Neutral‬وخط األرضي ‪ PE ،Protective Earth‬يمثالن خطا‬
‫واحدا مشــتركا طوال المســافة من المصــدر وحتى المســتهلك‪ ،‬ومن ثم فإن خط تأريض المســتهلك‬
‫يعتبر متحد "‪ " Combined‬مع ال ـ " ‪ ،" Neutral‬ومن هنا جاء الحرفين ‪.N-C‬‬
‫كما قد يكون الحرف الثالث ‪ ،S‬كما فى النظام ‪:‬‬
‫• ‪ TN-S‬وفيه يكون خط التعادل ‪ N‬وخط األرضـ ـ ـ ـ ـي ‪ PE‬منفص ـ ـ ـ ــلين تماما طوال المس ـ ـ ـ ــافة من‬
‫المصـ ــدر وحتى المسـ ــتهلك‪ ،‬ومن ثم خط تأريض المسـ ــتهلك يعتبر مفص ـ ـوال "‪ " Separate‬عن‬
‫خط ال ـ " ‪ ،" Neutral‬ومن هنا جاء الحرفين ‪.N-S‬‬
‫وقد يكون لدينا حرف ثالث‪ ،‬و حرف رابع‪ ،‬كما فى النظام ‪:‬‬
‫‪486‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫• ‪ TN-C-S‬وفيه يكون خط الـ ـ ـ ـ ـ ‪ Neutral‬وخط األرضي (‪ )PE‬خطا واحدا طوال المسافة من‬
‫المصـ ـ ـ ــدر وحتى مدخل بيت المسـ ـ ـ ــتهلك أى إنهما متحدان ‪ Combined‬في هذا الجزء‪ ،‬لكنهما‬
‫ينفص ـ ــالن داخل بيت المس ـ ــتهلك فيص ـ ــبحان ‪ ،Separate‬أى أن خط تأريض المس ـ ــتهلك يكون‬
‫"‪ " Combined‬مع خط الــ " ‪ " Neutral‬فى جزء من الشبكة " لكنه أيضا ‪ Separate‬عن ال ـ‬
‫" ‪ " Neutral‬فى جزء آخر‪ ،‬ومن هنا جاء ت حروف هذا النظام‪.‬‬
‫وفيما يلى تفاصيل أكثر عن هذه األنظمة‪.‬‬
‫‪ 1 - 10 - 6‬النظام األول ‪TN-S :‬‬
‫فى هذا النظام توجد نقطة تأريض واحدة عند المص ـ ــدر‪ .‬وكما هو واض ـ ــح من اس ـ ــمه‪ ،‬فلدينا تأريض خا‬
‫بالمص ــدر (الحرف األول من اليس ــار ‪ ، )T‬ولدينا أيض ــا خط تأريض للمس ــتهلك منفص ــل تماما ‪Separate‬‬
‫عن خط الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Neutral‬طوال المسافة من المصدر وحتى المستهلك‪ ،‬لكنهما يلتقيان عند المصدر فقط كما‬
‫فى شكل ‪.38-6‬‬
‫‪487‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪38-6‬‬
‫ويجب أال يفهم من الرســم أن هناك دائما كابل خا‬
‫بخط األرض ـي يمدد بجوار كابل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Power‬على‬
‫ط ول المسـ ـ ـ ـ ــافة من المصـ ـ ـ ـ ــدر وحتى المسـ ـ ـ ـ ــتهلك فهذا غير عملي‪ ،‬وإنما الواقع أن الحماية المعدنية للكابل‬
‫‪ Cable Sheath‬هى التى تسـ ـ ــتخدم لربط نقطة التأريض عند المسـ ـ ــتهلك بنقطة التأريض عند المصـ ـ ــدر‪،‬‬
‫وهذه الحماية المعدنية للكابل ممتدة بطبيعة الحال بطول الكابل من المس ــتهلك وحتى المصـ ـدر‪ ،‬فليس هناك‬
‫داع لكابل منفصل‪.‬‬
‫وهذا النظام كان شــائعا فى المدن األوروبية القديمة‪ ،‬ويتميز بتأمين مســار من مكان المســتهلك حتى مصــدر‬
‫التغذية لتيار العطل األرضي الحادث عند المستهلك‪ .‬لكن يعيبه وجود شبكة أرضية واحدة للجهد المنخفض‬
‫والمتوسـ ـ ــط‪ .‬وقد يبدو للبعض – بطريق الخطأ ‪ -‬أن هذه ميزة اقتصــ ــادية‪ ،‬لكن الحقيقة أن تجميع عناصــ ــر‬
‫ش ــبكة الجهد المتوس ــط وعناص ــر ش ــبكة الجهد المنخفض إض ــافة إلى نقاط تأريض المس ــتهلك جميعهم على‬
‫ش ـ ــبكة أرض ـ ــي واحدة يعنى أن أى عطل فى ش ـ ــبكة الجهد المتوس ـ ــط يمكن أن يتس ـ ــبب فى رفع الجهد عند‬
‫المسـ ـ ـ ــتهلك لقيم خطيرة فالجميع أصـ ـ ـ ــبحوا كما يقول المثل فى "سـ ـ ـ ــفينة واحدة"‪ .‬كما أن حدوث أى قطع فى‬
‫الحماية المعدنية للكابل فى أى نقطة على طول المس ـ ـ ـ ـ ــافة – التى قد تكون طويلة ‪ -‬من المص ـ ـ ـ ـ ــدر وحتى‬
‫المستهلك يعنى أن أجهزة المستهلك صارت غير مؤرضة‪.‬‬
‫‪ 2 - 10 - 6‬النظام الثاني ‪TN-C :‬‬
‫فى هذا النظام يس ـ ـ ــتخدم موص ـ ـ ــل التعادل ‪ Neutral‬كخط تأريض‪ ،‬ومن ثم فهناك نقطة تأريض واحدة عند‬
‫المصــدر (الحرف األول من اليســار ‪ ، )T‬وهناك اتحاد ‪ Combined‬بين خط تأريض المســتهلك ‪ PE‬وخط‬
‫التعادل ‪ ،N‬فهما فى الواقع خطا واحدا على طوال المسافة من المصدر وحتى المستهلك كما هو واضح فى‬
‫‪488‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪ .39-6‬ولذا يسمى هذا النظام أيضا ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪.(Protective Earthing Neutral) PEN- system‬‬
‫وهذا النظام غير شـ ــائع فى بالدنا وإن كان موجودا بكثرة فى الواليات المتحدة‪ .‬ويمكن اسـ ــتخدامه فى بالدنا‬
‫فقط إذا كانت التغذية من مصادر توليد خاصة‪ ،‬وال يوجد أى اتصال بينها وبين الشبكة العمومية للدولة‪.‬‬
‫شكل ‪39-6‬‬
‫ويتميز النظام بأنه اقتصادي جدا فهناك موصل واحد مشترك بين خط التعادل وخط األرضي لكن يعيبه أن‬
‫حدوث أى قطع فى هذا الخط المشترك فى أى نقطة على طول المسافة سيرفع جهد األجسام المعدنية عند‬
‫المستهلك إلى قيم خطيرة السيما إذا كانت األحمال غير متزنة‪.‬‬
‫‪ 3 - 10 - 6‬النظام الثالث‪TN-C-S :‬‬
‫‪489‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وهو األكثر شـ ـ ــيوعا فى أوروبا‪ ،‬وهو نظام عالج جزئيا المشـ ـ ــكلة السـ ـ ــابقة فى النظام الثاني بأن فصـ ـ ــل بين‬
‫األرضي والتعادل داخل حدود المستهلك فقط‪ ،‬لكن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Neutral‬واألرضي مشتركان فى بقية المسافة بين‬
‫المس ــتهلك والمص ــدر (ش ــكل ‪ ،)40-6‬ومن ثم فالحل غير كامل خاص ــة إذا حدث قطع فى موص ــل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Neutral‬الموحد‪ ،‬فعندئذ يمكن أن تتأثر بتيارات األعطال الخاصة بالمستهلكين المجاورين‪.‬‬
‫شكل ‪ : 40-6‬نظام ‪TN-C-S‬‬
‫ولتوضيح هذه النقطة فإننا نفترض وجود اثنين من المستهلكين على هذا النظام كما فى شكل ‪: 41-6‬‬
‫‪490‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪2‬‬
‫‪load‬‬
‫‪load‬‬
‫‪1‬‬
‫شكل ‪41-6‬‬
‫فعند حدوث عطل عند النقطة ‪ ،1-‬فإن النظام فى الظروف العادية يؤمن طريقا لتيار العطل إلى المصـ ــدر‬
‫دون أية مش ــاكل‪ ،‬لكن المش ــكلة تحدث إذا كان هناك قطع فى موص ــل التعادل عند النقطة‪ 2-‬مثال‪ ،‬فعندئذ‬
‫ســيتكهرب موصــل التعادل (على اليمين من النقطة‪ )2-‬وبالتالى ســيتأثر المســتهلك الثاني (رغم إنه ال توجد‬
‫لديه أعطال) وسيشعر بالجهد العالي على الهيكل المعدنى ألجهزته‪.‬‬
‫ولعالج المشاكل السابقة فقد أضيفت نقاط تأريض أخرى كما فى شكل ‪ 42-6‬وعندها يسمى هذا النظام بـ ـ ـ ـ‬
‫‪ .PME ،Protective Multiple Earthing‬الحظ فى هــذه الحــالــة أن وجود القطع عنــد النقطــة‪ 2-‬لم‬
‫يحدث أى مشــاكل ألن تيار العطل وجد طريق آخر كما فى الرســم إلى المصــدر قبل أن يمر بهياكل أجهزة‬
‫المستهلك المجاور‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫‪load‬‬
‫‪1‬‬
‫شكل ‪42-6‬‬
‫‪491‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫‪ 4 - 10 - 6‬النظام الرابع ‪IT :‬‬
‫وهو النظام الوحيد الذى تكون فيه نقطة التعادل عند المص ـ ـ ــدر معزولة ‪ ،Isolated‬ويتميز بأن تيار العطل‬
‫األرضـ ـ ـي فيه أص ـ ــغر من كل أنظمة التأريض األخرى وقد ال يش ـ ــعر به أحد‪ ،‬كما أنه أص ـ ــال ال يؤثر على‬
‫اسـ ـ ـ ــتم اررية التغذية بالشـ ـ ـ ــبكة‪ ،‬وهذه النقطة األخيرة هى التى جعلته مفضـ ـ ـ ــال فى بعض األماكن الهامة مثل‬
‫غرف العمليات فى المسـ ــتشـ ــفيات‪ ،‬وبعض العمليات اإلنتاجية الحسـ ــاسـ ــة النقطاع التيار فى المصـ ــانع‪ .‬مع‬
‫مالحظة أن هذه ميزة قد تص ـ ــبح عيبا فى غير هذه التطبيقات !!‪ ،‬فجهد نقطة التعادل س ـ ــيرتفع بدرجة كبيرة‬
‫مقارنة باألنظمة األخرى‪ ،‬وقد ينخفض التيار إلى درجة أن أجهزة الوقاية تصــ ــبح غير قادرة على تمييزه عن‬
‫التيار الطبيعي‪ ،‬ومن ثم ال يص ــلح إال للتطبيقات الحس ــاس ــة النقطاع التيار كما ذكرنا‪ .‬وأخي ار نش ــير إلى أن‬
‫هذا النظام يناس ــب فقط الش ــبكات المعزولة ‪( Isolated Systems‬ش ــبكات التغذية الخاص ــة الغير مربوطة‬
‫بالشبكة العامة)‪.‬‬
‫الحظ أنه عند حدوث عطل ســيمر تيار لكنه صــغير جدا من خالل المكثفات الشــاردة كما في الشــكل‪ .‬هذا‬
‫يعنى أن تيار العطل يعتمد على قيمة العزل‪.‬‬
‫‪492‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪55-6‬‬
‫األعطال في هذا النوع ال تكتشف مباشرة إال إذا حدث عطل ثاني متزامن مع العطل األول كما في الكل‬
‫التالى‪.‬‬
‫‪ 5 - 10 - 6‬النظام اخلامس ‪TT :‬‬
‫وهو أكثر األنظمة أمانا‪ ،‬ويسمى نظام التأريض المباشر‪ ،‬فهناك فصل تام بين نقطة التأريض عند المصدر‬
‫وبين تأريض المســ ـ ـ ـ ــتهلك كما فى شـ ـ ـ ـ ـ ــكل ‪ .43-6‬وتقوم األرض بدور الموصــ ـ ـ ـ ــل الرابط بين نقطة العطل‬
‫‪493‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ومصدر التغذية حيث يعود تيار العطل خاللها‪ ،‬وبالتالى فالمستهلك أصبح بعيدا عن مشاكل الشبكة العامة‬
‫وكذلك مش ـ ــاكل المس ـ ــتهلكين اآلخرين‪ .‬لكن بالطبع هذا يس ـ ــتلزم أن يقوم المس ـ ــتهلك بعمل ش ـ ــبكة األرضـ ـ ـي‬
‫الخاصـ ــة به‪ ،‬ومن ثم فهو أكثر تكلفة‪ ،‬إضـ ــافة إلى تركيب جهاز للوقاية ضـ ــد التس ـ ـريب األرض ـ ـي ‪Earth‬‬
‫‪ Leakage Protection‬حيث صــار معزوال عن أجهزة الوقاية بالشــبكة الخاصــة بالحماية ضــد التس ـريب‪.‬‬
‫الحظ في هذا النظام أن الشخص الذى يلمس الجهاز أثناء العطل سيتعرض لجهد قدره‬
‫‪VToutch = IF x RA‬‬
‫كما في الجزء الثانى من الشكل ‪.43-6‬‬
‫شكل ‪43-6‬‬
‫‪494‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫ويجب أن نشـ ــير هنا إلى نقطة مهمة جدا‪ ،‬وهى إنه يجب أال يسـ ــتخدم نظام ‪ TN-C-S‬مع نظام التأريض‬
‫المباشر ‪ TT‬فى منظومة واحدة كما فى شكل ‪ .44-6‬فعند حدوث عطل عند النقطة‪ 1-‬سيمر تيار العطل‬
‫خالل مقاومة الجهاز األول (فرضا تساوى ‪ )1Ω‬وأيضا خالل مقاومة تأريض مصدر التغذية (فرضا تساوى‬
‫‪ ، )10Ω‬فإذا كان جهد التغذية يس ـ ــاوى ‪ 220 V‬فإن تيار العطل س ـ ــيس ـ ــاوى (‪، )220V ÷ 11Ω= 20A‬‬
‫وهذا التيار ســ ـ ــيتســ ـ ــبب فى ظهور جهد قيمته (‪ )20A x 10Ω = 200V‬على خط التعادل‪ ،‬مما يســ ـ ــبب‬
‫مشــاكل لبقية المســتهلكين بالشــبكة‪ .‬الحظ أنه لو كان المســتهلك الثاني لديه تأريض مباشــر أيضــا لما حدثت‬
‫هذه المشكلة‪ ،‬ومن ثم فالسبب هو وجود نظامي تأريض مختلفين‪.‬‬
‫‪200V‬‬
‫‪10Ω‬‬
‫‪1‬‬
‫‪200V‬‬
‫‪1Ω‬‬
‫‪20A‬‬
‫شكل ‪44-6‬‬
‫كما يجب فى حالة نظام ال ـ ‪ TT‬ما يلى‪:‬‬
‫‪ -1‬تجنب ربط األرضي بخط التعادل‪.‬‬
‫‪ -2‬تجنب ربط األرضي بمواسير المياه‪.‬‬
‫‪ -3‬يمنع منعا باتا اعتبار خط التعادل على إنه خط لألرضي‪.‬‬
‫‪ -4‬يمنع ربط أرضي الشبكة بأرضي المستهلك‪.‬‬
‫الحظ أنه في منظومة التأريض من نوع ‪ TT‬تشكل مقاومة اإللكترودات األرضية الجزء األكبر من المقاومة‬
‫الكلية لدائرة ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Earth Fault‬لذا تلعب كفاءة شبكة األرضي عند المستهلك دو ار رئيسيا في فعالية شبكة‬
‫األرضي ككل‪ ،‬وهذا يتطلب االهتمام بمراقبتها وصيانتها دوريا‪.‬‬
‫‪495‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪11-6‬‬
‫الفصل الدا‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫األمن والسالمة فى املشروعات (متطلبات األوشا)‬
‫‪ 1 - 11 - 6‬تشريعات األمن والسالمة‬
‫حتى عام ‪ 1970‬لم تكن هناك تشــ ـ ـريعات منتظمة فى مجال الس ـ ـ ــالمة والصـ ـ ــحة المهنية بالواليات المتحدة‬
‫األمريكية وقد بلق متوسـ ــط الحوادث الجسـ ــيمة التى تقع ســـنويا حوالى ‪ 14000‬حالة وفاة وإصـــابة جســـيمة‪.‬‬
‫وفى سـ ــنة ‪ 1970‬اعتمد الكونجرس األمريكى تش ـ ـريعات السـ ــالمة والصـ ــحة المهنية ‪ OSH ACT‬وفى عام‬
‫‪ 1971‬أنش ــئت إدارة الس ــالمة والص ــحة المهنية ‪ OSHA‬فى و ازرة العمل األمريكية وذلك لحماية حوالى ‪90‬‬
‫مليون عامل أمريكى يقض ـ ــون أوقاتهم فى العمل من مخاطر العمل المختلفة ومن إص ـ ــابات وحوادث العمل‬
‫وتوفير ظروف عمل آمنة لهم‪.‬‬
‫‪ 2 - 11 - 6‬ما هى األوشا ‪: OSHA‬‬
‫الحروف األولى من إدارة السـ ـ ــالمة والصـ ـ ــحة المهنية ‪OCCUPATIONAL SAFETY & HEALTH‬‬
‫‪ ADMINISTRATION‬فى و ازرة العمل األمريكية‪ ،‬وهى الجهة المس ــئولة عن إص ــدار تشـ ـريعات الس ــالمة‬
‫والصــحة المهنية والمواصــفات القياســية الخاصــة بها‪ ،‬كذلك متابعة وفرض تنفيذها فى مواقع العمل المختلفة‬
‫بالواليات المتحدة األمريكية‪.‬‬
‫‪ 3 - 11 - 6‬القوانني ا لفدرالية )‪Code of Federal Regulation (CFR‬‬
‫القوانين والتشريعات الفدرالية األمريكية وتنقسم إلى ‪ 50‬عنوان‪ ،‬وتقع القوانين والتشريعات الخاصة بالسالمة‬
‫والصحة المهنية )‪ (OSHA‬تحت عنوان رقم ‪( .29‬و ازرة العمل)‬
‫وينقسـ ـ ــم كود القوانين الفدرالية كما ذكر أعاله إلى ‪ 50‬عنوان )‪ (Titles‬وكل عنوان ينقسـ ـ ــم بدوره إلى أبواب‬
‫)‪ ،(Chapters‬كذلك ينقس ـ ــم كل باب إلى أجزاء )‪ (Parts‬وينقس ـ ــم كل جزء إلى أقس ـ ــام )‪ (Sections‬وتقع‬
‫القوانين الخاصة بإدارة السالمة والصحة المهنية )‪ (OSHA‬تحت رقم ‪.29‬‬
‫وتغطى قوانين األوشا عدة أجزاء من أهمها‪:‬‬
‫• الجزء رقم ‪ 1910‬قوانين السالمة الخاصة بالصناعات العامة )‪(General Industry‬‬
‫• الجزء رقم ‪ 1926‬قوانين السالمة الخاصة باإلنشاءات )‪(Construction‬‬
‫‪496‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫وفيما يخص إجراءات األمن والدالمة الكهربية فتتطلب مواصفات األوشا أن يتم توفير الحماية الالزمة من‬
‫خطر مالمسـ ـ ـ ـ ـ ــة التوصــ ـ ـ ـ ــيالت الكهربية الحية التى يبلق جهدها الكهربي من ‪ 50‬فولت وأكثر وذلك بإحدى‬
‫الطرق اآلتية‪:‬‬
‫‪ .1‬وضع جميع التوصيالت الحية داخل غرفة معزولة ويمنع دخولها لغير المختصين‪.‬‬
‫‪ .2‬عزل األجزاء الحية بواس ــطة حاجز دائم بحيث ال يس ــتطيع أى ش ــخص الدخول والوص ــول إليها إال‬
‫األشخا‬
‫المختصين‪.‬‬
‫‪ .3‬تركيــب األجزاء الكهربيــة الحيــة على ارتفــاع ال يقــل عن ‪ 8‬قــدم (‪ 2.5‬مترا) عن األرض حتى ال‬
‫يمكن الوصول إليها بسهولة‪.‬‬
‫‪ 4 - 11 - 6‬معدات الوقاية الشخصية أثناء العمل بالكهرباء‪:‬‬
‫‪ .1‬استعمال واقي الرأس ‪ Head Protection‬الذي ال يوصل التيار الكهربي ويمنع استخدام الخوذات‬
‫المصنوعة من األلومنيوم عند العمل بالقرب من الكهرباء‪.‬‬
‫‪ .2‬استخدام واقيات العين والوجه عند العمل بالكهرباء وتكون هناك مخاطر من تطاير شرر‪.‬‬
‫‪ .3‬استخدام األحذية ذات الرقبة الطويلة وتكون من مادة عازلة للكهرباء‪.‬‬
‫‪ .4‬جميع المعدات اليدوية التي يتم اس ـ ـ ــتخدامها أثناء العمل باألجهزة الكهربية يجب أن تكون معزولة‪.‬‬
‫كذلك المعدات اليدوية التي تدار بالكهرباء يجب أن تكون موص ـ ــلة باألرض أو تكون من النوع ذو‬
‫العزل المزدوج ‪ .Double Insulated Equipment‬شـ ـ ـ ـ ــكل ‪ 45-6‬يجمع بعضـ ـ ـ ـ ــا من أهم هذه‬
‫المعدات‪.‬‬
‫‪497‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫شكل ‪45-6‬‬
‫‪ 5 - 11 - 6‬اإلجراءات الواجب اتباعها للوقاية من حوادث الكهرباء‪:‬‬
‫• يجــب فصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل التيــار الكهربي عن أيــة ‪ Equipment‬أو جهــاز كهربــائي قبــل إجراء أيــة عمليــات‬
‫صــيانة عليه مع وضــع الفتة (‪ )TAG‬عند مكان فصــل التيار الكهربي تفيد ذلك حتي ال يتم إعادة‬
‫التيار الكهربي بواسطة أي شخص آخر‪.‬‬
‫• ال تلبس الخواتم والساعات والمجوهرات عند العمل قرب الدوائر الكهربية‪.‬‬
‫• ال تستعمل الساللم المعدنية أو العدد اليدوية غير المعزولة عند العمل في األجهزة الكهربية‪.‬‬
‫• يجب التأكد من أن جميع األجهزة والمعدات الكهربية الثابتة والمتحركة موصـــولة باألرض بواســـطة‬
‫سـ ــلك وهذا السـ ــلك ال يحمل تيا ار كهربائيا ولكن عند حدوث قصـ ــر كهربائي في الدائرة ومرور تيار‬
‫خاطئ من الس ـ ـ ـ ـ ـ ــلك الحي (‪ )Hot Wire‬الحامل للتيار إلى إطار أو غالف ال‪ Equipment‬أو‬
‫اآللــة فــإذا كــان هــذا التيــار كبي ار يــدفع القــاطع الكهربي (‪ )Circuit Breaker‬أو الفيوز (‪)Fuse‬‬
‫علي فصـ ـ ـ ــل الدائرة الكهربية أو يحمل السـ ـ ـ ــلك األرض ـ ـ ـ ـي التيار الكهربي إلى األرض ويمنع مروره‬
‫‪498‬‬
‫الفصل الدا‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ :‬نظ التأريض‬
‫الخاطئ خالل جسـ ـ ـ ـ ــم اإلنسـ ـ ـ ـ ــان‪ .‬لذا يجب التأكد باسـ ـ ـ ـ ــتمرار من سـ ـ ـ ـ ــالمة الوصـ ـ ـ ـ ــلة األرض ـ ـ ـ ـ ـية‬
‫لل‪.Equipment‬‬
‫• ال تمرر األس ــالك الكهربية من خالل األبواب أو النوافذ وإبعادها عن المص ــادر الح اررية كالدفايات‬
‫وال تعلقها علي المسامير‪.‬‬
‫• ال تتغاض ــي عن األجزاء المت كلة في األس ــالك الكهربية وقم بتبديلها فو ار أو تغطيتها بشـ ـريط عازل‬
‫بصفة مؤقتة لحين تبديلها‪.‬‬
‫• يجب أن يتدرب العاملون في مجال الكهرباء علي اس ـ ــتخدام طفايات الحريق المناس ـ ــبة لالس ـ ــتعمال‬
‫في حرائق الكهرباء‪ ،‬وهي طفايات البودرة وطفايات ثاني أكس ـ ـ ـ ـ ـ ــيد الكربون وطفايات الهالون‪ ،‬مع‬
‫األخذ في االعتبار عدم اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدام الماء أو الطفايات التي تحتوي علي الماء علي اإلطالق في‬
‫إطفاء الحرائق التي تحدث في المعدات والتوص ـ ـ ـ ـ ـ ــيالت الكهربية وذلك ألن الماء موصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــل جيد‬
‫للكهرباء فيتسبب في صعق الشخص المستعمل للطفاية‪.‬‬
‫• في حالة إصــابة أي شــخص بصــدمة كهربية يجب عدم مالمســته علي اإلطالق والقيام أوال بفصــل‬
‫التيار الكهربي وإبعاد الش ــخص عن مص ــدر التيار الكهربي بواس ــطة لوح أو قطعة من الخش ــب أو‬
‫أية مادة عازلة أخرى‪ ،‬وبعد ذلك يمكن إجراء اإلسـ ـ ـ ـ ــعافات األولية (إذا كان الشـ ـ ـ ـ ــخص مدربا علي‬
‫ذلك) وتش ـ ــمل التنفس الص ـ ــناعي للش ـ ــخص المص ـ ــاب‪ ،‬ويتم اس ـ ــتدعاء الطبيب علي الفور أو نقل‬
‫المصاب إلى أقرب مستشفى‪.‬‬
‫‪499‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪‬‬
‫نظم اإلضاءة الكهربية‬
‫‪500‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪7‬‬
‫نظم اإلضاءة الكهربيـــــــــــــــــــــة‬
‫‪Illumination‬‬
‫‪1-7‬‬
‫علم اإل ضاءة‬
‫اإلضاءة ‪ Lighting‬هي إسقاط ضوء على سطوح األشياء بحيث نتمكن من رؤيتها بالعين المجردة‪ .‬وتكمن‬
‫أهمية اإلضـ ــاءة في أن البشـ ــر يلتمسـ ــون المعرفة ويحصـ ــلون على القسـ ــم األعظم من معلوماتهم عن العالم‬
‫المحيط بهم بطريق الرؤية أو اإلبصــار‪ ،‬كما أن اإلضــاءة تســهم في تحقيق االســتقرار النفســي لإلنســان في‬
‫عمله وفي أوقات راحته إلى جانب إسـ ـ ــهامها في المحافظة على صـ ـ ــحة اإلنسـ ـ ــان وسـ ـ ــالمته‪ .‬فعندما تكون‬
‫اإلضــ ـ ـ ــاءة حسـ ـ ـ ـ ــنة والرؤية جيدة يزداد مردود العمل ويتحســ ـ ـ ــن نوعه وتتناقص إصـ ـ ـ ـ ــابات العمل وأخطاؤه‪،‬‬
‫وتنخفض حوادث الطرق إلخ‪.‬‬
‫على الجانب اآلخر فإن المجهود الذى يبذل بسبب ضعف اإل ضاءة يسبب الكثير من التعب باإل ضافة إلى‬
‫كثير من األخطاء‪ .‬وقد يصاب اإلنسان بالصداع نتيجة تفاوت شدة الضوء وسوء توزيعه حيث يتسبب تتابع‬
‫اتساع حدقة العين وضيقها فى الكثير من اإلجهاد لألعصاب‪.‬‬
‫والتصــميم النموذجي لإلضــاءة ليس عمال هندس ــيا بحتا‪ ،‬فالمصــمم الناجح يحتاج إلى أن يأخذ فى االعتبار‬
‫المتطلبات الصحية المتعلقة بخصائص الرؤية عند اإلنسان مثل حساسية العين للضوء وقدرتها على تمييز‬
‫األلوان والتباين‪ ،‬وحدة البصر‪ ،‬وسرعة اإلدراك البصري‪ ،‬وثبات الرؤية الواضحة‪.‬‬
‫وفى البداية هناك س ـ ـ ـؤال مهم‪ ،‬وهو‪ :‬على من تقع مسـ ـ ــئولية أعمال اإلضـ ـ ــاءة ؟ هل هى مسـ ـ ــئولية مهندس‬
‫الديكور‪ ،‬أم المعماري‪ ،‬أم مهندس الكهرباء ؟ والواقع أنها مسـ ــئولية جماعية لكن المس ـ ــئول األس ـ ــاسـ ــي الذى‬
‫‪501‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫يفترض أن يمتلك كافة أدوات التصـ ـ ـ ـ ميم هو مهندس الكهرباء‪ .‬ومن هنا جاءت أهمية هذا الفص ـ ـ ــل فى هذا‬
‫الكتاب‪.‬‬
‫‪ 1 - 1 - 7‬حملة تارخيية‬
‫برزت حاجة اإلنس ـ ـ ـ ــان منذ عص ـ ـ ـ ــور ما قبل التاريخ إلى س ـ ـ ـ ــد النقص فى اإلض ـ ـ ـ ــاءة الطبيعية باإلض ـ ـ ـ ــاءة‬
‫الصـ ــناعية‪ ،‬فاسـ ــتغل النيران والمشـ ــاعل والشـــموع والمصـــابيح وغيرها‪ ،‬وكانت الغاية من اسـ ــتخدام األض ـ ـواء‬
‫الصــناعية منذ البداية توفير إمكانية الرؤية في الظالم‪ ،‬ثم تطورت تقنيات اإلضــاءة مع تطور قدرة اإلنســان‬
‫على التحكم في النيران‪ ،‬وتوص ـ ـ ــله إلى مص ـ ـ ــادر للض ـ ـ ــوء ذات فعالية وكفاءة عالية‪ ،‬وإلى إيجاده الوس ـ ـ ــائل‬
‫المناس ــبة للتحكم فيها‪ ،‬فوض ــع الش ــمعة على ش ــمعدان ليزيد في ض ــيائها ويض ــفي جماال على نورها‪ ،‬وركب‬
‫للمص ـ ـ ــباح الزيتي عددا من العاكس ـ ـ ــات تس ـ ـ ــاعد على تركيز الض ـ ـ ــوء‪ ،‬واس ـ ـ ــتعمل فيه فتيال من القطن قابال‬
‫للض ـ ـ ــبط‪ ،‬وجعل للمصـ ـ ــباح منافذ تسـ ـ ــمح بمرور تيار من الهواء يوفر له أكبر كمية من األكسـ ـ ــجين الالزم‬
‫مكورة الوســط‬
‫لالحتراق كما في مصــباح أرغاند ‪ Argand‬ســنة ‪1784‬م‪ ،‬وركب له زجاجة أســطوانية (بّلورة) ّ‬
‫تزيد من تركيز اإلض ــاءة (تش ــبه لمبة الجاز بمص ــر)‪ ،‬وهى اللمبة التى اس ــتمرت فى الخدمة بمص ــر لس ــنين‬
‫مديدة‪ ،‬و درس على ضوئها الكثيرون من رجال الفكر و العلم‪.‬‬
‫وبعد اكتش ـ ــاف النفط اس ـ ــتبدل بالزيت الكيروس ـ ــين (زيت الجاز) و زيت البارافلين لتحس ـ ــين نوعية االحتراق‪،‬‬
‫وأدى ذلك كله إلى الحص ـ ـ ـ ــول على مص ـ ـ ـ ــابيح س ـ ـ ـ ــهلة الص ـ ـ ـ ــنع قليلة التكلفة يمكن االعتماد عليها‪ ،‬فتوقف‬
‫استخدام الشموع لإلضاءة‪ ،‬و إن ظلت للزينة‪.‬‬
‫غير أن اكتش ــاف الكهرباء في أواس ــط القرن التاس ــع عش ــر أحدث ثورة عالمية في تقنيات اإلض ــاءة كان لها‬
‫أطيب األثر في تبدل معيشــة اإلنســان‪ ،‬فقد اســتخدمت الكهرباء في اإلضــاءة بادئ ذي بدء بالقوس الكهربية‬
‫بين قطبين من الكربون‪ ،‬و طور هذا النوع ليستخدم فى إضاءة أحد شوارع لندن سنة ‪ ،1820‬معطيا ضوءا‬
‫ساطعا قريبا من الضوء الطبيعي‪.‬‬
‫إال أن اختراع المصــباح الكهربي ذي الســلك المتوهج ســنة ‪ 1878‬كان الخطوة العلمية األولى في اإلضــاءة‬
‫بالكهرباء‪ .‬وكان أول من اس ـ ـ ـ ـ ـ ــتعمله تجاريا توماس إديس ـ ـ ـ ـ ـ ــون ‪ Thomas Edison‬في الواليات المتحدة‬
‫األمريكية‪ ،‬و كان عمله جزءا من مشروع متكامل لإلضاءة الكهربية شمل توليد الطاقة‪ ،‬نقلها و توزيعها‪.‬‬
‫وكان أول منزل فى العالم يضــاء بالكهرباء فى لندن‪ -‬منزل جوزيف سـوان ‪ ،)1880( Joseph Swan‬ثم‬
‫اشتغل كبار الفيزيائيين و المنتجين في العمل على تحسين أنواع هذه المصابيح و إطالة أعمارها (استعمال‬
‫‪502‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫سلك التنغستين‪ ،‬واختيار الضوء األبيض المائل للصفرة‪ ،‬وملء المصباح بغاز األرغون ثم الهالوجين واليود‬
‫وغير ذلك)‪.‬‬
‫كانت الخطوة التالية في اإلضاءة الصناعي ــ ـ ـ ــة بالكهرباء هى ابتكار أنابيب التفريــ ـــ ــ ـ ــ ـ ـ ـ ــ ـ ــ ـ ـ ـق الغازية ( ‪Gas‬‬
‫‪ ،)Discharge‬وهي أنابيب اإلض ــاءة التي تعمل بمبدأ القوس الكهربية داخل أنبوب مفرا من الهواء يحوي‬
‫كمية قليلة من بخار عنصر ما مثل النيون مثال (الضوء األحمر) أو بخار الزئبق (الضوء األزرق واألبيض‬
‫المائل للزرقة)‪ ،‬وذلك فى الفترة من ‪ 1930‬إلى ‪ .1940‬وقد شـ ـ ـ ــاع اسـ ـ ـ ــتعمال هذه األنابيب في اإلضـ ـ ـ ــاءة‬
‫المنزلية وفي المصـ ـ ــانع ولتزيين الواجهات منذ الثالثينات من القرن العش ـ ـ ـرين حتى غدت بعد تحسـ ـ ــينها من‬
‫أفضل الوسائل العملية في اإلضاءة الداخلية‪ ،‬ومن أشهر أنواعها مصباح الفلورسنت ‪.Fluorescent‬‬
‫ولقد طرأت تحسـ ـ ــينات كثيرة في غضـ ـ ــون النصـ ـ ــف الثاني من القرن العش ـ ـ ـرين على أنابيب التفريق الغازية‪،‬‬
‫فابتكر مص ــباح تفريق بخار الزئبق العالي الضــغط‪ ،‬ومصــباح تفريق الصــوديوم العالي الضــغط أيض ــا الذي‬
‫اسـ ــتعمل في إضـ ــاءة الش ـ ـوارع وواجهات المباني واآلثار‪ ،‬كما اسـ ــتعمل في األجهزة التي تحتاج إلى إضـ ــاءة‬
‫شـديدة‪ .‬وكان من آخر ما أنجز في هذا الصـدد مصـباح التفريق الذى يسـتخدم غاز الزنون الخامل ‪Xenon‬‬
‫ذو الطاقة العالية‪ ،‬والذى يشبه ضوؤه ضوء الشمس تقريبا‪ .‬ثم اخترعت اللمبات الموفرة (‪ ،(1978‬ثم حدث‬
‫التطور الهائل فى لمبات البيان الص ـ ـ ـ ــغيرة المعروفة باس ـ ـ ـ ــم ‪ LED ،Light Emitting Diode‬وص ـ ـ ـ ــارت‬
‫األصـ ـ ــغر فى القدرة واألكبر فى كمية اإلضـ ـ ــاءة المكافئة‪ ،‬و قد تصـ ـ ــبح وسـ ـ ــيلة اإلضـ ـ ــاءة األسـ ـ ــاسـ ـ ــية في‬
‫المستقبل‪.‬‬
‫‪ 2 - 1 - 7‬متطلبات الزمة لدراسة علم اإل ضاءة‬
‫قبل البدء فى د ارسـ ـ ـ ـ ــة أعمال تصـ ـ ـ ـ ــميمات اإلنارة نشـ ـ ـ ـ ــير إلى أن مهندس الكهرباء يحتاج إلى بعض العلوم‬
‫المساعدة ليمكنه عمل تصميم مميز‪ .‬فهو يحتاج إلى‪:‬‬
‫❖ دراسة طبيعة الضوء (مكوناته‪ ،‬أطيافه‪ ،‬حساسية العين له‪ ،‬خواصه (مثل االنعكاس ‪،Reflection‬‬
‫االنتشار ‪ ،Diffusion‬إلخ) (‪.‬‬
‫❖ د ارس ــة الكميات األس ــاس ــية المس ــتخدمة فى حس ــابات اإلض ــاءة (الفيض ‪ ،Flux‬ش ــدة االس ــتض ــاءة‬
‫‪ ،Illumination E‬الزغللة ‪ ،Glare‬إلخ) ‪.‬‬
‫❖ د ارســة الخوا‬
‫الهامة لوحدات اإلضــاءة (أمانة إظهار األلوان ‪ ،Color Rendering‬درجة ح اررة‬
‫اللون‪ ،‬الكفاءة الضوئية‪ ،‬درجة النصوع ‪ ،Brightness‬إلخ)‪.‬‬
‫‪503‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫❖ دراسة حسابات االستضاءة‪.‬‬
‫❖ دراسة أنواع المصابيح (التركيب‪ ،‬الخوا‬
‫‪ ،‬االستخدام‪ ،‬ظروف التشغيل‪ ،‬إلخ‪( .‬‬
‫❖ إضـ ــافة إلى متطلبات خاصـ ــة تظهر عند د ارسـ ــة بعض التطبيقات على سـ ــبيل المثال عند تصـ ــميم‬
‫إضاءة الشوارع فإنك تحتاج إلى دراسة المتطلبات العامة المرورية للتقاطعات و المنحنيات إلخ‪.‬‬
‫بعد التعرف على الحد األدنى من هذه الد ارس ـ ـ ــات فإن المهندس يص ـ ـ ــبح مؤهال لد ارس ـ ـ ــة خطوات التص ـ ـ ــميم‬
‫التفص ـ ــيلية (لإلض ـ ــاءة الداخلية أو للخارجية) وطرقه واعتباراته المختلفة‪ .‬وبالطبع فلن نس ـ ــتطيع الخوض فى‬
‫تفصيالت كل هذه الدراسات فى هذا الفصل لكننا سنكتفى بعرض أهم النقاط التى يحتاجها مهندس الكهرباء‬
‫من كل دراسة من هذه الدراسات‪.‬‬
‫‪ 3 - 1 - 7‬تركيب العني‬
‫عندما ننظر إلى جسم ما فإن ضوءا منعكسا من الجسم نفسه يدخل أعيننا وتتكون له صورة على الشبكية‪.‬‬
‫والش ـ ــبكية ‪ Retina‬هي طبقة رقيقة من األنس ـ ــجة تغطي مؤخرة وجوانب تجويف العين من الداخل‪ ،‬وتحتوي‬
‫على ماليين الخاليا الحساسة للضوء‪ .‬وتمتص هذه الخاليا معظم الضوء الذي يسقط على الشبكية‪ ،‬وتحوله‬
‫إلى إشارات كهربية ثم تنتقل هذه اإلشارات (الكهربية) إلى الدماا بوساطة أعصاب تنقلها إليه‪.‬‬
‫وفى العين نوعان من خاليا اإلبص ــار‪ :‬األولى هى المخروطية وهى المس ــئولة عن رؤية التفاص ــيل واأللوان‬
‫ويمكنها أن تتوائم مع الض ـ ــوء خالل دقيقتين‪ .‬أما الثانية فهى الخاليا االس ـ ــطوانية وهى المس ـ ــئولة عن رؤية‬
‫األشياء السريعة و الجانبية و المظلمة وتحتاج إلى دقائق عديدة لتتوائم مع الضوء‪.‬‬
‫والعين لها حساسية مختلفة لكل لون من األلوان‪ ،‬فأقل حساسية هى الخاصة باللون األزرق‪ ،‬وأعلى حساسية‬
‫تكون لثالثة ألوان ‪ :‬هى األخضر واألحمر واألصفر‪ ،‬ولهذا فاستخدام هذه األلوان الثالثة تحديدا فى إشارات‬
‫المرور ليس عش ـوائيا‪ .‬كما أن العين س ـريعة اإلحســاس باللون األصــفر‪ ،‬ولذا فهو يســتخدم دائما للتحذير فى‬
‫إشارات المرور وغمازات السيارة‪ ،‬فهو األفضل واألسرع لتوصيل رسالة تحذير للسائقين‪ .‬وأكثر األلوان راحة‬
‫للعين هو اللون األخضر‪ ،‬وقد اختاره هللا ليصف به ثياب أهل الجنة فى القرآن الكريم ‪:‬‬
‫" وإ َذا َأرَْي َت ثَ َّم َأرَْي َت َنعيما ومْلكا َكبي ار (‪َ )20‬عاليهم ثَياب سـ ـند ض‬
‫ضـ ـر َوإ ْسـ ـتَْب َرق َوحلوا أَ َسـ ـاوَر م ْن ف َّ‬
‫ضـ ـ ضة‬
‫سخْ‬
‫ْ‬
‫َ‬
‫َ‬
‫ان َس ْعيك ْم َم ْشكو ار (‪ " )22‬سورة اإلنسان‪.‬‬
‫َو َسَقاه ْم َربه ْم َش َرابا َ‬
‫ان َلك ْم َج َزاء َوَك َ‬
‫طهو ار (‪ )21‬أن َه َذا َك َ‬
‫‪504‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ومن األلوان المريحة كذلك اللون األخضــر المصــفر‪ ،‬ولذا اســتخدم في أســالك التأريض‪ .‬وعموما فالد ارســة‬
‫التفصيلية لخوا‬
‫‪2-7‬‬
‫العين وتأثرها باأللوان ال غنى عنه لمصممى اإلضاءة المحترفين‪.‬‬
‫اإل ضاءة الطبيعية‬
‫من المعلوم أن الشــمس هى مصــدر كل الطاقات تقريبا على ظهر األرض‪ ،‬والضــوء الطبيعي الواصــل إلينا‬
‫من الشــمس عبارة عن طاقة إشــعاعية على شــكل موجات كهرومغناطيســية تنتقل إلينا من الشــمس‪ .‬والطيف‬
‫الكهرومغناطيســي أو األشــعة الكهرومغناطيســية أو األمواج الكهرومغناطيســية (كلها أســماء مترادفة) تشــتمل‬
‫على مجموعة متنوعة من األشـ ــعة (الموجات) مثل الضـ ــوء المرئي‪ ،‬أو المايكروويف وأشـ ــعة اكس‪ ،‬وأشـ ــعة‬
‫جاما وموجات التلفزيون والراديو (ليس معنى ذلك أن الش ـ ـ ــمس ترس ـ ـ ــل لنا إرس ـ ـ ــاال إذاعيا أو تلفزيونيا‪ ،‬وإنما‬
‫س ـ ــمى هذا المدى بهذا االس ـ ــم ألنه لما تم الحقا توليد مثل هذه الموجات لكن بطرق ص ـ ــناعية اس ـ ــتخدم هذا‬
‫المدى في نقل موجات الراديو والتلفزيون فس ـ ـ ــمى باس ـ ـ ــمها)‪ ،‬وكلها عبارة عن إش ـ ـ ــعاعات كهرومغناطيس ـ ـ ــية‬
‫‪ Electromagnetic Radiation‬تتفق فى بعض الخص ـ ــائص وتختلف فى البعض اآلخر‪ ،‬فجميعها مثال‬
‫ينتشر بسرعة الضوء فى الفراا‪:‬‬
‫التردد ‪ x‬الطول الموجى = سرعة الضوء = ‪3 x 108 m/s‬‬
‫تجدر اإلشارة إلى أن األشعة الكهرومغناطيسية لها طاقة تعطى بالمعادلة‬
‫‪𝐸 = ℎ 𝑥 𝑛 …..7-1‬‬
‫حيث‬
‫• ‪ h‬هو ثابت بالنك ( ‪ )ℎ = 6.6 × 10−34‬ويقاس ب ـ ‪J.s‬‬
‫• ‪ n‬هو التردد‬
‫والموجات الكهرومغناطيس ـ ــية تتميز عن غيرها من الموجات بأنها ال تحتاج لوس ـ ــط مادى لتنتقل خالله مثل‬
‫موجات الصــوت مثال التى ال تنتقل أبدا فى الفراا‪ .‬ولكنها تختلف فيما بينها فى عدد من الخصــائص‪ ،‬فهى‬
‫مثال تختلف في الطول الموجي‪ Wavelength‬أو التردد ‪ .Frequency‬ولبعض هذه الموجات أثر حرارى‬
‫(تحت الحمراء)‪ ،‬وللبعض اآلخر أثر كيماوى (إكس)‪ ،‬أو أثر كاوى (فوق البنفسجية)‪ ،‬وهكذا‪.‬‬
‫‪505‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫واألش ـ ـ ــعة األكثر خطورة فهي أش ـ ـ ــعة جاما‪ ،‬حيث لها طوال موجيا قص ـ ـ ــير‪ ،‬أي أن لها تردد أعلى‪ ،‬ما يعني‬
‫طاقة أعلى وقدرة أكبر على اختراق األجسـ ـ ـ ـ ـ ــام‪ .‬ويمكن لها النفاذ إلى كل أنواع األجسـ ـ ـ ـ ـ ــام تقريبا‪ ،‬وال يمكن‬
‫اعتراض طريقها إال باســتخدام ألواح ســميكة من الرصــا‬
‫‪ .‬وهي تقتل كل ما تخترقه من خاليا حية‪ ،‬نتيجة‬
‫الطاقة الكبيرة التي تحملها والتي تتحول إلى طاقة ح اررية داخل الخاليا الحية‪ ،‬وتؤدي بدورها إلى تأيين هذه‬
‫الخاليا‪ ،‬أي تغيير خواصها البيولوجية والكيميائية‪.‬‬
‫والض ــوء المرئي ينتش ــر في الفراا كما ذكرنا بس ــرعة ثابتة قدرها ‪ ،3 x 108 m/s‬وبتردد محدد بين ‪× 7.5‬‬
‫‪ 1014‬و ‪ 1014 × 4‬هرتز أي أن أطوال تلك الموجات تتراوح بين ‪ 750‬نانو متر (الضوء األحمر) و‪400‬‬
‫نانومتر (الضـ ــوء البنفسـ ــجي) في مجال الطيف المرئى الكهرمغنطيسـ ــي ‪Electromagnetic Spectrum‬‬
‫الذي يتألف من األلوان ‪ :‬البنفسجي فاألزرق فالنيلي فاألخضر فاألصفر فالبرتقالي فاألحمر كما هو واضح‬
‫فى الشكل ‪.1-7‬‬
‫ونحن نرى هذا الطيف على ش ـ ــكل ألوان متميزة كالتي تظهر في الس ـ ــماء بعد س ـ ــقوط المطر وتعرف بقوس‬
‫قزح ‪ .Rainbow‬ومنطقة الضوء المرئي تقع فى مجال األشعة التى تستجيب لها شبكية العين و لذا نتمكن‬
‫من رؤية األشــياء من حولنا‪ ،‬بينما ال تســتجيب العين ألى أشــعة أخرى (ولذا تســمى باقى الموجات باألشــعة‬
‫غير مرئية) مثل األش ــعة فوق البنفس ــجية أو األش ــعة تحت الحمراء‪ .‬وفى كل األحوال فال يمكن كش ــف هذه‬
‫اإلشـ ــعاعات إال بوسـ ــائل خاصـ ــة مثل اسـ ــتخدام األشـ ــعة تحت الحمراء فى أجهزة الرؤية الليلية والتى تعتمد‬
‫فكرتها على استقبال اإلشعاع الحراري المنطلق من األجسام‪.‬‬
‫‪506‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪1-7‬‬
‫ولكــل لون من األلوان الموجودة فى مجــال الطيف المرئي طول موجي خــا‬
‫‪ ،‬فــاللون األحمر لــه أطول‬
‫طول موجي في الطيف المرئي بينما اللون البنفس ـ ـ ـ ــجى أقص ـ ـ ـ ــر األطوال الموجية‪ .‬واجتماع هذه األلوان مع‬
‫بعض ــها البعض يعطي اللون األبيض‪ .‬ولتحليل الض ــوء األبيض إلى ألوان الطيف نس ــتخدم منش ــور كما في‬
‫الشكل ‪ 2-7‬حيث ينحرف (ينكسر) كل لون بزاوية خاصة حسب طوله الموجي‪.‬‬
‫‪507‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪2-7‬‬
‫وعملية اإلبص ـ ــار تعتمد على انعكاس هذا الطيف الكهرومغناطيس ـ ــي من األجس ـ ــام وس ـ ــقوطها على العين‪،‬‬
‫فالجسم األحمر يعكس اللون األحمر ويمتص باقي األلوان ولذلك نراه أحم ار‪ ،‬والجسم األخضر يعكس اللون‬
‫األخضر لذا نراه أخض ار‪ ،‬وهكذا بالنسبة لبقية األلوان‪ .‬وتتكون الصورة المرئية بتجميع هذه االنعكاسات على‬
‫شبكية العين فنرى األلوان البديعة للمخلوقات‪" ،‬فتبارك هللا أحسن الخالقين"‪.‬‬
‫‪508‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 2 - 7‬أنواع اإل ضاءة الطبيعية‬
‫اإلضاءة الطبيعية قد تكون‪ :‬إما مباشرة ‪ Direct‬وذلك حين يكون ضوء الشمس موجه مباشرة بدون غيوم‬
‫كما فى الصورة اليمنى في الشكل ‪ ،3-7‬وقد تكون إضاءة الشمس غير مباشرة ‪ Diffused‬كما فى الصورة‬
‫اليسرى وذلك إذا سقط الضوء من خالل الغيوم‪.‬‬
‫شكل ‪3-7‬‬
‫ولكل نوع من النوعين السابقين ميزات وعيوب‪ .‬فمن سمات اإلضاءة المباشرة ‪:‬‬
‫• الظالل قوية‬
‫• اإلنارة غير متجانسة فهناك فرق بين مستويات اإلنارة بين الظل و الضوء‬
‫• وهج الشمس ‪ glare‬عالي‬
‫• تجسيم جيد لألجسام ثالثية األبعاد ‪3D modeling‬‬
‫أما في الحالة الثانية (ضوء منتشر) يالحظ أن‬
‫• اإلنارة متجانسة‬
‫• ال يوجد ظالل‬
‫• ال يوجد وهج للشمس (ال نحتاج إلى نظارات شمسية أو حاجب للوهج)‬
‫• ال يوجد تجسيم لألجسام ثالثية األبعاد‪.‬‬
‫‪509‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪3-7‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫اإل ضاءة الصناعية‬
‫وحيث أن المجال الكهربى يمكن أن ينش ـ ـ ـ ـ ـ ــئ نفس هذه الموجات الكهرومغناطيس ـ ـ ـ ـ ـ ــية التى نتحدث عنها‪،‬‬
‫وبالتالى يمكننا أن ننش ــئ ض ــوءا ص ــناعيا يش ــبه الض ــوء الطبيعي‪ .‬فالمجال الكهربي الذي ينش ــأ من تذبذب‬
‫الجس ـ ــيمات المش ـ ــحونة داخل ذرات بعض العناص ـ ــر نتيجة مرور تيار كهربى فيها يؤدي إلى انبعاث طيف‬
‫كهرومغناطيسـ ـ ـ ــي‪ .‬ويعتمد الطول الموجي لألشـ ـ ـ ــعة الكهرومغناطيسـ ـ ـ ــية المنبعثة على درجة إثارة الشـ ـ ـ ــحنة‪،‬‬
‫ونوعية المادة المار فيها التيار‪ ،‬وبالتالي تنشــأ صــناعيا موجات في نفس مدى الضــوء المرئي‪ ،‬ومن الممكن‬
‫أن يتغير لون المصــباح الكهربى حســب نوع المادة المســتخدمة فى تصــنيعه كما ســنرى الحقا‪ .‬و نشــير هنا‬
‫إلى مبدأ هام جدا وهو أنه عند قيا‬
‫كفاءة وجو ة أى مصباح صناعى ستت مقارنة الطيل الصا ر منه‬
‫بالطيل المرئى للشمس‪.‬‬
‫وفى حالة اإلضاءة الصناعية فلدينا نفس النوعين من اإلضاءة ‪ :‬المباشرة والمنتشرة‪.‬‬
‫ففى حالة الحاجة لضوء مباشر موجه فقد تم استخدام أجهزة إنارة ذات حزمة ضيقة و مباشرة لتحقيق ذلك‬
‫كما فى الصورة اليمنى من شكل ‪ .4-7‬ونالحظ نفس السمات السابقة وهى أن الضوء غير متجانس والظالل‬
‫واضحة وتجسيم ممتاز لألجسام ثالثية األبعاد كما فى الصورة اليسرى من شكل ‪.4-7‬‬
‫شكل ‪4-7‬‬
‫‪510‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫أما فى حالة الحاجة إلضاءة غير مباشرة فقد تم استخدام أجهزة لنشر الضوء كما فى الصورة اليسرى من‬
‫شكل ‪ .5-7‬ونالحظ هنا أن الضوء متجانس و بدون ظالل كما فى حالة اإلضاءة الطبيعية المنتشرة حيث‬
‫تكاد تكون الظالل معدومة‪.‬‬
‫شكل ‪5-7‬‬
‫ومن أهم تطبيقات اإلضاءة المباشرة استخدامها فى المتاحف والمعارض ومحالت المجوهرات واألدوات الثمينة‬
‫والممرات في الفنادق والمطاعم‪ ،‬وذلك عندما يكون تجسيم‪ ،‬وإظهار للشكل الثالثي اإلبعاد‪.‬‬
‫أما تطبيقات اإلضاءة غير المباشرة فإنها تستخدم فى المكاتب وغرف االجتماعات وغرف المرضى و الممرات‬
‫و المستشفيات والصفوف بالمدارس وصالونات الحالقة وغرف المكياج وذلك عندما يكون هنالك حاجة‬
‫إلظهار وجوه الناس‪.2‬‬
‫‪4-7‬‬
‫كميات ووحدات اإل ضاءة األساسية‬
‫وقبل الدخول فى حس ــابات تفصــيلية لتصــميمات اإلضــاءة يجب على القارئ أن يكون ملما ببعض الكميات‬
‫المستخدمة كثي ار فى حسابات اإلضاءة‪ ،‬ومنها‪:‬‬
‫‪ 2‬ينصح بالرجوع للكتاب القيم ‪ :‬تصميم اإلنارة العربي للمهندس عزت البارودى وهو كتاب مميز و ةقد استفدت منه كثيرا‬
‫‪511‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 4 - 7‬الفيض الضوئى ‪Luminous Flux‬‬
‫ويرمز له بالرمز ‪ φ‬أو بالرمز (‪ ،)F‬ويعبر عن حساسية العين للقدرة الضوئية الناتجة من اإلشعاع‪ ،‬ويعرف‬
‫بأنه الكمية الكلية للضـ ــوء المنبعث فى الثانية من مصـ ــدر ضـ ــوئى‪ ،‬ويقاس الفيض الضـ ــوئى بوحدة تسـ ــمى‬
‫ليومن (‪ )Lumen‬ويرمز لها بالرمز (‪.)Lm‬‬
‫وتختلف كمية الفيض المنبعث من المص ــابيح حس ــب نوعها وقدرتها‪ ،‬فالمص ــباح التنجس ــتن بقدرة ‪ 100‬وات‬
‫ينتج حوالى ‪ 1500‬ليومن فى حين أن اللمبة الفلورس ـ ـ ـ ـ ـ ــنت بقدرة ‪ 40‬وات تنتج حوالى ‪ 2800‬ليومن‪ ،‬أما‬
‫مصباح الزئبق قدرة ‪ 100‬وات فينتج حوالى ‪ 4000‬ليومن‪ ،‬ولمبة ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ LED‬قدرة أفضل منهم جميعا كما‬
‫هو واضح في جدول المقارنة التالى‪.‬‬
‫‪ 2 - 4 - 7‬شدة اإل ضاءة ( ‪) Luminous Intensity‬‬
‫ويرمز لها بالرمز (‪ )I‬و يعبر عن قدرة المصــدر الضــوئى على انبعاث الفيض الضــوئى ‪ Φ‬فى اتجاه محدد‬
‫وتقاس بوح ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـدة تسمى الشمعـ ـ ـ ـ ـ ـ ـة أو ‪ ،Candela‬ويرمز لها ب ـ (‪ ،(cd‬أو تقاس بوحدة الـ ـ ـ ( ‪candle‬‬
‫‪ )power‬ويرمز لها بالرمز(‪ .)cp‬وتمثل بالمعادلة التالية‪:‬‬
‫‪Lm / Sr....................7 − 2‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫= ‪I‬‬
‫حيث ‪ ω‬هى الزاوية المجسمة أو الزاوية الفراغية (‪ )Solid Angle‬المقابلة لمساحة السطح المضاء ‪ A‬وتقاس‬
‫بوحدة ال ـ)‪ ، Steradian (Sr‬وتظهر فى الشكل ‪ ،6-7‬وتعرف بأنها الزاوية عند المركز المقابلة لجزء من‬
‫سطح كرة (هذا الجزء له مساحة تساوى مربع نصف القطر)‪ ،‬أى ‪ 1= ω‬عندما تكون ‪A = r2‬‬
‫‪512‬‬
‫‪.‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 6-7‬الزاوية الفراغية‬
‫‪ 3 - 4 - 7‬شدة االستضاءة ( ‪) Illumination‬‬
‫ويرمز لها بالرمز ‪ ،E‬وتعرف بأنها كمية الفيض الضـ ــوئى )‪ )Lm‬السـ ــاقطة عموديا على وحدة المسـ ــاحة ‪A‬‬
‫من هذا السطح‪ ،‬وتمثل بالمعادلة التالية ‪:‬‬
‫‪lux.................................7 − 3‬‬
‫‪‬‬
‫‪A‬‬
‫=‪E‬‬
‫ملحوظة هامة‪:‬‬
‫تجاو از‪ ،‬يمكن أن يطلق على ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ I‬وكذلك على ‪ E‬مصطلح شدة اإلضاءة‪ ،‬لكن البد من التفريق بينهما‬
‫بالوحدات فإذا قيل مثال أن مصباح له شدة إضاءة ‪ 20 cd‬فبالتأكيد نقصد ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Luminous Intensity‬‬
‫)‪ ،(I‬أما إذا قيل أن شدة اإلضاءة مثال تساوى ‪ 20 Lux‬فبالطبع نقصد ال ـ ـ ـ ـ ـ )‪ ،Illumination (E‬لذا وجب‬
‫االنتباه ألن العديد من المراجع ربما تس ـ ـ ـ ــتخدم نفس الترجمة العربية للمتغيرين‪ ،‬فكالهما يعتمد على الفيض‪،‬‬
‫لكن الفيض منسوبا للزاوية الفراغية فى حالة حساب ال ـ ـ ـ ‪ ،I‬ومنسوبا لمساحة السطح فى حالة حساب ال ـ ـ ـ ‪.E‬‬
‫وللتمييز فنحن نستخدم هنا مصطلح شدة االستضاءة للـ ‪ ،E‬و شدة اإلضاءة للـ ‪.I‬‬
‫‪ 4 - 4 - 7‬املنحنيات القطبية ‪Polar Curves‬‬
‫وتسمى أيضا بمنحنيات توزيع شدة اإلضاءة ‪ ،Luminous Intensity‬فمن المعلوم أن الضوء الصادر من‬
‫مصــدر ضــوئي ال يتوزع – فى الغالب – بدرجة متســاوية في جميع االتجاهات‪ ،‬وإنما تتغير شــدته من زاوية‬
‫ألخرى‪ ،‬فقد يكون قويا تحت المصـ ــباح مباش ـ ـرة‪ ،‬وأقل قوة فى اتجاه آخر‪ ،‬بمعنى أن شـ ــدة اإلضـ ــاءة تختلف‬
‫باختالف الزاوية الفراغية‪ .‬والمنحنى الذى يعطى شكل تغير شدة اإلضاءة من زاوية ألخرى بالنسبة لمصباح‬
‫معين يسـ ـ ـ ــمى ‪ ،Polar Curve‬والشـ ـ ـ ــكل ‪ 7-7‬يمثل نموذجا لهذا المنحنى‪ .‬ومن المنحنى فى هذا الشـ ـ ـ ــكل‬
‫‪513‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الســابق نجد أن شــدة إضــاءة هذا المصــباح مثال عند الزاوية ‪ 20°‬مع ال أرســى ألســفل تســاوى ‪ 664‬كنديال‪،‬‬
‫بينما ش ــدة اإلض ــاءة مباشـ ـرة تحت المص ــباح تبلق ‪ 716‬كنديال‪ .‬ويمكن التحكم فى ش ــكل المنحنيات القطبية‬
‫للمصابيح بإضافة عواكس ‪ Reflectors‬لها أشكال متنوعة‪.‬‬
‫وتحس ـ ــب ش ـ ــدة اإلض ـ ــاءة لمص ـ ــدر ما على أنها القيمة المتوس ـ ــطة لقيم ش ـ ــدة اإلض ـ ــاءة (الكنديال) فى جميع‬
‫االتجاهات‪ ،‬وتعرف أيضا بأنها متوسط قدرة شمعة كروية (‪ )Mean Spherical Candle Power‬ويرمز‬
‫لها بالرمز ‪.MSCP‬‬
‫شكل ‪ : 7-7‬منحنى توزيع شدة االستضاءة‬
‫‪ 5 - 4 - 7‬النصوع ( ‪) Brightness‬‬
‫وهو نوعان ‪:‬‬
‫• نصوع المصدر الضوئى‪ ،‬ويرمز له بالرمز ‪ L‬ويقاس بالالمبرت‪.‬‬
‫• نصوع الجسم الالمع الذى سقط عليه الضوء‪ ،‬ويرمز له بالرمز ‪ B‬ويقاس باللكس ‪.Lux‬‬
‫ويعرف نصوع المصدر الضوئى بأنه النسبة بين شدة اإل ضاءة والمساحة الظاهرية للمصدر الضوئى‪ ،‬ويتم‬
‫التعبير عن النصوع بالمعادلة التالية‬
‫‪514‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪Cp / cm 2 ........................7 − 4‬‬
‫‪I‬‬
‫‪S‬‬
‫=‪L‬‬
‫حيث ‪ S‬هى المس ـ ــاحة الظاهرية لمص ـ ــدر الض ـ ــوء‪ ،‬ويقاس النص ـ ــوع بوحدة تس ـ ــمى ‪ .Lambert‬والالمبرت‬
‫الواحد يعادل شـ ـ ـمعة واحدة في الس ـ ــنتمتر المربع‪ .‬والجدول ‪ 1-7‬يبرز مقارنة بين نص ـ ــوع بعض المص ـ ــادر‬
‫الضوئية‪.‬‬
‫أما نصوع الجسم الالمع (ويرمز إليه بالرمز ‪ )B‬فيقاس باللكس ويحسب من المعادلة ‪:‬‬
‫نصوع الجسم = شدة االستضاءة عليه ‪ x‬انعكاسية السطح الالمع‬
‫‪𝐵 = 𝐸 (𝐿𝑢𝑥) 𝑥 𝑅𝑒𝑓𝑙𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒…..7-5‬‬
‫وعامل االنعكاس ‪ Reflectance‬فى المعادلة الســابقة هو قابلية ســطح ما لعكس الضــوء الســاقط عليه ليراه‬
‫الناظر‪ ،‬فالســطح األبيض يعكس الضــوء بنســبة ‪ ،%100‬في حين ال يزيد عامل االنعكاس للســطح األســود‬
‫على ‪ ،%2‬ويبلق عامل االنعكاس للسـ ـ ـ ـ ـ ــطح الرمادي نحو ‪ %40‬من الضـ ـ ـ ـ ـ ــوء السـ ـ ـ ـ ـ ــاقط عليه‪ .‬فإذا كانت‬
‫االستضاءة ‪ 10‬لكس وكان عامل انعكاس السطح للضوء ‪ %50‬فإن نصوع هذا السطح تعادل ‪ 5‬لكس‪.‬‬
‫جدول ‪ : 1-7‬نصوع بعض المصادر الهامة‬
‫‪515‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 6 - 4 - 7‬الزغللة (البهر) ‪Glare‬‬
‫تحدث الزغللة عند النظر إلى مص ــدر ض ــوئى بش ــرط أن تكون قيمة النص ــوع لهذا المص ــدر أعلى من ‪1.5‬‬
‫لمبرت‪ ،‬واضــح من قيم الجدول الســابق أن نصــوع الشــمس له قيمة هائلة ولذا ال يســتطيع أحد النظر طويال‬
‫إليها وإال أصابه البهر أو الزغللة‪ .‬وأحيانا يلجأ البعض للفت االنتباه إلى محالتهم مثال بوضع لمبات شديدة‬
‫النصــوع و بزوايا خاطئة تجعل من ينظر للمحل يحول بص ـره مباش ـرة بعيدا عنه لتفادى الزغللة التى تصــدر‬
‫من اللمبة‪ ،‬وبالتالى فالتصــميم الخاطئ لمنظومة اإلضــاءة يمكن أن تتســبب فى عكس المطلوب منها‪ ،‬فبدال‬
‫من جذب نظر العميل فإنها تنفره وتجعله يحول نظره عن المكان (شكل ‪.)8-7‬‬
‫شكل ‪8-7‬‬
‫‪5-7‬‬
‫اخلواص الضوئية لوحدات اإل نارة‬
‫اإلض ـ ــاءة الطبيعية هي التي تأتي من مص ـ ــادر ض ـ ــوء طبيعية‪ ،‬وهي اإلض ـ ــاءة األكثر مالئمة فيس ـ ــيولوجيا‬
‫لإلنس ـ ـ ــان‪ ،‬غير أنها تتبدل وتختلف باختالف الوقت وفص ـ ـ ــول الس ـ ـ ــنة‪ ،‬والموقع‪ ،‬وحالة الطقس‪ ،‬وغير ذلك‪،‬‬
‫وتراوح درجة اإلض ــاءة الطبيعية الواقعة على الس ــطوح األفقية في األماكن المكش ــوفة عادة بين «‪»0.0005‬‬
‫لكس في الليلة المظلمة (غير القمرية)‪ ،‬و«‪ »0.3‬لكس في الليلة القمراء التامة البدر‪ ،‬و«‪ »100000‬لكس‬
‫‪516‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫تقريبا تحت أشـ ــعة الشـ ــمس المباش ـ ـرة‪ .‬و عند تقييم أو تصـ ــنيف إحدى وحدات اإلنارة الصـ ــناعية فإننا نقيمها‬
‫مقارنة بالمصدر الطبيعي من خالل عدة سمات‪ ،‬منها ‪:‬‬
‫‪ 1 - 5 - 7‬أمانة إظهار (نقل) اللون‬
‫من المعلوم أن ضـ ـ ـ ـ ــوء أى مصـ ـ ـ ـ ــباح هو فى الحقيقة مكونا من مجموعة من األلوان متراكبة معا كما ذكرنا‬
‫لتكون لون نور المصباح‪ ،‬فإذا كان الضوء الساقط من المصباح يحتوى على لون الجسم فعندها فقط يظهر‬
‫الجس ـ ــم بلونه الطبيعي‪ ،‬وفيما عدا ذلك فإن إض ـ ــاءة المص ـ ــباح س ـ ــتغير من لون الجس ـ ــم الحقيقى‪ ،‬ولذا فلون‬
‫الجسـ ــم الحقيقى لن يظهر بدقة سـ ــوى فى ضـ ــوء النهار ألنه الوحيد الذى يحتوى على كافة األلوان بالنسـ ــب‬
‫النموذجية‪ ،‬أما األض ـواء الصــناعية فســتتوقف كفاءة إظهارها لأللوان الحقيقية على مدى قربها أو بعدها من‬
‫مستوى ضوء النهار‪.‬‬
‫كما أن درجة امتص ــا‬
‫األجسـ ـام لأللوان يؤثر بدرجة كبيرة على ظهوره بلونه الطبيعي‪ ،‬فعند س ــقوط ض ــوء‬
‫ما علي جســـم أبيض مثال فإنه يعكس األلوان األولية كلها بنفس نســـبتها‪ ،‬أما األجســـام ذات األلوان األخرى‬
‫فإنها س ــتمتص لونا معينا أو أكثر من مجموعة األلوان التى يتركب منها الضــوء الس ــاقط‪ ،‬وبالتالى فس ــيتغير‬
‫لون الجسم المضاء‪ .‬ومن هنا‪ ،‬فإننا يمكن أن نقول أن أى مصباح كهربى سيكون أقرب ما يمكن من ضوء‬
‫النهار إذا انبعث منه طيف ضوئي يحتوى على األلوان الثالثة األساسية (األحمر واألخضر واألزرق) بنفس‬
‫نسبة وجودها فى ضوء النهار‪ ،‬وكلما اختلت‬
‫هذه النسبة كلما بعد المصباح عن نقل اللون بأمانة (شكل ‪.)9-7‬‬
‫وهذه العالقات يعبر عنها بمصــطلح هام هو ‪ " :‬أمانة نقل األلوان " ‪ ،CRI‬أو ما يســمى بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Index‬‬
‫‪ ،Color Rendering‬وهو عبارة عن رقم من ص ـ ـ ـ ــفر إلى ‪ ،100‬فكلما اقترب ‪ CRI‬للمبة معينة من الرقم‬
‫‪ 100‬كلما دل ذلك على ارتفاع كفاءة المصباح فى إظهار اللون على حقيقته‪.‬‬
‫‪517‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪9-7‬‬
‫ومعظم الشركات المنتجة للمصابيح تصدر ضمن كتالوجاتها صورة للتحليل الطيفى لضوء مصابيحها‪ ،‬كما‬
‫فى الش ـ ـ ـ ـ ـ ــكل ‪ 10-7‬الذى يظهر التحليل الطيفى ألكثر من مص ـ ـ ـ ـ ـ ــباح مقارنة بض ـ ـ ـ ـ ـ ــوء الظهيرة ‪Noon‬‬
‫‪ .Sunlight‬ومن هذه المقارنة تسـ ـ ـ ــتطيع أن نحدد جودة إضـ ـ ـ ــاءة المص ـ ـ ـ ـابيح المختلفة و أمانتها في إظهار‬
‫األلوان‪.‬‬
‫شكل ‪ : 10-7‬التحليل الطيفي لبعض المصابيح‬
‫‪ 2 - 5 - 7‬مظهر اللون‬
‫ويصنف ضوء المصباح أيضا حسب مظهر لونه إلى ثالث فئات‪:‬‬
‫•‬
‫بارد (أزرق)‪.‬‬
‫‪518‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫متوسط (أخضر)‪.‬‬
‫•‬
‫دافئ (أحمر)‪.‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫وهذه التصـ ــنيفات يجب أن يراعيها المصـ ــمم خصـ ــوصـ ــا فى اإلضـ ــاءات الديكورية‪ ،‬حيث يجب عليه اختيار‬
‫الضــوء المناســب فى المكان المناســب‪ ،‬على ســبيل المثال فمظهر المصــباح المناســب لغرف النوم هو اللون‬
‫الدافئ مثال‪ ،‬بينما تناسب األلوان الباردة إضاءة المكاتب‪ ،‬وهكذا‪.‬‬
‫‪ 3 - 5 - 7‬درجة حرارة اللون )‪(Color temperature‬‬
‫من المعلوم أن الجســم األســود يتغير لونه بارتفاع درجة ح اررته‪ ،‬حيث يبدأ فى التوهج باللون األحمر الداكن‬
‫ثم مع ارتفاع درجة ح اررته يتحول إلى األحمر فالبرتقالى ثم األصفر فاألبيض المزرق‪ ،‬ويمكن بهذه الطريقة‬
‫وصــف أى لون صــادر من مصــباح بدرجة الح اررة التى ســخن إليها ذلك الجســم األســود‪ .‬ولذا تقوم الشــركات‬
‫بتعريف لون المصباح بدرجة ح اررة جسم أسود يسخن إلى درجة ح اررة معينة فيشع نفس هذا اللون‪ ،‬فالضوء‬
‫الصــادر من مصــباح فلورســنت يشــبه الضــوء الناتج من تســخين جســم أســود إلى ‪ 3500‬كلفن (درجة ح اررة‬
‫كلفن = الدرجة المئوية‬
‫‪ .)273‬الحظ أن درجة ح اررة لون ‪ Day Light Lamp‬تس ـ ـ ـ ـ ـ ــاوى ‪ 6500‬كلفن‬
‫وهى درجة ح اررة سطح الشمس‪ .‬وأبرز درجات ح اررة األلوان تظهر فى الجدول ‪.2-7‬‬
‫جدول ‪ : 2-7‬درجة ح اررة ألوان بعض مصادر اإلضاءة‬
‫ولسنا بحاجة للتأكيد على أن هذه األرقام ال تعنى مطلقا درجة ح اررة المصباح عند لمسه باليد‪ ،‬بل هى تعبير‬
‫رمزى عن اللون فقط‪ ،‬وال وجود لهذه الدرجات فزيائيا على سطح المصباح‪.‬‬
‫‪519‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ويمكن التعرف على درجة أمانة اللون بقراءة بيانات المص ــباح كما في الش ــكل ‪ ،11-7‬فهذا المص ــباح ‪18‬‬
‫وات‪ .‬لكن ماذا يعنى الرقم ‪840‬؟ إذا ض ـ ـ ـربت الرقم األول من اليسـ ـ ــار في ‪ 10‬سـ ـ ــتحصـ ـ ــل على أمانة نقل‬
‫األلوان (‪ 80‬في هذا المثال) واذا ضـ ـربت الرقمين الثاني والثالث معا من اليس ــار في ‪ 100‬س ــتحص ــل على‬
‫درجة ح اررة المصباح (‪ 4000‬كلفن في هذا المثال)‬
‫شكل ‪11-7‬‬
‫‪ 4 - 5 - 7‬الكفاءة الضوئية‬
‫ويس ــتخدم هذا المص ــطلح للتعبير عن حجم الفيض الص ــادر من المص ــدر لكل وات من قدرة المص ــدر‪ .‬ولذا‬
‫فعند شرائك مصباحا من السوق يجب عليك قبل أن تنظر للسعر أن تنظر إلى الرقم المعبر عن هذا السؤال‬
‫‪ :‬ك ليومن لكل وات؟ فربما يكون لمص ــباحين نفس القدرة لكنهما يختلفان فى كمية الفيض الص ــادر منهما‪،‬‬
‫وعندها ربما تختار األعلى س ــع ار ألنه األعلى فى الكفاءة الض ــوئية‪( .‬ملحوظة ‪ :‬أعلى كفاءة ض ــوئية نظرية‬
‫ألى مص ـ ـ ـ ـ ـ ــباح ‪ -‬بفرض انعدام المفقودات ‪ -‬هى ‪ 680‬ليومن لكل وات) ‪ .‬و من ثم فكلما اقتربت الكفاءة‬
‫الضوئية من هذا الرقم كلما كان المصباح أقرب للمثالية‪.‬‬
‫‪6-7‬‬
‫حسابات شدة االستضاءة ( ‪) Illumination‬‬
‫ونشير مرة أخرى إلى أن البعض قد يسميها حسابات "شدة االستضاءة" أو حسابات " شدة اإلضاءة " و أن‬
‫كنا سنلتزم بمصطلح شدة االستضاءة عند الحديث عن ‪ E‬لنميزها عن شدة اإلضاءة التي نقصد بها الـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪.I‬‬
‫المهم أننا نقصـ ــد هنا الكمية التى يرمز لها بالرمز ‪ ،E‬وتعرف بأنها كمية الفيض الضـ ــوئى )‪ )Lm‬السـ ــاقطة‬
‫عموديا على وحدة المساحة ‪ A‬من هذا السطح‪ ،‬وتمثل بالمعادلة التالية ‪:‬‬
‫‪lux.................................7 − 6‬‬
‫‪‬‬
‫‪A‬‬
‫=‪E‬‬
‫و وحدة قياس االستضاءة هى ‪ Lux‬وتساوى ‪ Lm/m2‬في المقاييس المترية‪ ،‬وهو وحدة قياس تكافئ الضوء‬
‫المباشـ ــر السـ ــاقط على سـ ــطح يبعد مت ار واحدا عن مصـ ــدر ضـ ــوئي نقطي ‪ Point Source‬يعادل شـ ــمعة‬
‫‪520‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫واحدة‪ ،‬وهو يسـ ــاوي أيضـ ــا ليومنا واحدا في المتر المربع‪ .‬وتقاس شـ ــدة االســـتضـــاءة ‪ E‬في الواليات المتحدة‬
‫األمريكية باللومن‪/‬قدم‪ ،2‬أو شــمعة‪/‬قدم‪ ،2‬وهى تســاوى كمية الضــوء الصــادرة عن شــمعة واحدة وســاقط على‬
‫ســطح مســاحته قدم مربعة واحدة على مســافة قدم واحدة (‪30‬ســم)‪ .‬أي أن اللومن‪/‬قدم‪ 2‬يعادل ‪ 10.76‬لكس‬
‫(للتقريب نعتبرها تسـ ــاوى ‪ 10‬لكس)‪ .‬ويقدر ضـ ــياء ض ـ ـوء النهار المباشـ ــر من سـ ــماء تغطيها غيوم بيضـ ــاء‬
‫ناصعة بنحو ‪ 000 ،10‬لكس أي ‪ 1000‬لومن‪/‬قدم‪ 2‬تقريبا‪.‬‬
‫‪ 1 - 6 - 7‬قانون الرتبيع العكسى‬
‫ويمكن كتابة معادلة شدة االستضاءة ‪ E‬بصورة أخرى كالتالى‪:‬‬
‫‪and A = R 2 ...........................7 − 7‬‬
‫‪cd .............................................7 − 8‬‬
‫‪lux.............................7 − 9‬‬
‫‪‬‬
‫‪A‬‬
‫= ‪E‬‬
‫‪‬‬
‫= ‪I‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪I‬‬
‫‪= 2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪R‬‬
‫‪R‬‬
‫= ‪E‬‬
‫ويس ـ ـ ـ ــمى القانون األخير بقانون التربيع العكس ـ ـ ـ ــى ‪ ،inverse square law‬حيث يتض ـ ـ ـ ــح منه أن ش ـ ـ ـ ــدة‬
‫االسـ ــتضـ ــاءة على سـ ــطع عمودى على اتجاه الضـ ــوء تتناسـ ــب عكسـ ــيا مع مربع المسـ ــافة (‪ )R2‬بين المنبع‬
‫والسطح‪ ،‬وبالطبع تتناسب طرديا مع شدة إضاءة المصدر (‪ . )I‬والشكل ‪ 12-7‬يبرز هذه الحقيقة كما هو‬
‫ظاهر من مستوى شدة االستضاءة على المستويات المختلفة‪ .‬ومن الواضح من الشكل أنه كلما ابتعدنا عن‬
‫المصدر ضعفت شدة االستضاءة‪.‬‬
‫‪521‬‬
‫‪I‬‬
‫‪D12‬‬
‫= ‪E1‬‬
‫‪I‬‬
‫‪D22‬‬
‫= ‪E2‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 12-7‬توضيح لقانون التربيع العكسي‬
‫ويالحظ أن قانون التربيع العكسـ ـ ـ ـ ــى قد اسـ ـ ـ ـ ــتنتج على أسـ ـ ـ ـ ــاس أن منبع الضــ ـ ـ ــوء مركز عند نقطة ‪Point‬‬
‫‪ ،Source‬ولكن الضـ ــوء يسـ ــقط بزوايا ميل مختلفة على األســـطح المراد إض ـ ـاءتها كما فى الشـ ــكل ‪،13-7‬‬
‫فعندها تكون المعادلة العامة لحساب شدة االستضاءة ‪ E‬عند نقطة ‪ B‬مثال هى ‪:‬‬
‫‪...............................7 − 10‬‬
‫‪I cos1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪d1‬‬
‫حيث‬
‫‪ d1‬هى المسافة المباشرة من المصدر إلى النقطة ‪.B‬‬
‫‪ E‬شدة االستضاءة عند نقطة ‪B‬‬
‫‪ h‬هو ارتفاع المصدر‬
‫الحظ مرة أخرى أن شدة االستضاءة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة‪.‬‬
‫‪522‬‬
‫= ‪EB‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪θ1‬‬
‫‪d3‬‬
‫‪d1‬‬
‫‪d2‬‬
‫‪h‬‬
‫‪θ1‬‬
‫‪θ2‬‬
‫‪θ3‬‬
‫‪D‬‬
‫‪A‬‬
‫‪B‬‬
‫‪C‬‬
‫شكل ‪ : 13-7‬حساب شدة االستضاءة عند نقاط متعددة‬
‫ويمكن إعادة صياغة المعادلة السابقة لتصبح على صورة‬
‫‪I‬‬
‫‪cos3 1 ...............................7 − 11‬‬
‫‪h2‬‬
‫= ‪EB‬‬
‫وبالمثل يمكن حساب شدة االستضاءة ‪ E‬عند النقطة ‪ C‬أو ‪ D‬كما يلى‪:‬‬
‫‪I‬‬
‫‪cos3  2‬‬
‫‪h2‬‬
‫= ‪EC‬‬
‫‪I‬‬
‫‪cos3  3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪h‬‬
‫= ‪ED‬‬
‫مع مالحظة أن جميع هذه النقاط (‪ )D ،C ،B ،A‬تقع فى مسـ ــتوى أفقى واحد‪ .‬ويسـ ــمى هذا القانون بقانون‬
‫‪.Lambert Cosine Law‬‬
‫وتسـ ــمى هذه الطريقة للحسـ ــابات بطريقة ‪ ،Point by Point‬أو الحسـ ــاب نقطة بنقطة‪ ،‬وغالبا توضـ ــع هذه‬
‫القيم على منحنيات تسـ ـ ـ ــمى ‪ Iso-Lux Diagram‬كما تظهر فى الشـ ـ ـ ــكل ‪ 14-7‬الذى يبين توزيع شـ ـ ـ ــدة‬
‫االستضاءة على أرضية غرفة نتيجة مصباح واحد قدرته ‪ 250‬وات‪ ،‬موضوع على ارتفاع قدره ‪ 8‬متر‪.‬‬
‫وبالطبع يصــعب حســاب كافة النقاط يدويا‪ ،‬والســيما إذا وجد أكثر من مصــباح بالغرفة‪ ،‬حيث ســتتوقف قيمة‬
‫شدة االستضاءة عند نقطة ما على بعد النقطة عن مصادر اإل ضاءة‪ ،‬وهذا يستلزم دراسة توزيع الضوء من‬
‫كل منبع على حدة عن طريق المنحنيات القطبية‪ ،‬وهذه عملية معقدة جدا‪ ،‬ولذا يسـ ـ ـ ــتخدم الحاسـ ـ ـ ــوب للقيام‬
‫بهذه العملية بس ـ ـ ــهولة‪ .‬ولكن يمكن اس ـ ـ ــتخدام هذه الطريقة إذا كان عدد المص ـ ـ ــابيح المؤثرة محدودا كما فى‬
‫‪523‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫حسـ ــابات إضـ ــاءة الش ـ ـوارع والتى سـ ــنتعرض لها الحقا‪ .‬الحظ أن البرامج الخاصـ ــة بالحسـ ــابات تعطى نتائج‬
‫صحيحة فقط بشرط استخدام اللمبات من إنتاج الشركة المصممة للبرنامج‪.‬‬
‫والواقع أن معظم المصــممين يعتمدون على طريقة أســهل فى التصــميم وهى طريقة الليومن التى ســنعرضــها‬
‫الحقا‪.‬‬
‫شكل ‪ : 14-7‬نموذج لمنحنيات ‪.Iso-Lux‬‬
‫الحظ أن ش ــدة االس ــتض ــاءة الكلية عند أى نقطة ‪ EP‬تعطي من مجموع االس ــتض ــاءات من كافة المص ــادر‬
‫الضوئية ‪ N‬القريبة من هذه النقطة‪ ،‬بمعنى أن‬
‫‪I‬‬
‫‪cos3  ........................7 − 12‬‬
‫‪2‬‬
‫‪h‬‬
‫‪N‬‬
‫‪EP = ‬‬
‫الحظ أننا فرضــنا ‪ I‬ثابتة فى جميع االتجاهات‪ ،‬وهذا الفرض قد يتغير مع تغير نوعية اللمبة ومنحنى الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Polar Curve‬الخا‬
‫بها‪.‬‬
‫‪524‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 - 6 - 7‬تطبيقات على قانون الرتبيع العكسى‬
‫مثال ‪1-7‬‬
‫ي ار إضلاءة ممر بأربعة مصلابيح كما فى الشلكل ‪ ،15-7‬يبعد كل واحد عن اآلخر‪ ،10 m‬وموضلوعة‬
‫على ارتفان ‪ 5 m‬من سللللللللطح األرض‪ ،‬فإذا كانت شللللللللدة الضللللللللاءة للمصللللللللباح ‪ 200cd‬فى جميع‬
‫االتجاهات‪ .‬أوجد االستضاءة عند منتصل المدافة بين المصباحين الثاني والثال ‪.‬‬
‫الحل‬
‫لحل هذه المسـ ــألة نوجد االسـ ــتضـ ــاءة بتأثير المصـ ــباح األول و الثاني أوال‪ ،‬وحيث أنه يوجد تماثل بينهما‬
‫وبين الثالث والرابع فإن شدة االستضاءة الكلية نحصل عليها بالضرب فى ‪.2‬‬
‫أوال شدة االستضاءة نتيجة المصباح ‪L1‬‬
‫‪I cos3  1‬‬
‫‪h2‬‬
‫= ‪E L1‬‬
‫ويمكن من المبادئ البسيطة لحساب المثلثات أن نحسب قيم الزاوية ‪ θ1‬كما يلى‬
‫‪15‬‬
‫‪= 71.5‬‬
‫‪5‬‬
‫‪1 = tan −1‬‬
‫ومنها نستنتج قيمة ‪0.316 = cos θ1‬‬
‫وبالتعويض‬
‫‪200‬‬
‫‪cos3 1 = 0.25 lux‬‬
‫‪52‬‬
‫= ‪E L1‬‬
‫وبالمثل يمكن حساب قيمة الزاوية ‪ .θ2 = °45‬ومنها نحسب شدة االستضاءة نتيجة المصباح الثاني ‪L2‬‬
‫‪:‬‬
‫‪lux‬‬
‫‪200‬‬
‫‪cos3  2 = 2.83‬‬
‫‪52‬‬
‫‪525‬‬
‫= ‪EL2‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ومن ثم تكون مجموع شــدة االســتضــاءة من المصــباحين األول والثاني تســاوى ‪ ،3.08 lux‬وهذا يعنى أن‬
‫شدة االستضاءة نتيجة المصابيح األربعة تساوى ‪:‬‬
‫‪2 × 3.08 = 6.16 lux‬‬
‫‪L3‬‬
‫‪L4‬‬
‫‪L2‬‬
‫‪L1‬‬
‫‪θ1‬‬
‫‪θ2‬‬
‫‪5m‬‬
‫‪10m‬‬
‫‪5m‬‬
‫‪5m‬‬
‫‪10m‬‬
‫شكل ‪( 15-7‬مثال ‪)1-7‬‬
‫‪ 3 - 6 - 7‬حسابات اإل ضاءة الداخلية بطريقة الليومن‬
‫تعتمد حس ــابات كمية ونوعية اإلض ــاءة المطلوبة إلنارة مس ــاحة معينة على األغراض المس ــتخدم لها المبنى‬
‫ونوعية العمل‪ .‬وطريقة الليومن هى طريقة سـ ـ ـريعة وبس ـ ــيطة وال قيود فيها على نوعية أو مكان المص ـ ــابيح‪،‬‬
‫فهي تعطيك العدد المناسب من المصابيح (أيا كان نوعها) للحصول على استضاءة معينة أو العكس‪ ،‬أي‬
‫تعطيك االستضاءة الناتجة عن عدد معين من المصابيح‪ ،‬وهى من أكثر الطرق شيوعا لحسابات اإل ضاءة‬
‫الداخلية‪.‬‬
‫وطريقة الليومن لها صــورتان‪ ،‬أحداهما مبســطة جدا‪ ،‬حيث يتم حســاب شــدة االســتضــاءة فقط بقســمة الفيض‬
‫الكلى على المســاحة الكلية دون أخذ أى عوامل أخرى فى االعتبار‪ ،‬كما فى المثالين التاليين‪ .‬وهناك أيضــا‬
‫الطريقة المعدلة‪ ،‬والتى ندرسها تفصيال فى الجزء التالى‪.‬‬
‫‪526‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫مثال ‪2-7‬‬
‫عند إضللاءة غرفة معيشللة مدللاحتها ‪ 5x8‬متر‪ .‬اسللتخدم ‪ -‬طبقا لمتطلبات الديكور – عد ‪ 4‬لمبات‬
‫متوهجة قدرة ‪ 150‬وات مدفونة بالدللللبل‪ ،‬وكان الفيض الصللللا ر من هذه المصللللابيح يدللللاوى ‪Lm‬‬
‫‪ 2830‬لكل مصللللللباح‪ ،‬واسللللللتخدم أيضللللللا عد ‪ 5‬لمبات فلورسللللللنت فى الكرانيم كل منها له ‪Lm‬‬
‫‪ )4160‬وأخي ار اسلتخدمت ثالثة مصلابيح هالوجين ‪ 4730 Lm‬لكل منها)‪ .‬فإذا كان مدلتوى شلدة‬
‫االستضاءة المطلوبة يداوى ‪ ،800 lux‬فالمطلوب التأكد من أن هذا العد من المصابيح المختلفة‬
‫كافي لتحقيق مدللللتوى شللللدة االسللللتضللللاءة المطلوبة‪ .‬اعتبر أننا ندللللتفيد فقط من ‪ %60‬من فيض‬
‫المصابيح المدفونة بالدبل)‬
‫الحل‪:‬‬
‫طبقا لمستوى شدة االستضاءة المطلوبة ومساحة الغرفة فإن إجمالي الليومن المطلوب يساوى‬
‫‪E × A= 800 × 40 =3200 Lm‬‬
‫فإذا حقق الفيض الص ـ ـ ــادر من مجموعة المص ـ ـ ــابيح الواردة فى المثال هذه القيمة فس ـ ـ ــيعتبر التص ـ ـ ــميم‬
‫سليما‪ ،‬وهو ما سنفتش عنه فى الخطوات التالية‪:‬‬
‫بما أن الفيض من المصابيح المتوهجة يساوى‬
‫‪4 × 2830 × 0.6 = 6792 Lm‬‬
‫(الحظ أنها مدفونة إى أننا نستفيد فقط من ‪ %60‬من الفيض الكلى)‬
‫وبما أن الفيض من اللمبات الفلورسنت يساوى‬
‫‪4160 × 5 × 0.6 = 12480 Lm‬‬
‫(تم الضرب في ‪ 0.6‬ألنها إضاءة غير مباشرة فهى مدفونة بالكرانيش)‬
‫أما الفيض من اللمبات الهالوجين فيساوى‬
‫‪527‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪3 × 4730 = 14190 Lm‬‬
‫إذن الفيض الكلى من كافة المصابيح = ‪ 33462 = 14190 12480 6792‬ليومن‬
‫وهو أعلى من مس ـ ـ ــتوى الفيض المطلوب‪ ،‬إذن فعدد المص ـ ـ ــابيح كاف‪ .‬ورغم بس ـ ـ ــاطة الطريقة إال أنها‬
‫بالتأكيد غير دقيقة‪ ،‬وتعتبر تقريبية و مناسبة فقط للحسابات السريعة‪.‬‬
‫مثال ‪3-7‬‬
‫ملعب لكرة القدم مدلللللللللاحته ‪120m x 60m‬ي ار إضلللللللللاءته ليال بمصلللللللللابيح قدرة كل واحد منها‬
‫‪ 1000W‬وأن تكون االسلتضلاءة منتظمة حول الملعب باسلتخدام أبراج عد ها ‪ 12‬برج‪ ،‬ويفرض أن‬
‫‪ % 40‬فقط من الضللاءة تصللل إلى الملعب‪ .‬فإذا كانت شللدة االسللتضللاءة المطلوبة ‪1000 Lm /‬‬
‫‪ m2‬وأن كفاءة المصابيح المدتخدمة‪ 30 Lm/W.‬احدب عد المصابيح فى كل برج‪.‬‬
‫الحل‬
‫مساحة الملعب =‬
‫‪120 X 60 = 7600 m2‬‬
‫الفيض المطلوب يساوى‬
‫‪E * A = 7600 × 1000 = 7.6 × 106 Lm‬‬
‫وحيث أن ‪ % 40‬من الفيض يص ــل إلى أرض الملعب (الباقى يتش ــتت في الفض ــاء) فإن الفيض الكلى‬
‫المطلوب من المصابيح‬
‫‪=7.6 × 106 ÷ 0.4 = 19 × 106 Lm‬‬
‫الفيض المطلوب من كل برج‬
‫‪528‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪Lm = 19 × 10 6 ÷ 12 = 1.58 X 106‬‬
‫الفيض الخارج من كل مصباح‬
‫‪= 30 Lm/W × 1000W = 3 X 10 4 Lm‬‬
‫عدد المصابيح فى كل برج‬
‫‪= 1.58 × 10 6 / 3 × 104 = 52.67 ➔ 53 Lamp‬‬
‫‪ 4 - 6 - 7‬طريقة الليومن املعدلة‬
‫فى هذه الطريقة س ـ ـ ــيؤخذ فى االعتبار عدة عوامل مؤثرة على كفاءة اإلض ـ ـ ــاءة‪ ،‬منها أبعاد الغرفة‪ ،‬ومعامل‬
‫االستفادة والمعادلة اآلتية هى المعادلة المستخدمة فى طريقة الليومن‪:‬‬
‫‪.....................7-13‬‬
‫حيث‬
‫‪E‬‬
‫شدة االستضاءة المطلوبة و وحداتها ‪Lm/m2‬‬
‫‪A‬‬
‫مساحة مستوى التشغيل ووحدتها ‪.m2‬‬
‫‪Φ‬‬
‫الفيض الضوئى لكل مصباح ووحداتها بالليومن‪.‬‬
‫‪UF‬‬
‫معامل االستفادة ‪ ،Utilization Factor‬وهو رقم أقل من الواحد‪.‬‬
‫‪LL‬‬
‫معامل فقد الضوء‪ ،‬وهو رقم أقل أيضا من الواحد‪.‬‬
‫‪N‬‬
‫عدد المصابيح‪.‬‬
‫وعند استخدام المعادلة السابقة يجب إتباع الخطوات اآلتية ‪:‬‬
‫‪529‬‬
‫‪.‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الخطوة األولى ‪ :‬تحديد نون الضاءة المطلوبة‬
‫اإلض ـ ــاءة عموما تكون إما (مباشـ ـ ـرة أو غير مباشـ ـ ـرة)‪ ،‬وتص ـ ــنف اإلض ـ ــاءة بأنها مباشـ ـ ـرة إذا كان أكثر من‬
‫‪ %90‬من الفيض قد تم توجيهه ألس ـ ــفل‪ .‬وتتميز هذه النوعية من اإلض ـ ــاءة بقوة االس ـ ــتض ـ ــاءة الناتجة منها‬
‫فتســليط الضــوء كله على مكان العمل مثال يســاعد على تركيز إضــاءة جيدة على الســطح المطلوب‪ ،‬إال أن‬
‫الس ــقف يبقى معتما ويص ــبح إجهاد البص ــر كبير االحتمال نتيجة تنقل البص ــر من نقاط مض ــيئة بش ــدة إلى‬
‫نقاط ضعيفة اإلضاءة‪ ،‬كما يعيبها ظهور الظل والتأثر بالبهر‪.‬‬
‫فإذا أردنا أن نتخلص من الظل ومن البهر فعلينا أن نلجأ لإلض ـ ــاءة غير المباشــ ـرة حيث ‪ %90‬من الفيض‬
‫يتجه ألعلى‪ .‬و يمكن أن نحصــل على اإلضــاءة غير المباش ـرة بوضــع المصــابيح مدفونة فى الحائط أو فى‬
‫كرانيش الس ـ ـ ــقف ‪ ،Recessed Fixtures‬و هي طريقة تعطي منظ ار بهيجا ومريحا‪ ،‬ويكاد يش ـ ـ ــبه ض ـ ـ ــوء‬
‫الس ــماء‪ ،‬غير أن مثل هذه اإلض ــاءة تجلب النعاس وتتعب البص ــر عند القراءة وعند القيام بأعمال دقيقة‪ ،‬و‬
‫العيب األساسى فيها هو ضعف كفاءة االستفادة من فيض المصباح‪.‬‬
‫وحس ــابيا‪ ،‬فإن تحديد نوعية اإلض ــاءة س ــيؤثر فى النس ــبة المس ــتفاد منها من الفيض الص ــادر من المص ــباح‪،‬‬
‫فكما هو متوقع سـ ــيسـ ــتفاد بنسـ ــبة أكبر من الفيض فى حالة اسـ ــتخدام اإلضـ ــاءة المباش ـ ـرة‪ ،‬فاإلضـ ــاءة الغير‬
‫مباش ـرة رغم أنها ســتكون أكثر جماال لكن ســتتســبب فى فقد نســبة كبيرة من الضــوء‪ ،‬ولذا يجب ضــرب قيمة‬
‫الليومن الصادر من المصباح فى حالة اإلضاءة غير المباشرة فى ‪ ،0.6‬أى أننا نستفيد فقط من ‪ %60‬من‬
‫الفيض الصادر من هذا المصباح‪.‬‬
‫ويتم تغيير نوعية اإلضـ ـ ـ ــاءة باسـ ـ ـ ــتخدام العواكس ‪ ،Reflectors‬كما أننا نلجأ إلى اسـ ـ ـ ــتخدام العواكس عند‬
‫الحاجة لتعديل المنحنى الخا‬
‫بالمصباح أو لتقليل تأثير الزغللة ‪ Glare‬كما فى الشكل ‪.16-7‬‬
‫وهناك أيضــا درجات أخرى بين اإلضــاءة المباشـرة واإلضــاءة غير المباشـرة تعرف باإلضــاءة " شــبه المباشـرة‬
‫"‪ ،‬وهناك أيضا اإلضاءة " شبه الغير مباشرة "‪ ،‬وذلك كله حسب نسبة الضوء الساقط مباشرة من المصباح‪.‬‬
‫‪530‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 16-7‬استخدام العواكس للتقليل من الزغللة (البهر)‬
‫الخطوة الثانية ‪ :‬تحديد مدتوى شدة االستضاءة‬
‫فى هذه الخطوة يتم تحديد مس ـ ـ ـ ــتوى االس ـ ـ ـ ــتض ـ ـ ـ ــاءة المطلوبة‪ .‬ويبين الجدول ‪ 3-7‬بعض ـ ـ ـ ــا من قيم ش ـ ـ ـ ــدة‬
‫االستضاءة الموصى بها عالميا (تحسب مستوى االستضاءة في العادة عند ما يسمى بمستوى التشغيل‪ ،‬هو‬
‫مسـ ـ ــتوى مرتفع عن سـ ـ ــطح األرض بمسـ ـ ــافة تتراوح بين ‪ 70‬إلى ‪( . )90 cm‬راجع المواصــ ــفات الخاصـ ـ ــة‬
‫ببلدك)‬
‫‪531‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ : 3 -7‬مستوى شدة اإلضاءة فى الفراغات المختلفة للمباني‬
‫‪532‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪533‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الخطوة الثالثة ‪ :‬تحديد نوعية المصابيح‬
‫يتم في هــذه الخطوة اختيــار نوعيــة المصـ ـ ـ ـ ـ ـ ــابيح‪ ،‬طبقــا للمتطلبــات الــديكوريــة‪ ،‬وذلــك من خالل كتــالوجــات‬
‫الشركات المختلفة‪.‬‬
‫الخطوة الرابعة ‪ :‬حداب اللل ‪ Room Index‬ث حداب معامل االنتفان ‪Utilization Factor‬‬
‫‪ -1‬حداب الللل ‪Room Index‬‬
‫قبل حساب ال ـ ـ ـ ‪ k ،Room Index factor‬يجب أوال حساب (‪ Room Cavity )hRC‬كما فى الشكل‬
‫‪ ،17-7‬ثم نحسب ال ـ ‪ Room Index‬بدالته وبداللة أبعاد الحجرة كما يلى‪:‬‬
‫𝑊×𝐿‬
‫‪… … … 7 − 14‬‬
‫)𝑊 ‪ℎ𝑅𝐶 (𝐿 +‬‬
‫‪534‬‬
‫=𝑘‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪hcc‬‬
‫‪hRC‬‬
‫‪hfc‬‬
‫شكل ‪ : 17-7‬حساب فجوة الحجرة ‪Room Cavity‬‬
‫‪ -2‬حداب معامل االنتفان‬
‫ويعرف معامل االنتفاع ‪ ،UF Utilization Factor‬بأنه نسـ ـ ـ ــبة الفيض الضـ ـ ـ ــوئى عند مسـ ـ ـ ــتوى التشـ ـ ـ ــغيل‬
‫‪ Work plane‬مقسوما على الفيض الكلى المتولد من المصباح‪ .‬وهذا الـمعامل يتأثر بعوامل عدة منها ‪:‬‬
‫ أبعاد الحجرة (طول ‪ ،L‬عرض ‪ ،W‬واالرتفاع ‪ )H‬و يتأثر أيضـ ــا بطول المس ـ ــافة بين المصـ ــباح‬‫ومستوى التشغيل (‪ ،)hRC‬وقد أخذت جميع هذه القيم فى االعتبار عند حساب ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ‪Room‬‬
‫‪ Index‬فى الخطوة السابقة‪.‬‬
‫ يتأثر ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ UF‬أيضا بدرجة انعكاس الضوء من الحوائط ‪ W‬ومن األرضيات ‪ F‬ومن السقف ‪C‬‬‫كمــا فى الجــدول الموجود بــالشـ ـ ـ ـ ـ ـ ـكــل ‪ ،18-7‬حيــث يتــأثر بلون الحوائط (فــاتح‪ ،‬غــامق)‪ ،‬وهــل‬
‫الحوائط مثال مجلدة بالرخام أو من دهانات خشنة‪ .‬الحظ أن هذه الجداول ستختلف من مصباح‬
‫آلخر ومن شركة ألخرى‪.‬‬
‫‪535‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 18-7‬أحد جداول حساب معامل االنتفاع ‪Utilization factor‬‬
‫كما يمثل الجدول ‪ 4-7‬نموذجا آخر (حسـ ـ ـ ـ ــب الكود المصـ ـ ـ ـ ــرى) لتحديد معامل االسـ ـ ـ ـ ــتفادة ‪Utilization‬‬
‫‪ .Factor‬ويمكن الرجوع لمثل هذه الجداول كاملة فى كتالوجات الشركات‪ ،‬أو الكود الخا‬
‫‪536‬‬
‫بدولتك‪.‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ : 4-7‬معامل االستفادة (‪ )UF‬لوحدات اإلنارة‬
‫‪537‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الخطوة الخامدة ‪ :‬حداب معامل فقد الضوء معامل الصيانة)‪.‬‬
‫عندما تسـ ــتعمل المصـ ــابيح لفترة زمنية طويلة فإن الفيض الخارج منها سـ ــيتأثر الشـ ــك خالل هذه الفترة بعدة‬
‫عوامل أهمها تغيير جهد التش ـ ـ ـ ـ ـ ــغيل‪ ،‬و تغير معامالت االنعكاس‪ ،‬ومعدالت احتراق المص ـ ـ ـ ـ ـ ــابيح‪ ،‬و عمر‬
‫المصـ ــابيح‪ ،‬وأيضـ ــا بمسـ ــتوى نظافة اللمبات‪ ،‬وكل هذه االعتبارات تؤخذ فى االعتبار عند تعيين معامل فقد‬
‫الض ــوء ‪ .LL‬وتتراوح قيمة معامل الص ــيانة من ‪ 0.76‬إلى ‪ 1‬فى حالة الص ــيانة الدورية المنتظمة‪ ،‬فى حين‬
‫تبلق قيمته من ‪ 0.66‬إلى ‪ 0.75‬فى حالة الصيانة غير المنتظمة لوحدات اإلنارة‪.‬‬
‫الخطوة الدا سة ‪ :‬حداب عد المصابيح‬
‫بعد حســاب ‪ UF‬فى الخطوة الرابعة‪ ،‬وحســاب ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ LL‬فى الخطوة الخامســة‪ ،‬وبمعلومية قيمة الفيض ‪Φ‬‬
‫الصـادر من المصـباح الذى تم اختياره فى الخطوة الثالثة‪ ،‬وبمعلومية مسـتوى االسـتضـاءة المطلوبة ‪ E‬والتى‬
‫تم تحديدها فى الخطوة الثانية‪ ،‬بعد كل ذلك يمكن حساب عدد المصابيح ‪ N‬تمهيدا لتوزيعها بالشكل المالئم‬
‫باستخدام المعادلة ‪:‬‬
‫‪EA‬‬
‫‪................................7 − 15‬‬
‫‪ U F LL‬‬
‫=‪N‬‬
‫حيث‬
‫‪ E‬شدة االستضاءة المطلوبة ووحداتها ‪Lm/m2‬‬
‫‪.‬‬
‫‪ A‬مساحة مستوى التشغيل ‪ Work plane‬ووحدتها ‪.m2‬‬
‫‪Φ‬‬
‫الفيض الضوئى لكل مصباح ووحداتها بالليومن ‪.Lumen‬‬
‫‪UF‬‬
‫معامل االستفادة ‪ ،Utilization Factor‬وهو رقم أقل من الواحد‪.‬‬
‫‪LL‬‬
‫معامل فقد الضوء‪ ،‬وهو رقم أقل أيضا من الواحد‪.‬‬
‫‪ N‬عدد المصابيح‪.‬‬
‫مع مالحظة أن بعض الشركات تضرب عدد المصابيح التى نحصل عليها من المعادلة السابقة فى ‪1.25‬‬
‫كمعامل أمان إضافي ألى متغيرات غير مأخوذة في االعتبار‪.‬‬
‫الخطوة الدابعة ‪ :‬توزيع المصابيح‬
‫‪538‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫عندما تكون قيمة (‪ )N‬المحسـ ــوبة من العالقة السـ ــابقة عددا كس ـ ـريا‪ ،‬يتم تقريب القيمة المحسـ ــوبة إلى العدد‬
‫الصحيح التالى مباشرة‪( ،‬مثال‪ 10.3 :‬تصبح ‪ 11‬وهكذا)‪ .‬ويمكن زيادة عدد وحدات اإلنارة إلى الرقم الذى‬
‫يحقق عدة حلول لتوزيع هذه الوحــدات‪( ،‬فمثال ‪ 11‬يمكــن زيادتهــا إلى ‪ 12‬والتــى تعطى توزي ــــــــــــــــــــــــــــع ‪2‬‬
‫صــف × ‪ 6‬وحدات إضاءة أو ‪ 3‬صفوف × ‪ 4‬وحدات)‪.‬‬
‫مثال ‪4-7‬‬
‫مطلوب تصلمي إضلاءة مكتب أبعا ه ‪ 14 x 7‬متر‪ ،‬وارتفان الدلبل ‪ 3‬متر‪ ،‬و مدلتوى االسلتضلاءة‬
‫المطلوبة يدلللللاوى ‪ ،1000 Lux‬علما بأن انعكا‬
‫الدلللللبل ‪ %70‬والحوائط ‪ ،% 50‬واألرضللللليات‬
‫‪ ،%20‬وأن مدللتوى العمل يرتفع ‪ 75‬س ل من األرض‪ ،‬وأن وحدة الضللاءة المدللتخدمة تنتج فيضللا‬
‫قدره ‪ 2250‬ليومن ومعلقة تحت الدبل بلمدافة ‪ 60‬س ‪.‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫يجب أوال تحديد فجوة الحجرة ‪ hRC‬وستساوى‬
‫‪HRC = 3 – 0.6 - 0.75 = 1.65 m‬‬
‫ثم بمعلومية أبعاد الحجرة‬
‫‪L = 14m‬‬
‫‪W = 7m‬‬
‫‪H=3m‬‬
‫نحسب منها ال ـ ‪( Room Index‬راجع المعادلة ‪)7-14‬‬
‫‪L W‬‬
‫‪14  7‬‬
‫=‬
‫‪= 2.8‬‬
‫) ‪hRC (L + W ) 1.65(14 + 7‬‬
‫=‪k‬‬
‫اآلن بمعلومية هذه القيمة (تقرب إلى ‪ 3‬فى الشـ ـ ـ ــكل ‪ ،)18-7‬وبمعلومية أيضـ ـ ـ ــا نسـ ـ ـ ــبة االنعكاس من‬
‫السقف (‪ ، )%70‬وانعكاس الحوائط (‪ ،)%50‬وانعكاس األرضيات (‪ ،)%20‬ومن الجدول الموجود في‬
‫‪539‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ش ــكل ‪ 18-7‬وس ــتجد أن معامل االس ــتفادة ‪ UF‬يس ــاوى ‪ ،0.69‬وبفرض أن معامل فقد الض ــوء يس ــاوى‬
‫‪ ،0.7‬ثم بالتعويض فى المعادلة ‪ 7-15‬لحساب عدد المصابيح ‪ N‬نجد أن العدد يساوى‬
‫‪1000 * 7 * 14‬‬
‫‪= 90.1  91‬‬
‫‪2250 * 0.69 * 0.7‬‬
‫=‪N‬‬
‫مثال ‪5-7‬‬
‫المطلوب تصمي نظام الضاءة لغرفة اجتماعات أبعا ها كاالتي‪:‬‬
‫‪L = 15.00 m‬‬
‫‪W = 8.00 m‬‬
‫‪H = 3.40 m‬‬
‫‪hRC = 2.55 m‬‬
‫علما أن المدتوى المطلوب لالستضاءة يداوى ‪ ،300 Lux‬ومواصفات اللمبة المدتعملة هى كما‬
‫يلى‪:‬‬
‫‪OSRAM DULUX 2 x 24 W‬‬
‫‪Light color LUMILUX Warm‬‬
‫‪Luminous flux per lamp = 1800 Lumen‬‬
‫‪Light loss factor = 0.58‬‬
‫مع مراعاة أن االنعكاس من الحوائط والسقف واألرضيات معطى بالقيم التالية‪:‬‬
‫‪Ceiling = 0.8‬‬
‫‪Wall = 0.5‬‬
‫‪540‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪Work surface = 0.3‬‬
‫الحل‪:‬‬
‫نحتاج أوال إلى حساب ال ـ ‪ k ،Room Index Factor‬طبقا للمعطيات فى رأس المسألة‬
‫‪L W‬‬
‫‪15  8‬‬
‫=‬
‫‪=2‬‬
‫)‪hRC (L + W ) 2.55 (15 + 8‬‬
‫ومن الجدول ‪( 5-7‬وهو خا‬
‫=‪k‬‬
‫بالشركة المنتجة للمصابيح) سنجد أن ‪ UF‬المقابل النعكاس السقف =‬
‫‪ %80‬والحوائط = ‪ %50‬واألرضيات = ‪ %30‬مع (‪ )Room Index = 2‬سنجد أن ‪ UF‬المقابل‬
‫يساوى ‪.0.91‬‬
‫ومن معطيات ومواصفات اللمبة نجد أن ‪.0.58 = Light Loss‬‬
‫‪541‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جدول ‪ : 5-7‬أحد جداول حساب ‪Room Utilization Factor‬‬
‫وبالتعويض نجد أن عدد المصابيح‬
‫‪1.25  300  15  8‬‬
‫‪= 23.7‬‬
‫‪2  1800  0.58  0.91‬‬
‫= ‪N‬‬
‫وتقرب إلى أقرب أعلى عدد صحيح (‪ ،)24‬والتوزيع المقترح هو ‪.3 x 8 Lamp‬‬
‫‪542‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وأخي ار‪ ،‬يمكن تحديد نســبة المســافة البينية بين المصــابيح وكذلك تحديد ارتفاع تعليق وحدات اإلنارة من‬
‫الجدول ‪.6-7‬‬
‫جدول ‪ :6-7‬منسوب التعليق والمسافات البينية لوحدات اإلنارة‬
‫‪ 5 - 6 - 7‬اعتبار ات هامة فى التصميمات‬
‫‪ -1‬يجب أن يؤخذ فى االعتبار عند توزيع أعداد المصــابيح المحســوبة كما فى األمثلة الســابقة أال تزيد‬
‫النس ـ ــبة بين أعلى إض ـ ــاءة إلى أقل إض ـ ــاءة عن ‪ 1.25‬وذلك حتى يمكن تص ـ ــنيف اإلض ـ ــاءة بأنها‬
‫منتظمة‪ ،‬وحتى ال يحدث ما يسمى ‪ .Irregular distribution‬ولتحقيق ذلك يجب أن تكون نسبة‬
‫المسافة بين أى مصباحين إلى ارتفاع المصباح أو ما يسمى ب ـ ـ ـ ــ ـ ‪ Space to Height Ratio‬ال‬
‫تزيد عن ‪ 1.5‬حتى ال تحدث بقع مظلمة كما فى الشكل ‪.19-7‬‬
‫‪543‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪19-7‬‬
‫‪ -2‬إذا أردت أن تظهر اتســاع المكان فاســتخدم اإلضــاءة المســتعرضــة كما فى الشــكل ‪( 20 -7‬يمين)‬
‫أما إذا أردت أن تبرز عمق المكان فيجب أن تسـ ــتخدم اإلضـ ــاءة الطولية‪ .‬كما فى الشـ ــكل ‪20-7‬‬
‫(يسار)‪.‬‬
‫شكل ‪20-7‬‬
‫‪ -3‬التشـ ـ ـ ـ ـ ــكيالت المائلة للمصـ ـ ـ ـ ـ ــابيح تخفف من ظهور الظالل كما فى الشـ ـ ـ ـ ـ ــكل ‪( 21-7‬يمين) أما‬
‫التشكيالت المستطيلة فتساعد فى جذب االنتباه كما فى الشكل ‪( 21-7‬يسار)‪.‬‬
‫شكل ‪21-7‬‬
‫‪544‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -4‬فى قاعات المدارس يجب أن تكون النافذة على يس ـ ـ ــار الطالب لمنع الظالل‪ ،‬ويفض ـ ـ ــل اس ـ ـ ــتخدام‬
‫لمبات فلورسـ ــنت طولية موازية للنافذة ومتباعدة قدر اإلمكان‪ ،‬مع مراعاة أن يكون للسـ ــبورة إضـ ــاءة‬
‫غير مباشرة خاصة بها لتجنب البهر‪ Glare‬كما فى الشكل ‪.22-7‬‬
‫شكل ‪22-7‬‬
‫‪ -5‬الحظ أنه لو وضع مصدر الضوء على يمين الطالب فسيتكون الظل كما فى الشكل ‪.23-7‬‬
‫شكل ‪23-7‬‬
‫‪545‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪7-7‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫مصا بيح اإل ضاءة‬
‫المصـابيح هى مصـدر اإلضـاءة الكهربية حيث تقوم بتحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة ضـوئية‪ .‬ويوجد أنواع‬
‫كثيرة من المص ــابيح الكهربية تختلف فى تركيبها وطرق تش ــغيلها وكفاءتها ولون إض ــاءتها‪ .‬ويمكن تص ــنيف‬
‫المصابيح الكهربية فى أربع مجموعات ‪:‬‬
‫‪ -1‬المصابيح المتوهجة وتتضمن ما يلى ‪:‬‬
‫• مصابيح التنجستن العادية ‪.Incandescent Lamps‬‬
‫• مصابيح التنجستين الهالوجينية ‪.Tungsten Halogen Lamps‬‬
‫‪ -2‬مصابيح التفريق الغازى )‪ (Gas Discharge Lamps‬وتتضمن ما يلى ‪:‬‬
‫• مصابيح الفلورسنت ‪( Fluorescent lamps‬وتعرف أيضا بمصابيح الزئبق منخفض الضغط)‬
‫• مصابيح الصوديوم ذات الضغط العالي )‪.High Pressure Sodium lamps (HPS‬‬
‫• مصابيح الصوديوم ذات الضغط المنخفض)‪. Low Pressure Sodium lamps (SOX‬‬
‫• مصابيح الزئبق ذات الضغط العالي)‪. High Pressure Mercury lamps (HPM‬‬
‫• مصابيح الهاليد المعدنى ‪.Metal Halide lamps‬‬
‫• لمبات النيون ‪.Neon lamp‬‬
‫‪ -3‬المصابيح الموفرة للطاقة‪.‬‬
‫‪ -4‬مصابيح ال ـ ‪.LED‬‬
‫‪ 1 - 7 - 7‬املصابيح املتوهجة ‪Incandescent lamps‬‬
‫تنتج مصابيح الفتيلة المتوهجة ضوءا عند تسخين فتيلة التنجستن حتى التوهج‪ ،‬ولذا تسمى أيضا بالمصابيح‬
‫الح اررية‪ ،‬وقد اســتخدام التنجســتن فيها لما يتميز به من صــالبة‪ ،‬وتحمل للح اررة العالية‪ ،‬كما أنه يتميز كذلك‬
‫بضعف معدل البخر له (المقصود تبخر السلك المعدنى مع ارتفاع درجة ح اررته)‪ .‬وتوضع الفتيلة فى وسط‬
‫مفرا من الهواء (بصيلة ‪ )Bulb‬تحتوى على غاز خامل (أرجون أو أرجون‬
‫نيتروجين)‪ .‬وقد يرفع الضغط‬
‫داخل ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bulb‬إلى ‪ 1.5‬جوى‪ ،‬ألن الضغط المرتفع يخفض معدل البخر ويطيل عمر المصباح‪ .‬ووظيفة‬
‫‪546‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫هذا الغاز الخامل أن يمنع أكس ـ ـ ـ ــدة الفتيلة عند ارتفاع درجة ح اررتها‪ ،‬ويقلل من تبخر معدن الفتيلة‪ ،‬ومن ثم‬
‫يطيل من عمر المصباح‪ ،‬كما أنه يقلل من السواد الذى يغطى المصباح من الداخل نتيجة البخر‪ .‬ويوضح‬
‫شكل ‪ 24-7‬مكونات المصباح‪ .‬و ال ـ ‪ Bulb‬لها أنواع متعددة ‪:‬‬
‫•‬
‫زجاج عادى وله أشكال متنوعة (شفاف – مفضض) ‪.‬‬
‫•‬
‫أبيض ديلوكس (سيليكا تخفى السواد الناتج عن البخر) ‪.‬‬
‫•‬
‫ضوء النهار (زجاج أخضر مزرق يمتص جزء من األحمر)‪.‬‬
‫والكفاءة الض ــوئية للمص ــابيح المتوهجة حوالى ‪ 10 Lm/W‬وتعتبر كفاءة منخفض ــة حيث يض ــيع جزء كبير‬
‫من الطاقة على صورة ح اررة‪ .‬وأكثر استخداماته تكون فى مجاالت الخدمة الشاقة مثل القطارات و السيارات‬
‫الهامة‪:‬‬
‫وإشارات المرور‪ .‬وهذه بعض الخوا‬
‫دافئ (‪ 2800‬درجة)‬
‫•‬
‫المظهر‬
‫•‬
‫أمانة النقل ‪CRI‬‬
‫•‬
‫العمر‬
‫‪ 4000 -1000‬ساعة‬
‫•‬
‫الفتح والغلق‬
‫ال يحتاج لدائرة خاصة وال يتأثر عمره بعددها‬
‫•‬
‫التحكم‬
‫يمكن خفض جهد حتى ‪%50‬‬
‫قرب ‪100‬‬
‫شكل ‪ : 24-7‬مصباح التنجستن‬
‫‪547‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 - 7 - 7‬مصابيح اهلالوجني‬
‫األصــل أنها مصــابيح تنجســتن وأضــيف لها أحد الهالوجينات (يود‪ ،‬بروم‪ ،‬فلور) ويصــدر عنها ح اررة عالية‬
‫لذا نستخدم الكوارتز فى زجاج ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bulb‬الخاصة بها (شكل ‪ ،)25-7‬وفكرة عمله أنه عندما يتحد بخار‬
‫التنجســتن مع الهالوجين المضــاف فإن الجزيئات الناتجة تقترب من الفتيل التنجســتن الســاخن وترســب عليه‬
‫وبالتالى فقد اختفت معه ظاهرة الس ـ ـواد الداخلى‪ ،‬وهذه الدورة اسـ ــترجاعية ‪ .Regenerative cycle‬بمعنى‬
‫أن المادة المتكونة مع ارتفاع درجة ح اررة الفتيلة تتحلل مرة أخرى إلى تنجستن وهالوجين‪ ،‬وهكذا‪.‬‬
‫و قد أدت فكرة هذه الدورة إلى إطالة عمر المصــباح إلى ‪ 2000‬ســاعة كحد أدنى بدال من ‪ 1000‬ســاعة‪،‬‬
‫وإلي زيادة الكفاءة الض ـ ـ ـ ـ ـ ــوئية إلى ‪ 21‬ليومن ‪ /‬وات مع االحتفاظ بأمانة نقل ألوان ‪ CRI‬عالية تقترب من‬
‫‪ ،100‬لكن ال يفض ـ ـ ـ ـ ـ ــل معه خفض الجهد‪ .‬الحظ أن التخلص التام من ظاهرة التس ـ ـ ـ ـ ـ ــويد أدي إلى خفض‬
‫الغالف الزجاجي إلى ‪ % 90‬من حجم مصباح متوهج عادي له نفس القدرة‪.‬‬
‫شكل ‪25-7‬‬
‫وأبرز مجاالت االس ـ ـ ـ ــتخدام في المناطق التي تحتاج إلى قدرة ص ـ ـ ـ ــغيرة وإض ـ ـ ـ ــاءة عالية‪ ،‬وأمانة عالية لنقل‬
‫األلوان مثل أجهزة تسليط الشرائح ‪ ،Projectors‬ومصابيح السيارات‪ ،‬وإضاءة المسـ ـ ـ ـ ـ ــارح‪ ،‬كما يستخدم فى‬
‫المنازل و المحالت ولمب ـ ـ ـ ـ ـ ـات الغمر الضوئى ‪ ،Flood Light‬والبؤر الضوئية ‪.Spot Light‬‬
‫والرموز المكتوبة على المصباح يمكن فهمها من المثال التالي (شكل ‪:)26-7‬‬
‫‪548‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪26-7‬‬
‫‪ 3 - 7 - 7‬مصابيح التفريغ الغازى‬
‫عبر غاز تحت الضـ ـ ــغط‪ ،‬بدال من توهج‬
‫تنتج مصـ ـ ــابيح التفريق الغازية الضـ ـ ــوء من طريق مرور الكهرباء ْ‬
‫الفتيلة كما فى المص ـ ـ ــابيح المتوهجة‪ .‬ومثل هذه العملية تس ـ ـ ــمى بالتفريق الكهربي ‪.Electric Discharge‬‬
‫ولذا تســمى هذه المصــابيح أحيانا بمصــابيح التفريق الكهربي‪ .‬وتضــم هذه العائلة من المصــابيح‪ :‬المصــابيح‬
‫الفلورية‪ ،‬ومصـ ــابيح النيون‪ ،‬ومصـ ــابيح الصـــوديوم منخفضـــة‪/‬عالية الضـــغط‪ ،‬ومصـــابيح بخار الزئبق عالية‬
‫الضغط‪ ،‬ومصابيح الهاليد المعدنية‪.‬‬
‫الفكرة العامة لمصابيح التفريغ الغازى‬
‫الفكرة العامة لكافة هذه المصابيح هو حدوث قوس كهربى ‪ Electric Arc‬خالل غاز تحت ضغط منخفض‬
‫أو مرتفع‪ .‬وفى أغلب هذه المصــابيح يكون هناك غازين خاملين بداخل المصــباح‪ :‬األول يكون س ـريع التأين‬
‫ويس ـ ــمى غاز البدء‪ ،‬ويحتاج لجهد عالي عند البدء‪ ،‬أما الغاز الثاني فتس ـ ــتثار ذراته باص ـ ــطدام اإللكترونات‬
‫المنبعثة من إلكترودات اللمبة (التى تصـ ــنع غالبا من التنجسـ ــتن)‪ ،‬ويصـ ــاحب ذلك انبعاث للخطوط الطيفية‬
‫‪ Light Spectrum‬الخاصــة بهذه الذرات‪ ،‬ولذا ســتختلف األلوان الصــادرة من هذه المصــابيح حســب الغاز‬
‫الثاني الموجود بداخلها‪ ،‬وتسمى اللمبة غالبا باسم هذا الغاز (الصوديوم‪ ،‬النيون‪ ،‬الزئبق‪ ،‬إلخ)‪.‬‬
‫وظيفة الملل الكابح ‪Ballast‬‬
‫‪549‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وينشأ عن الـ ـ ـ ‪ Electric Arc‬فى الغاز الثاني تيار عالي جدا‪ ،‬السيما وأن مقاومة ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Arc‬سالبة أى أنها‬
‫تنقص مع زيادة التيار فتحدث زيادة مضـ ـ ـ ـ ــطردة فى قيمة التيار‪ ،‬ولذا نحتاج غالبا إلى ملف كابح ‪Ballast‬‬
‫يوص ــل على التوالى مع المص ــباح للحد من هذا التيار طوال مدة تش ــغيل المصــباح في كل هذه النوعية من‬
‫المصابيح‪.‬‬
‫وللملف الكابح وظيفة أخرى هى المحافظة على فرق الجهد خالل اللمبة ثابتا طوال فترة التش ـ ـ ـ ـ ـ ــغيل‪ .‬ومع‬
‫وجود هذه الملفات أص ـ ـ ـ ــبح من الض ـ ـ ـ ــرورى اسـ ـ ـ ــتخدام مكثفات لتحس ـ ـ ـ ــين معامل القدرة فى هذه النوعية من‬
‫المصابيح بسبب انخفاض ال ـ ‪.Power Factor‬‬
‫وتجدر اإلشارة هنا إلى أن لهذا ال ـ ‪ Ballast‬وظيفة أخرى تحدث تحديدا عند البدء فقط‪ ،‬حيث يساهم بصورة‬
‫أس ـ ـ ــاس ـ ـ ــية فى توليد الجهد العالي الالزم لعملية البدء‪ .‬فعند توص ـ ـ ــيل الكهرباء لدائرة المص ـ ـ ــباح يقوم البادئ‬
‫(‪ )Starter or Igniter‬بتوصيل تيار صغير يمر خالل ملف ال ـــ ‪ ،Ballast‬وينشأ هذا التيار مجاال كهربيا‬
‫صغي ار فى الملف‪ ،‬لكن هذا البادئ سرعان ما يفصل وينقطع التيار‪ ،‬وهنا نستفيد من ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪Inductance‬‬
‫العالية التى يتميز بها هذا الملف‪ ،‬فينشأ بسببها ظهور جهد عالي لحظى بين أطراف الملف ( 𝐿 = 𝑉)‪،‬‬
‫𝑖𝑑‬
‫𝑡𝑑‬
‫وتتأثر اللمبة بهذا الجهد العالي فيحدث انهيار لع ـ ـ ــ ــ ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ــ ـ ـ ــ ـ ــ ـ ـازلية الغاز ‪Gas Insulation Breakdown‬‬
‫الموجود بداخلها فيحدث تفريق للغاز ‪ ،Electric Discharge‬ويصـ ــبح موصـ ــال‪ .‬وقد يحتاج لعدة محاوالت‬
‫للوصـ ـ ـ ــول إلى التوصـ ـ ـ ــيل الدائم حيث تصـ ـ ـ ــبح درجة الح اررة داخله مناسـ ـ ـ ــبة‪ .‬وهذه الفكرة العامة تكاد تكون‬
‫مشتركة فى كافة أنواع مصابيح التفريق‪.‬‬
‫وباســتثناء المصــابيح الفلورية فإن مصــابيح التفريق الغازي ال تســتخدم في المنازل‪ ،‬حيث تبدو ألوان األشــياء‬
‫مختلفة عن لونها الطبيعي بدرجة كبيرة على الرغم من أنها ت َع َّمر مدة أطول‪ ،‬وتعطي ضوءا أشد‪ ،‬مقابل كل‬
‫‪ Watt‬من القدرة‪ ،‬وهى من هذا الجانب أكفأ من المصابيح المتوهجة‪.‬‬
‫‪ 4 - 7 - 7‬مصابيح الفلورسنت (الزئبق منخفض الضغط)‬
‫يتركب المصباح الفلورسنت من إلكترودين عند األطراف (يسميان باألنود والكاثود)‪ ،‬تنبعث منهما إلكترونات‬
‫عند تسخينها‪ ،‬وغالبا تكون مصنوعة من تنجستن مطلى بالباريوم‪ ،‬وتوضع ال ـ ـ ـ ــ ـ ‪ Electrodes‬داخل أنبوب‬
‫اســطوانى يحتوى على خليط من بخار الزئبق واألرجون تحت ضــغط منخفض جدا (وهذا يســاعد على إبقائه‬
‫على هيئة غاز)‪ ،‬كما يحتوي الســطح الداخلي لألنبوب على مادة فوســفورية تقوم بامتصــا‬
‫األشــعة الفوق‬
‫البنفس ــجية التي تنطلق لدى مرور تيار في غاز بخار الزئبق (والتى هى فى األص ــل موجات غير مرئية) ‪،‬‬
‫‪550‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وتطلق هذه المادة بعد امتص ــاص ــها لهذه األش ــعة موجات ض ــوئية بجميع األطوال الموجية مما ينش ــئ اللون‬
‫األبيض المميز لهذه اللمبات‪.‬‬
‫ويحتاج المصـ ـ ـ ــباح إلى بادئ تش ـ ـ ـ ــغيل ‪( Starter‬أنبوب ص ـ ـ ـ ــغير بداخله غاز األرجون سـ ـ ـ ـ ـريع التأين وبه‬
‫إلكترودين قريبين لبعضهما لتسهيل عملية التفريق)‪ ،‬ويحتاج كذلك إلى الملف الكابح ‪.Ballast‬‬
‫وعند توص ـ ــيل طرفى اللمبة إلى مص ـ ــدر كهربى ‪ AC supply‬فإن جهدا كهربيا س ـ ــينش ـ ــأ بين طرفى اللمبة‬
‫وطرفى ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪( Starter‬راجع الشــكل ‪ ، )27-7‬لكن و بســبب كون الغاز داخل األنبوب باردا فى بداية‬
‫التش ـ ــغيل فإن اإللكترونات المنبعثة من الفتيلة س ـ ــتالقي مقاومة للمرور عبر الغاز‪ ،‬لهذا س ـ ــتمر عبر ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ Starter‬الذى يتأين غازه أسـ ـ ــرع‪ ،‬ثم تمر عبر إلكترودات مصـ ـ ــباح النيون‪ ،‬وبمرور التيار فإن اإللكترودين‬
‫سيسخنان بشكل كبير (وهى اللحظة التي يحمر فيها طرفي المصباح)‪.‬‬
‫ومعروف أن اإللكترونات تكون سـ ـ ـريعة في المواد الس ـ ــاخنة‪ ،‬مما س ـ ــيجعل عملية قذف اإللكترونات أس ـ ــهل‬
‫ليمر عبر الغاز فتمر أول دفعة من اإللكترونات (وهى التى تسـ ــخن الغاز داخل األنبوبة االسـ ــطوانية قليال)‬
‫ثم ما يلبث التيار خالل األنبوب الرئيسـ ـ ـ ـ ــي أن ينقطع ألن الغاز لم يسـ ـ ـ ـ ــخن لدرجة كافية‪ ،‬فينتقل مرة أخرى‬
‫ليمر عبر ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ ،Starter‬لتسخن اإللكترودين من جديد‪ ،‬وتنتقل الدفعة الثانية من اإللكترونات عبر الغاز‪.‬‬
‫تتكرر هذه العملية عدة مرات حتى يسـ ـ ـ ــخن الغاز بشـ ـ ـ ــكل كاف ليكون مرور اإللكترونات عبره أسـ ـ ـ ــهل من‬
‫مرورها عبر ال ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ ـ ‪( Starter‬لهذا يومض المصباح عدة مرات قبل أن يعمل)‪ ،‬ويقوم الملف ‪ Ballast‬بمنع‬
‫التيار من االرتفاع لقيم عالية بعد تمام اإلضــاءة وحدوث التفريق خالل أنبوبة المصــباح الرئيســية‪ .‬الحظ أنه‬
‫فى كل مرة – خالل المحاوالت األولية فى بداية التش ــغيل – عندما ينقطع التيار خالل الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Starter‬فإنه‬
‫يتولد جهد عالي‪ ،‬فينكسـ ـر عزل الغاز فى األنبوب الرئيس ــي ويحدث تفريق بين اإللكترودين األص ــليين ويمر‬
‫التيار الذى ما يلبث أن ينقطع ألن الغاز لم يسخن لدرجة كافية‪.‬‬
‫‪551‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 27-7‬تركيب اللمبة الفلورسنت‬
‫وتتميز هذه المصابيح بأنها تعطى ضعف الكفاءة الضوئية للمصابيح المتوهجة‪.‬‬
‫الدمات والخواص‬
‫•‬
‫زمن البدء ‪ 5-2‬ثوانى (األنواع الجديدة لها بدء سريع) ‪.‬‬
‫•‬
‫معامل القدرة ‪ Power factor‬منخفض‪.‬‬
‫•‬
‫األلوان (األبيض – دافئ – ديلوكس يشبه المتوهج) ‪.‬‬
‫•‬
‫العمر ‪ 7500‬ساعة‪.‬‬
‫•‬
‫الكفاءة الضوئية حوالى ‪ 80‬ليومن‪/‬وات‪.‬‬
‫•‬
‫يتأثر الضوء بالتقادم (يتراكم مسحوق على السطح الداخلى) ‪.‬‬
‫•‬
‫يتأثر بالحرارة (تؤثر على كمية الطاقة الفوق بنفسجية من القوس)‪.‬‬
‫•‬
‫ال يعمل إذا انخفض الجهد عن ‪.%75‬‬
‫•‬
‫نسـ ـ ـ ــتخدم مكثف لتقليل تأثير التداخل ‪ Interference‬مع أجهزة االتصـ ـ ـ ــاالت وأيضـ ـ ـ ــا‬
‫لتحسين معامل القدرة ‪PF‬‬
‫ورغم أن أغلب المصـ ـ ــابيح الفلورية عبارة عن أنبوبة اسـ ـ ــطوانية الشـ ـ ــكل إال أنه توجد مصـ ـ ــابيح علي شـ ـ ــكل‬
‫حرف‪ U‬أو دائرية الشكل‪ .‬كما أنه يوجد ثالثة أنواع من المصابيح الفلورية حسب تشغيلها ‪:‬‬
‫‪552‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪.‬‬
‫•‬
‫مصباح ذو تسخين متقدم " قبل بدء التشغيل " وهو يحتاج إلى بادئ خا‬
‫•‬
‫مصباح سري ــ ـ ـ ـ ــع البدء وال يحتاج إلى بادئ‪ ،‬و يستغرق البدء فيه ثانية أو ثانيتين‪ ،‬وهو‬
‫مزود بـ ‪ Starting Coil‬داخلى يوضع قريب من اإللكترودين وموصل باألرض‪.‬‬
‫•‬
‫مص ـ ـ ــباح لحظي البدء وال يحتاج إلى بادئ بل تنبعث اإللكترونات على البارد من مادة‬
‫يطلى بها اإللكترودين‪.‬‬
‫‪ 5 - 7 - 7‬مصابيح خبار الزئبق عالي الضغط‬
‫يتكون مصـ ـ ـ ـ ـ ـ ـبــاح بخــار الزئبق من أنبوبتين زجــاجيتين‪ ،‬إحــداهمــا داخليــة (أو أنبوب التفريق) ‪ ،‬و هى التي‬
‫يحــدث بهــا القوس الكهربي‪ ،‬و األخرى خــارجيــة تحفظ أنبوبــة القوس من تغيرات درجــة الح اررة و في بعض‬
‫األحيان تعمل ك ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Filter‬إلبعاد بعض أطوال الموجات الصادرة من إشعاعات القوس كما فى الشكل ‪-7‬‬
‫‪ .28‬وقد تحتوى بعض ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Bulbs‬الخارجية على طبقة من الفسفور و تعرف هذه المصابيح بمصابيح‬
‫الزئبق الفلورسنتية‪.‬‬
‫و أنبوب التفريق الــداخلى مص ـ ـ ـ ـ ـ ــنوع من الكوارتز ‪( Quartz‬ألنــه يتحمــل أكثر من ‪ 700‬درجــة مئويــة كمــا‬
‫يتحمل التغيرات المفاجئة فى الح اررة و ال يمتص الضــوء المرئى)‪ ،‬ويوضــع بداخله مادتى الزئبق واألرجون‪،‬‬
‫وبداخله أيض ـ ـ ــا يوجد إلكترودين أس ـ ـ ــاس ـ ـ ــيين باإلض ـ ـ ــافة إلى إلكترود بدء ‪ Starting‬يوض ـ ـ ــع قريب من أحد‬
‫اإللكترودين األســـاســـيين ومتصـ ــل كهربيا باآلخر (اإللكترود السـ ــفلى فى الشـــكل ‪ )28-7‬عن طريق مقاومة‬
‫بدء ‪ . Starting Resistance‬والمجموعة كلها توض ـ ـ ـ ـ ـ ــع داخل أنبوب زجاج عادى خارجى بينهما غاز‬
‫خامل كما ذكرنا‪.‬‬
‫‪553‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 28-7‬مصباح زئبق عالي الضغط‬
‫وعند التوص ــيل بجهد كهربى يحدث توهج بين اإللكترود والبادئ‪ ،‬فيتأين غاز األرجون سـ ـريعا وينتش ــر حتى‬
‫يصـ ـ ـ ــل لإللكترود اآلخر فيسـ ـ ـ ــخن اإللكترودان األصـ ـ ـ ــليان وتنبعث اإللكترونات ويحدث ما يسـ ـ ـ ــمى بالتفريق‬
‫الكهربى‪.‬‬
‫لكن التفريق حتى اآلن حدث تحت ض ـ ـ ــغط منخفض ويتميز باللون األزرق‪ ،‬لكن س ـ ـ ــرعان ما يتبخر الزئبق‬
‫بالح اررة ويزيد ضــغطه ويرتفع الضــغط داخل المصــباح ليصــل إلى ‪ 15‬ضــغط جو‪ ،‬فيزداد النصــوع ويظهر‬
‫اللون األبيض المشرب بالزرقة‪ .‬الحظ أن اإلشعاعات الصادرة من هذه المصابيح تقع فى مدى األشعة فوق‬
‫البنفس ـ ـ ــجية (غير مرئي ة) ولذا تحتاج هذه المص ـ ـ ــابيح لمادة فلورية لتحويل األش ـ ـ ــعة الغير مرئية إلى ض ـ ـ ــوء‬
‫مرئي‪.‬‬
‫الدمات والخواص‬
‫•‬
‫اللون أبيض مزرق لغياب اللون األحمر‪.‬‬
‫•‬
‫أمانة النقل ‪ CRI‬منخفضة (‪.)52-15‬‬
‫•‬
‫الكفاءة الضوئية ‪ 60-40‬ليومن‪ /‬وات‪.‬‬
‫•‬
‫العمر ‪ 20000‬ساعة‪.‬‬
‫•‬
‫البدء وإعادة التشغيل يحتاج إلى ‪ 7 -4‬دقائق‪.‬‬
‫‪554‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫يس ــتخدم فى إض ــاءة الشـ ـوارع (الحظ أن البهر ‪ Glare‬المص ــاحب لهذا المص ــباح عالي جدا ولذا‬
‫يجب أال يوضع فى مستوى البصر بل على ارتفاعات عالية)‪.‬‬
‫‪ 6 - 7 - 7‬مصابيح الصوديوم منخفض الضغط‬
‫مثل الزئبق منخفض الض ــغط (الفلورس ــنت) مع فارق جوهرى أنه ال يحتاج لمادة فس ــفورية ألنه ينتج الض ــوء‬
‫مباش ـرة حيث يتولد الضــوء عن طريق التفريق الغازي الذي يتم في وســط له ضــغط منخفض يتكون من غاز‬
‫صــوديوم‪ ،‬وغاز خامل (نيون)‪ ،‬أو أرجون تحت ضــغط منخفض‪ ،‬ويقع اإلشــعاع الناشــئ عن التفريق الغازى‬
‫في مجال اللون األصفر فقط ولذا فهو وحيد اللون‪ ،‬وال يحتاج لمادة فلورية مثل مصابيح الزئبق‪.‬‬
‫وتكون أنبوبة التفريق الداخلية فى هذه المصابيح عادة علي شكل ‪( U‬شكل ‪ )29-7‬ومزودة عند كل طرف‬
‫بفتيلة مكس ـ ـ ـ ــية ‪ Coated‬بمادة إنبعاثية (‪ ، )Emitted material‬وعند التس ـ ـ ـ ــخين يبدأ التفريق فيظهر أوال‬
‫بلون أحمر برتقالى حتى ترتفع درجة الح اررة فيبدأ الصوديوم في عملية التفريق ويتحول الضوء إلى األصفر‪،‬‬
‫وتتراوح فترة بداية التشـ ـ ــغيل حتي إعطاء اإلضـ ـ ــاءة الكاملة من ‪ 7‬إلى ‪ 15‬دقيقة‪ ،‬وتتم المحافظة علي درجة‬
‫الح اررة عن طريق العزل الحراري لألنبوبة‪.‬‬
‫شكل ‪29-7‬‬
‫الدمات والخواص‬
‫•‬
‫ال يحتاج لوقت إلعادة البدء‪ ،‬لكنها تحتاج إلى حوالى ‪ 10‬دقائق لوص ـ ـ ــول الض ـ ـ ــوء إلى أقص ـ ـ ــى‬
‫شدة‪.‬‬
‫‪555‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫أعلى كفاءة ضـ ـ ــوئية على اإلطالق (‪ )183 – 133‬ليومن ‪ /‬وات ولكنه يعتبر األس ـ ـ ـوأ من حيث‬
‫أمانة نقل األلوان ‪ )23( CRI‬حيث ال يمكن تمييز األلوان علي ض ـ ـ ـ ـ ـ ــوئه لذلك يس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم في‬
‫اإلضاءة الخارجية فقط كما فى الشوارع والمطارات‪.‬‬
‫•‬
‫ويعتبر البهر الناتج منه أقل من المصابيح األخرى‪.‬‬
‫•‬
‫ويصل عمره إلى ‪15000‬ساعة وقدرته بين ‪ 35‬إلى ‪ 180‬وات‪.‬‬
‫•‬
‫ورغم أن أمانة النقل له س ـ ـ ـ ـ ـ ــيئة إال أن التمييز به أعلى ما يمكن (لذا يس ـ ـ ـ ـ ـ ــتخدم فى مص ـ ـ ـ ـ ـ ــابيح‬
‫الضباب)‪.‬‬
‫‪ 7 - 7 - 7‬مصابيح الصوديوم عالي الضغط‬
‫مثل الزئبق عالي الض ـ ـ ــغط مع اختالف المادة‪ ،‬وتعتمد فكرة عمله علي حدوث تفريق لبخار لص ـ ـ ــوديوم عند‬
‫ض ـ ــغط عالي‪ .‬والفرق بينه وبين الص ـ ــوديوم منخفض الض ـ ــغط أن طول موجات اإلش ـ ــعاع تكون علي مدي‬
‫أوسـ ـ ـ ــع من الطيف المرئي مما يجعل اللون أصـ ـ ـ ــفر ذهبي به كمية من اللون األحمر وكمية صـ ـ ـ ــغيرة من‬
‫األزرق والبنفسج‪.‬‬
‫وباإلضــافة إلى الصــوديوم تحتوي األنبوبة علي كمية من الزئبق وغاز الزينون الذى يســاعد علي عملية بدء‬
‫المصباح‪ .‬والغالف الخارجى للمبة ينتج على شكل بيضاوى أو أنبوبي كما فى الشكل ‪.30-7‬‬
‫وقد اس ـ ـ ــتخدمت هذه التقنية بعد اكتش ـ ـ ــاف مادة أكسـ ـ ــيد األلومنيوم التي ال تتفاعل مع الصـ ـ ــوديوم حتى مع‬
‫الض ـ ـ ــغط المرتفع والح اررة العالية‪ ،‬كما أنها مادة ش ـ ـ ــفافة تقريبا ال تحجب الض ـ ـ ــوء‪ .‬وتوض ـ ـ ــع األنبوبة داخل‬
‫غالف زجاجي مفرا لعزلها ح ارريا‪ .‬وباإلض ـ ــافة إلى الص ـ ــوديوم تحتوي األنبوبة علي كمية من الزئبق حيث‬
‫يرفع الزئبق الكفاءة الضــوئية للمصــباح عن طريق خفض ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Losses‬الناتجة عند التوصــيل الحراري و‬
‫الناتجة عن التوصيل الكهربي‪ ،‬كما يحتوى على غاز الزينون الذى يساعد فى عملية بدء المصباح‪.‬‬
‫‪556‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪30-7‬‬
‫والمصباح له كفاءة ضوئية عالية (‪ 125‬ليومن ‪ /‬وات) وأمانة متوسطة لنقل األلوان (‪ )45‬ولذا تستخدم في‬
‫اإل ضاءة الخارجية‪ .‬ويصل عمر المصباح إلى ‪ 24000‬ساعة‪ ،‬وعند بدء التشغيل يحتاج المصباح إلى ‪6‬‬
‫دقائق ليصل إلى ‪ % 80‬من أقصى شدة‪ ،‬ويحتاج بعد إطفاءه إلى ‪ 3‬دقائق إلعادة تشغيله‪.‬‬
‫‪ 8 - 7 - 7‬مصابيح اهلاليد املعدنى ‪Metal Halide Lamp‬‬
‫الهاليد المعدني هو مركب ثنائي العنص ـ ــر من أحد الهالوجينات وهو اليود‪ ،‬وعنص ـ ــر معدني آخر يكون إما‬
‫الصوديوم أو الثاليوم أو الكانديوم‪ ،‬ويمكن مع استعمال الهاليد الحصول علي أمانة نقل ضوء ممتازة (‪–60‬‬
‫‪ )90‬وكفاءة ض ـ ــوئية عالية ‪ 70:100‬ليومن ‪ /‬وات‪ ،‬وهو يص ـ ــنع بقدرات عالية غالبا (‪ 1000‬و ‪ 2000‬و‬
‫‪ 3500‬وات) ‪ ،‬و طريقة التشغيل مثل المصباح الزئبقي الذي سبق شرحه‪.‬‬
‫الدمات والخواص‬
‫•‬
‫الكفاءة واألمانة أعلى من السابقين‪.‬‬
‫•‬
‫زمن البدء يتراوح ‪ 6-5‬ق لكن يحتاج إلى ربع ساعة إلعادة التشغيل‪.‬‬
‫•‬
‫العمر أقل ‪ 7000‬ساعة‪.‬‬
‫•‬
‫يستخدم غالبا فى الشوارع والمالعب‪.‬‬
‫‪557‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 9 - 7 - 7‬مصابيح الزينون‬
‫من نوعية مص ـ ـ ـ ـ ـ ــابيح التفريق عالي الجهد لكن بداخلها غاز الزينون الذى ينتج طيفا هو األقرب إلى طيف‬
‫ضوء النهار كما فى الشكل ‪ .31-7‬وتتميز هذه المصابيح بصغر الحجم وشدة النصوع ولذا تستخدم بكثرة‬
‫فى الس ــيارات‪ ،‬كما تس ــتخدم فى األعمال التى تحتاج لض ــوء عالي جدا (س ــينما أو مالعب)‪ ،‬ويبلق متوس ــط‬
‫العمر بين ‪ 2000 : 1000‬ســاعة‪ ،‬لكنه فى البيوت يســتخدم منه النوعية ذات الجهد المنخفض (‪ 12‬فولت‬
‫فقط) بعد إضافة محول ‪ 12/220‬فولت‪ ،‬ويعيبها أنها تتولد منها ح اررة عالية‪.‬‬
‫شكل ‪31-7‬‬
‫‪ 10 - 7 - 7‬مصابيح النيون‬
‫هي من عائلة مص ــابيح التفريق الغازى‪ ،‬وتتكون من أنابيب (قطرها من ‪ 7‬إلى ‪ 15‬ملم) مملوءة بغاز النيون‬
‫ذى الضـ ـ ـ ــغط المنخفض جدا مخلوطا بقليل من الهيليوم‪ ،‬ويسـ ـ ـ ــتخدم معها محول رفع للحصـ ـ ـ ــول على جهد‬
‫االشتعال ‪ Ignition Voltage‬فى البداية‪ ،‬فتتوهج عندما تحدث عملية تفريق كهربية داخلها‪ ،‬علما بأن غاز‬
‫النيون النقي في أنبوب صـ ـ ــاف يعطي ضـ ـ ــوءا أحمر اللون‪ ،‬لكن يمكن إنتاج الضـ ـ ــوء في ألوان أخرى بمزج‬
‫غاز النيون بغازات أخرى‪ ،‬أو استخدام أنابيب ملونة‪ ،‬أو مزيج من هاتَين الطريقتَين‪ .‬ويمكن تشكيل األنابيب‬
‫بأشكال مختلفة (على شكل حروف مثال كما فى الشكل ‪.)32-7‬‬
‫‪558‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪32-7‬‬
‫‪ 11 - 7 - 7‬املصابيح املوفرة‬
‫وأشـ ـ ــهر أنواعها هو ‪ Compact Florescent Lamp CFL‬وتتميز بأنها‬
‫تستهلك كمية صغيرة من الطاقة الكهربية لتعطى نفس كمية الضوء الصادرة‬
‫من المص ـ ـ ـ ـ ـ ــابيح العادية‪ ،‬على س ـ ـ ـ ـ ـ ــبيل المثال فاللمبة ‪ CFL‬بقدرة ‪ 18‬وات‬
‫تعطى نفس كمية الضـ ــوء الصـ ــادرة من مصـ ــباح ‪ 75‬وات (شـ ــكل ‪.)37-7‬‬
‫ويض ــاف إلى ذلك أن عمرها االفت ارض ــى يص ــل إلى خمس ــة أض ــعاف عمر‬
‫اللمبة العادية‪ ،‬لكن بالطبع سعرها أغلى‪.‬‬
‫‪ 12 - 7 - 7‬مصابيح الــ ‪LED‬‬
‫وتسـ ــمى بالدايود الباعث للضـ ــوء أو اختصـ ــا ار ب ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ LED‬وهي أول حرف من كلمات ‪Light Emitting‬‬
‫‪ ،Diodes‬ولهــذه ‪ LED‬تطبيقــات عــديــدة في مجــال اإللكترونيــات وتــدخــل في تركيــب العــديــد من األجهزة‬
‫الحديثة كلمبات إشــارة صــغيرة ‪ Indication Lamps‬حيث تضــيء الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ LED‬لتعلم المســتخدم أن الجهاز‬
‫يعمل مثل اللمبة الحمراء التي تضــيء عندما يكون جهاز التلفزيون في حالة االســتعداد أو في أجهزة الراديو‬
‫عند اسـ ــتقبال محطة عليه وتدخل في السـ ــاعات الرقمية والريموت كنترول والتلفزيونات الكبيرة التي تسـ ــتخدم‬
‫كشاشات عرض كبيرة وفي إضاءة إشارات المرور‪.‬‬
‫ـار فإن ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ LED‬عبارة عن لمبة ض ـ ـ ــوء إلكترونية أي ال تحتوي على فتيلة وال تس ـ ـ ــخن كما في‬
‫واختص ـ ـ ـ ا‬
‫المصــابيح الكهربية‪ .‬فهي تصــدر الضــوء من خالل حركة اإللكترونات في داخل مواد من أشــباه الموصــالت‬
‫‪.semiconductor‬‬
‫‪559‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫لكن حديثا بدأ التوسـ ـ ـ ــع فى اسـ ـ ـ ــتخدام هذه النوعية من اللمبات‪ ،‬وكثر اسـ ـ ـ ــتخدمها فى التطبيقات ذات القدرة‬
‫المنخفضة وخاصة فى السيارات‪ .‬وتتميز بأنها تستهلك قد ار ضئيال جدا من الطاقة‪ ،‬لكنها تعانى من مشكلة‬
‫أن ضوءها محدد االتجاه ولذا تستخدم أساسا كنوع من أنواع ال ــ ـ ـ ـ ـ ‪ ،spot light‬وغالبا يستخدم عدد من هذه‬
‫ال ـــ ‪ LEDs‬داخل المصباح فتعطى كفاءة ضوئية أعلى بكثير من اللمبات العادية ذات القدرة المماثلة (شكل‬
‫‪.)33-7‬‬
‫شكل ‪ : 33-7‬مصابيح ال ـ ـ ‪LED‬‬
‫فى بعض األحيان يكون شكل لمبات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ LED‬على صورة خيط كما فى الشكل ‪ ،34-7‬علما بأن لمبات‬
‫ال ـ ‪ LED‬هنا عبارة عن مربعات صغيرة مساحتها حوالى ‪ mm 5 x 5‬تقريبا ومتباعدة عن بعضها بمسافات‬
‫صــغيرة كما فى الصــورة المضــيئة‪ ،‬وهذا النوع تكون كل لمبة فيه قدرتها حوالى ‪ 1 W‬ويمكن أن تكون ذات‬
‫ألوان منوعة كما فى الش ــكل‪ .‬ويص ــل س ــعر المتر منه إلى حوالى ‪ 50‬دوالر‪ .‬الحظ أن من أبرز ميزات هذا‬
‫النوع من اللمبات هو أن كمية الح اررة المتولدة صغيرة جدا مقارنة مثال بلمبات الزينون السابقة‪.‬‬
‫شكل ‪ : 34-7‬أشكال منوعة للــمبات الـ ـ ‪LED‬‬
‫‪560‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 13 - 7 - 7‬كيف ينتج ملبة الــ ‪ LED‬الضوء ؟‬
‫كما ذكرنا‪ ،‬فإن الضوء هو عبارة عن طاقة تنتج أو تنبعث من الذرة في صورة أشباه جسيمات تسمى الفوتونات‬
‫‪ Photons‬تكون لها كمية حركة وكتلتها صفر‪ .‬وسميت أشباه جسيمات ألن الضوء له طبيعة مزدوجة‬
‫فيمكن أن يكون موجة ويمكن أن يكون جسيم‪.‬‬
‫تنطلق الفوتونات من الذرات نتيجة لحركة اإللكترونات‪ ،‬ففي الذرة تتحرك اإللكترونات في مدارات دائرية حول‬
‫النواة‪ ،‬ويعتمد نصف قطر المدار على كمية الطاقة التي يمتلكها اإللكترون فكلما كانت الطاقة كبيرة كان‬
‫نصف قطر المداري اإللكترون أبعد عن النواة‪.‬‬
‫وعندما ينتقل إلكترون من مدار منخفض إلى مدار أعلى فإنه يمتص طاقة خارجية ليتم االنتقال‪ ،‬أما في‬
‫حالة عودة اإللكترون من المدار األكبر إلى المدار األدنى فإنه تتحرر طاقة يحملها فوتون تساوي فرق الطاقة‬
‫بين المدارين‪ .‬وطاقة الفوتون تتحدد بفارق الطاقة بين المداريين الذين انتقل بينهما اإللكترون وهذا يدل على‬
‫أن طاقة الفوتون يمكن أن تكون متغيرة حسب المدارات التي حدثت بينها االنتقاالت‪ .‬والتغير فى طاقة‬
‫الفوتون يعني تغير في الطول الموجي للفوتون وبالتالى فيمكن أن يكون فوتون على شكل ضوء مرئي أو‬
‫ضوء غير مرئي‪.‬‬
‫في حالة الديود ‪ P-N Junction‬فإن اإللكترونات الحرة تحرك عبر الـ ‪ P-N Junction‬في اتجاه الفجوة‬
‫‪ Hole‬كما فى الشكل ‪ ،35-7‬وهذا يعني أن اإللكترون عندما يتحد مع الفجوة كما لو أنه انتقل من مدار‬
‫عالي الطاقة إلى مدار منخفض الطاقة وتنطلق الطاقة على شكل فوتون‪ .‬ولكن ال نرى الفوتون المنبعث إال‬
‫اذا كان ذو طول موجي في الطيف المرئي وهذا ال يتحقق في كل أنواع الـ ـ ‪ P-N Junction‬ففي الديود‬
‫المصنعة من مادة السليكون يكون الفوتون المنطلق في منطقة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي‬
‫وال يرى بالعين المجردة ولكن له تطبيقات هامة في الريموت كنترول حيث تنتقل التعليمات من الريموت‬
‫كنترول إلى التلفزيون على شكل نبضات من الفوتونات تحت الحمراء يفهمها ‪ Sensor‬االستقبال في‬
‫التلفزيون‪.‬‬
‫‪561‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪35-7‬‬
‫وللحصول على ‪ P-N Junction‬تعطي ضوءا مرئيا فإنه يستخدم مواد ذات فارق طاقة أكبر بين مدار‬
‫اإللكترون في المادة ‪ N‬والفجوة في المادة ‪ P‬التي تمثل المدار ذو الطاقة األدنى‪ .‬حيث أن التحكم في هذا‬
‫الفارق يحدد لون الضوء المنبعث من الديود عند اتحاد اإللكترون مع الفجوة خالل الـ ـ ‪.P-N Junction‬‬
‫ورغم أن كل أنواع الديودات تعطي ضوء إال أن جزءا من هذا الضوء يعاد امتصاصه داخل وصلة الديود‪،‬‬
‫وبعض ال ـ ‪ LEDs‬تصمم بحيث يتم توجيه الضوء إلى الخارج من خالل مادة بالستيكية على شكل مصباح‬
‫شبه كروي كما في الشكل ‪ 36-7‬لتركيز الفوتونات المنطلقة في اتجاه محدد‪.‬‬
‫شكل ‪36-7‬‬
‫‪562‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫وعموما‪ ،‬فإن لمبات ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ LED‬أصبحت األهم ألنه ال يصدر عنها ح اررة عالية واستهالكها المنخفض جدا‬
‫للطاقة‪ ،‬ومتوافرة بأشكال وألوان متعددة‪ ،‬حتى أنها تنتج اآلن بنفس شكل لمبات الفلورسنت‪.‬‬
‫شكل ‪37-7‬‬
‫‪ 14 - 7 - 7‬ظاهرة االرتعاش ‪Flicker‬‬
‫حيث أن المصـ ــباح يتغذى من مصـ ــدر تيار متردد‪ ،‬وكما هو معروف فإن القدرة تتناسـ ــب مع ضـ ــعف قيمة‬
‫التردد‪ ،‬أى أن (‪ .)P α 2F‬ولحســن الحظ فعين اإلنســان ال تلحظ هذا التردد الس ـريع على األجســام الثابتة‪،‬‬
‫لكن إذا وج ــد ش ـ ـ ـ ـ ـ ــئ متحرك (مروحــة مثال) فقــد تظهر لــه بعض الخيــاالت فيمــا يعرف بــاس ـ ـ ـ ـ ـ ــم التــأثير‬
‫االستروبوسكوبى ‪ .Stroboscopic Effect‬وأحيانا ترى المروحة وكأنها تدور بسرعة بطيئة عكس االتجاه‬
‫وهى الظاهرة المعروفة باسم االرتعاش ‪.Flicker‬‬
‫ويمكن خفض هذا التأثير داخل الغرفة وذلك بتوص ـ ـ ـ ـ ــيل المص ـ ـ ـ ـ ــابيح داخل الغرفة الواحدة على ‪Phases‬‬
‫مختلفة وليس على نفس ال ـ ـ ـ ـ ‪ Phase‬حيث يتسبب ال ـ ـ ـ ـ ‪ Phase shift‬بين أى ‪ Two phases‬بإلغاء هذا‬
‫التأثير‪ .‬أما إذا كان لدينا ‪ Phase‬واحد فقط للتغذية وأردت فى نفس الوقت أن تلغى هذه الظاهرة فعليك‬
‫بتوصيل مصباحين فى الغرفة على نفس ال ـ ‪ Phase‬ولكن بعد إضافة ‪ Inductance‬ألحدهما حتى يعطى‬
‫‪ Phase Shift‬بين اإلضاءتين‪.‬‬
‫‪563‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪8- 7‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫اإل ضاءة الداخلية‬
‫أول نقطة يجب أن تراعى فى التصـ ـ ـ ـ ـ ـميم الجيد لإلض ـ ـ ـ ـ ــاءة الداخلية ‪ Interior Lighting‬هو التعرف على‬
‫طبيعة اس ـ ـ ــتخدام الغرفة‪ ،‬و األنش ـ ـ ــطة المتوقع ممارس ـ ـ ــتها داخلها‪ ،‬كذلك يتعين علينا النظر في أمور أخرى‬
‫كش ـ ـ ــكل وحجم الغرفة المراد تص ـ ـ ــميم مخطط اإلضـ ـ ــاءة لها وطريقة توزيع قطع األثاث داخلها‪ .‬ولذلك‪ ،‬ففي‬
‫البداية يس ـ ـ ـ ــتخدم المخطط الهندس ـ ـ ـ ــي في تحديد مواض ـ ـ ـ ــع قطع األثاث الهامة و التعرف على عدد المقابس‬
‫(البرايز) والمفاتيح الكهربية الالزمة ومكان كل منها لتأمين أفضـ ـ ـ ـ ــل نظام تحكم فى منظومة اإلضـ ـ ـ ـ ــاءة‪ ،‬ثم‬
‫يس ــتخدم المص ــمم األنواع المتعددة من طرق اإلض ــاءة وكذلك األنواع المختلفة من وحدات اإلض ــاءة لتحقيق‬
‫أهدافه‪ .‬وأهم األساليب المستخدمة فى اإلضاءة الداخلية‪:‬‬
‫• إضاءة عامة ‪ : General Lighting‬هي التي تضيء المكان و تحقق الضوء العام للغرفة‪.‬‬
‫• إضـــاءة مركزة (‪ : )Spot‬هي التي تعطي مزيدا من الضـ ــوء المباشـ ــر لمراكز العمل و النشـ ــاط في‬
‫الغرفة‪.‬‬
‫• إضــاءة موجهة (‪ : )Objective‬هي التي تســتخدم لتبرز النقاط الجمالية في المكان و تلفت النظر‬
‫إليها كالتحف أو اللوحات أو الديكورات اإلنشائية‪.‬‬
‫وقد أص ـ ـ ــبحت اإلض ـ ـ ــاءة المركبة أو المختلطة هي األكثر قبوال في اإلض ـ ـ ــاءة الداخلية‪ ،‬األمر الذي يتطلب‬
‫تعاونا بين مهندس اإلضاءة ومهندس الديكور من أجل توفير بيئة داخلية مفيدة ومريحة‪.‬‬
‫و في إضــاءة المنازل عموما‪ ،‬ما يزال الضــوء المركزي المتدلي من الســقف‪ ،‬وس ـواء كان مصــباحا مفردا أو‬
‫ثريا متعددة المصـ ــابيح (نجفة) ‪ ،‬هو األسـ ــلوب األكثر ش ـ ــيوعا في إض ـ ــاءة المنازل العادية‪ ،‬وغالبا ما يكمله‬
‫ضــوء قائم في أحد الزوايا (أباجورة) ‪ .‬ويعد هذا األســلوب من أفضــل الطرق المعتمدة لراحة البصــر وأكثرها‬
‫اقتصـ ــادا‪ ،‬إذ تكون العين أكثر فاعلية وأقل إجهادا عندما تكون اإلضـ ــاءة في مكان العمل (عند القراءة مثال‬
‫بجوار األباجورة) أكثر بقليل منها فيما يحيط بذلك المكان‪.‬‬
‫أما عن قيمة شدة االستضاءة فيمكن االسترشاد بالقيم التالية‪:‬‬
‫‪-1‬‬
‫حجرة المعيشة ‪ :‬يلزمها شدة استضاءة تتراوح من ‪ 200‬إلى ‪ 400‬لوكس حيث يتنوع فيها النشاط‬
‫من جلوس أو مناقشة إلى أعمال دقيقة مثل القراءة‪.‬‬
‫‪564‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪-2‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫حجرة النوم ‪ :‬يلزمها شدة استضاءة تتراوح من ‪ 60‬إلى ‪ 80‬لوكس لإلضاءة العامة بخالف‬
‫إضاءات محلية خاصة‪.‬‬
‫‪-3‬‬
‫المطبخ ‪ :‬يلزمه شدة استضاءة تتراوح من ‪ 20‬إلى ‪ 50‬لوكس لإلضاءة العامة بخالف إضاءة‬
‫‪-4‬‬
‫الحمام ‪ :‬يلزمه شدة استضاءة تتراوح من ‪ 50‬إلى ‪ 100‬لوكس لإلضاءة العامة كما توجد إضاءة‬
‫محلية تتراوح من ‪ 50‬إلى ‪ 100‬لوكس فوق كل من منضدة التحضير والبوتجاز والحوض‪.‬‬
‫خاصة على جانبى المرآة‪.‬‬
‫‪-5‬‬
‫الطرقات ‪ :‬يلزمها شدة استضاءة تتراوح من ‪ 20‬إلى ‪ 40‬لوكس لإلضاءة عامة‪.‬‬
‫ويعتبر تصـ ـ ـ ـ ــميم اإلنارة في غرفة النوم تحديا لمهندس الديكور والكهرباء نظ ار لتنوع األنشـ ـ ـ ـ ــطة داخلها‪ ،‬و‬
‫احتياج كل منها لنوع مختلف من اإلضـ ـ ـ ـ ــاءة‪ ،‬فالقراءة فوق الس ـ ـ ـ ـ ـرير مثال تتطلب توفير إضـ ـ ـ ـ ــاءة مريحة و‬
‫مصـممة بعناية بحيث تؤدي الوظيفة و تعطي الجمال المطلوب منها وقد يفضـل البعض إمكانية التحكم في‬
‫ش ــدتها (بواس ــطة ‪ )Dimmer‬بحيث تس ــتخدم لغير القراءة أيض ــا و آخرين يفض ــلون أن تكون قابلة للتحريك‬
‫بحيث يكون لها ذراع خا‬
‫يحقق تلك الرغبة‪ ،‬كما أن التسـ ـ ـ ـ ـ ـريحة و المرآة على وجه الخص ـ ـ ـ ـ ــو‬
‫بحاجة‬
‫إلضاءة جيدة‪ ،‬و كذلك غرفة المالبس تحتاج إلضاءة تسمح باختيار األلوان بشكل صحيح و مناسب‪.‬‬
‫‪9-7‬‬
‫إضاءة الطرق‬
‫أهم متطلبات إضـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاءة الطرق ليال هي االرتقاء بعوامل األمان ولتوفير الرؤية الكافية‪ ،‬و قد أوض ـ ـ ـ ـ ـ ــحت‬
‫اإلحصــائيات أن الطرق المضــاءة إضــاءة مناســبة تقل بها حوادث المرور و الجريمة و تنشــط فيها األعمال‬
‫التجارية‪ .‬وتوجد عدة عوامل تشــارك في تحديد مســتوى االســتضــاءة المطلوبة بالطرق‪ ،‬ومن أهم هذه العوامل‬
‫اعتبارات األمان بالطرق‪ ،‬و حجم حركة مرور الس ـ ـ ـ ـ ـ ــيارات و المارة‪ ،‬فكلما زاد حجم المرور زادت نس ـ ـ ـ ـ ـ ــبة‬
‫التعرض للحوادث و تصبح الرؤية الغير جيدة مصد ار الرتباك حركة المرور والمارة‪.‬‬
‫وقد عرفت ش ـ ـ ـ ـ ـوارع المدن الكبرى اإلضـ ـ ـ ـ ــاءة منذ قرون‪ ،‬وكان الناس في القاهرة القديمة مثال في العصـ ـ ـ ـ ــر‬
‫المملوكي يلزمون بوضع مصابيح على أبواب دورهم‪ ،‬وشاع استعمال مصابيح الغاز في عواصم العالم منذ‬
‫أواخر القرن التاسـ ـ ـ ــع عشـ ـ ـ ــر ثم حلت محلها مصـ ـ ـ ــابيح القوس الكهربية فالمصـ ـ ـ ــابيح المتوهجة‪ .‬ومع تطور‬
‫صناعة السيارات وازدياد حركة المرور على الطرق ليال اكتسبت إضاءة الشوارع أهمية جديدة وتطلب األمر‬
‫استعمال مصابيح شديدة التوهج كمصابيح بخار الزئبق والصوديوم‪.‬‬
‫‪565‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 1 - 9 - 7‬أين يوضع عمود اإل نارة ؟‬
‫‪ -1‬يجب أن تكون اإلضـ ـ ـ ــاءة عند التقاطعات أعلى فى مسـ ـ ـ ــتوى االسـ ـ ـ ــتضـ ـ ـ ــاءة منها على طول الطريق‪،‬‬
‫ويفضـ ـ ــل أن يكون لون اللمبات عند التقاطعات بلون مختلف عن لون إضـ ـ ــاءة الش ـ ـ ـوارع الطويلة حتى‬
‫يستطيع القادم من بعيد أن يتهيأ القترابه من التقاطع فيبطئ من سرعته‪.‬‬
‫‪ -2‬التقاطعات بأشكالها المختلقة سواء الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ T‬أو غيرها يجب أن تتم توزيعات اإلضاءة فيها طبقا للقواعد‬
‫الموضحة فى األشكال من شكل ‪ 38-7‬إلى شكل ‪:42-7‬‬
‫(عرض الشارع الرئيسي (الشارع رقم ‪ )2‬في كل األشكال التالية هو ‪)S‬‬
‫شكل ‪ : 38 -7‬توزيع اإلضاءة في تقاطع ‪ T‬في طريق مستقيم‪.‬‬
‫‪566‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 39 -7‬توزيع اإلضاءة في تقاطع ‪ T‬في طريق منحني‪.‬‬
‫‪567‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 40 -7‬توزيع اإلضاءة في تقاطع متداخل‪.‬‬
‫‪568‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 41 -7‬توزيع اإلضاءة في مفترق طرق‪.‬‬
‫‪569‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 42 -7‬توزيع اإلضاءة تقاطع علي شكل حرف ‪.Y‬‬
‫‪ -3‬ويفضـ ـ ــل أيضـ ـ ــا أن يتم تعليق وحدات اإلنارة بطريقة مختلفة عند التقاطعات من أجل مزيد من التمييز‬
‫كأن تكون األعمدة عالية بدرجة أكبر مثال مع اسـ ـ ـ ـ ــتخدام عدد أقل حتى ال يضـ ـ ـ ـ ــطرب المشـ ـ ـ ـ ــهد عند‬
‫التقاطع‪.‬‬
‫‪ -4‬اذا كان عرض الشارع أقل من مرة ونصف ارتفاع العمود فيجب أن توضع أعمدة اإلنارة على المنحنى‬
‫الخارجى فقط كما فى الشكل ‪.43-7‬‬
‫‪570‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 43-7‬وضع األعمدة على المنحنى الخارجي للطريق‬
‫‪ -5‬كلما ض ـ ــاق نص ـ ــف القطر لمنحنى الطريق عند أى التفاف كلما وجب أن تكون المس ـ ــافة بين األعمدة‬
‫فى المنحنى أصـ ـ ــغر من المسـ ـ ــافة التى كانت موجودة فى الطريق الطولى قبل المنحنى‪ ،‬ويفض ـ ـ ــل أن‬
‫تكون نصــف المســافة أو ثالثة أرباعها مع ضــرورة وضــع األعمدة فقط على المنحنى الخارجى للدوران‬
‫كما فى الشكل ‪.44-7‬‬
‫‪571‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪m‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪15‬‬
‫‪25-30 m‬‬
‫شكل ‪ : 44-7‬زيادة اإلضاءة عند المنحنيات‬
‫‪ -6‬توضع األعمدة فى الشوارع الطولية بطرق تختلف حسب عرض الشارع كما فى الحاالت التالية‪:‬‬
‫أ‪.‬‬
‫إذا كان عرض الشارع أقل من ارتفاع العمود فيجب أن توضع األعمدة على جانب واحد (شكل‬
‫‪)a -45 - 7‬‬
‫شكل ‪45-7‬‬
‫ب‪.‬‬
‫إذا كان عرض الشـ ــارع مرة إلى مرة ونص ـ ــف من ارتفاع العمود فتوض ـ ــع األعمدة بطريقة خلف‬
‫خالف ‪( Staggered‬شكل ‪. )b -45 - 7‬‬
‫‪572‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ج‪.‬‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫إذا كان عرض الشارع أكبر من مرة ونصف ارتفاع العمود فتوضع األعمدة متقابلة ‪Opposite‬‬
‫(شكل ‪. )c -45 - 7‬‬
‫د‪.‬‬
‫إذا وجدت جزيرة فى وسط الشارع فيجب وضع األعمدة داخلها (شكل ‪. )d -45 - 7‬‬
‫ه‪.‬‬
‫ويجب أال تزيد المسافة الفاصلة بين كل عمود وآخر على ‪ 5-4‬أضعاف ارتفاع هذا العمود‪.‬‬
‫‪ -7‬وفى المواصفات األمريكية تكون اإلضاءة على أحد الجانبين إذا كان عرض القسم المخصص للمرور‬
‫أقل من ‪ 12‬مت ار‪ ،‬وتكون اإلضـ ـ ـ ــاءة على محور الشـ ـ ـ ــارع إذا لم يزد عرضـ ـ ـ ــه على ‪ 18‬مت ار وتصـ ـ ـ ــبح‬
‫اإلضاءة الزمة على كال الجانبين عندما يصل العرض إلى ‪ 48‬مت ار‪.‬‬
‫‪ 2 - 9 - 7‬مستويات اإل ضاءة فى الشوارع‬
‫مســتويات اإلضــاءة فى الشـوارع يحســمها أهمية الشــارع‪ ،‬فالطريق الهام تكون مســتوى االســتضــاءة فيه تتراوح‬
‫بين ‪ ،16-8 Lux‬بينما الطريق األقل أهمية تكون مستوى شدة االستضاءة فيه تتراوح بين ‪ ،4-8 Lux‬وأما‬
‫الطريق الفرعى تكون مستوى االستضاءة فيه تتراوح بين ‪.4-2 Lux‬‬
‫‪ 3 - 9 - 7‬ارتفاع العمود و نوع و قدرة املصباح‬
‫يتوقف ارتفاع العمود وقدرة اللمبة على درجة أهمية الشـ ــارع مروريا‪ ،‬فأعلى المسـ ــتويات سـ ــتكون على الـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ High Ways‬بينما ستكون أقل المستويات فى الشوارع السكنية الضيقة‪ .‬ويمكن االسترشاد بالقيم التالية فى‬
‫الجـ ــدول ‪ ،7 -7‬والمعتمـ ــدة فى الكود الكويتى عنـ ــد اختيـ ــار األعمـ ــدة واللمبـ ــات‪ ،‬وبـ ــالطيع يجـ ــب الرجوع‬
‫للمواصفات الخاصة ببلدك عند التصميم النهائى‪.‬‬
‫جدول ‪ : 7 -7‬ارتفاع العمود وقدرة اللمبة‬
‫نون الشارن‬
‫ارتفان العمو‬
‫نون اللمبة وقدرتها)‬
‫الطرق السريعة‬
‫‪ 30‬متر‬
‫الصوديوم (‪)2000W‬‬
‫الشوارع الرئيسية‬
‫‪ 20‬متر‬
‫الزئبق (‪)1000W‬‬
‫الشوارع العامة‬
‫‪ 12-8‬متر‬
‫ميتالهاليد (‪)W 400-250‬‬
‫‪573‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الطرق الداخلية‬
‫‪ 6- 4‬متر‬
‫الفصل الدابع ‪ :‬نظ الضاءة‬
‫ميتالهاليد (‪)W 100-80‬‬
‫‪ 4 - 9 - 7‬ارتفاع العمود وشدة اإل ضاءة‬
‫من الواضح من قانون حساب شدة االستضاءة عند نقطة‬
‫‪I‬‬
‫‪cos3 1 .......7 − 17‬‬
‫‪2‬‬
‫‪h‬‬
‫= ‪EB‬‬
‫أنها تتوقف على قوة إضـ ـ ـ ـ ـ ــاءة المصـ ـ ـ ـ ـ ــباح ‪ ،I‬وتتوقف على ارتفاع العمود ‪ h‬وعلى بعد النقطة األفقى عن‬
‫العمود‪ ،‬أى بمعنى آخر‪ ،‬تتوقف على طريقة توزيع شدة اإلضاءة والمعروفة بال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .Polar Curve‬ومن ثم‬
‫فكلما ازداد ارتفاع العمود س ــنكس ــب أش ــياء ونفقد أش ــياء أخرى ‪ :‬س ــنكس ــب أن الض ــوء س ــيص ــير موزعا على‬
‫مســافة أفقية أكبر ومن ثم ســتزيد المســافة بين كل عمودين ولكن ســتضــعف شــدة االســتضــاءة عند أى نقطة‬
‫بسـ ــبب زيادة ‪ ،h‬لكننا سـ ــنكسـ ــب أيضـ ــا أن الزغللة سـ ــتقل ألن العمود صـ ــار مرتفعا وكذلك سـ ــيقل طول ظل‬
‫اإلنسان على األرض وهذه نقطة مهمة السيما فى مالعب الكرة الليلية‪.‬‬
‫ومن ثم فنحن في موازنات بين متناقض ــات حتى نص ــل لالرتفاع األمثل للعمود‪ ،‬وحاليا تقوم البرامج الجاهزة‬
‫مثل ‪ DiaLux‬بهذه الحس ــابات بس ــرعة وكفاءة الس ــيما إنه عند إض ــاءة الطرق س ــيدخل فى الحس ــاب عوامل‬
‫أخرى منها ســرعة الطريق وأهميته وعدد الحارات به‪ ،‬وهل هناك عبور للمشــاة ‪ pedestrians‬به أم ال وهل‬
‫هناك حارة للدرجات ‪ bicycle lane‬أم ال‪ ،‬وما هى درجة البلل عليه (هل هناك مثال مطر دائم فيس ـ ـ ـ ـ ـ ــبب‬
‫انعكاس للضوء فى أعين السائقين) إلخ‪.‬‬
‫وقد يدخل فى الحســ ـ ــاب الطبيعة الجغرافية للتقاطع‪ ،‬فوجود كبارى عالية‪ ،‬أو أنفاق مفتوحة مثال قد تتســ ـ ــبب‬
‫فى انخفاض مستوى الطريق عن جزء منه مما يستدعى رفع طول العمود‪.‬‬
‫‪574‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪‬‬
‫إستالم األعمال الكهربية‬
‫‪575‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪8‬‬
‫الفصل الثامن‬
‫استــــــــــــــــالم األعمال الكهربيـــــــــــــــــــــــة‬
‫بعــد االنتهــاء من التركيبــات الكهربيــة أو بعــد إجراء أى تغيرات جوهريــة فى التركيبــات القــديمــة يجــب أن يتم‬
‫التأكد من صـ ــالحية الشـ ــبكة للعمل قبل توصـ ــيل التيار إليها‪ .‬ومن الطبيعي فإن التركيبات الكهربية ‪ -‬مهما‬
‫كانت درجة جودتها – فهناك احتمال ‪ -‬ولو بس ـ ـ ــيط ‪ -‬لوجود أخطاء بها‪ ،‬أكثرها غير مقص ـ ـ ــود‪ ،‬وبعض ـ ـ ــها‬
‫بسـ ـ ــبب األعمال اإلنش ـ ـ ــائية للبناء‪ ،‬مثل دخول مس ـ ـ ــمار داخل الكابل أو تعرض عازل أحد األس ـ ـ ــالك للتلف‬
‫بسـ ــبب طرقه أو ثنيه بشـ ــدة‪ ،‬أو احتمال حصـ ــول قطع فى أحد أماكن الربط‪ ،‬أو إهمال فى تثبيت أو تركيب‬
‫أحد الكابالت‪ ،‬فض ـ ــال عن احتمال العطل الذى يلحق بالمعدات الكهربية نفس ـ ــها بس ـ ــبب خلل إما من منش ـ ــأ‬
‫صــناعتها أو بســبب الش ــحن والنقل والتخزين‪ .‬وال يخفى على القارئ أهمية أن نقوم بالكش ــف على التركيبات‬
‫واختبارها قبل تزويد المستهلك بالكهرباء‪.‬‬
‫والمجهود الضــ ــخم الذى بذله فريق األعمال الكهربية فى مرحلتى التصــ ــميم والتنفيذ قد يصــ ــبح هد ار بسـ ـ ــبب‬
‫إهمال المهندس المسـ ـ ـ ــئول عن اسـ ـ ـ ــتالم األعمال‪ ،‬أو بسـ ـ ـ ــبب قلة خبرته‪ ،‬فهو ال يعلم ماذا يسـ ـ ـ ــتلم وال كيف‬
‫يستلم؟‪ .‬وهذا الفصل مقسم إلى ثالثة أجزاء تمثل مراحل االستالم الثالثة ‪:‬‬
‫• مرحلة المعاينة‪.‬‬
‫• مرحلة االختبار‪.‬‬
‫• مرحلة االستالم النهائي‪.‬‬
‫وتسمى عملية المعاينة فى بعض الدول ب ـ ـ ـ ـ ـ "التفتيش على المهمات الكهربية "‪ .‬وعموما فالمقصود بالمعاينة‬
‫أو التفتيش هو مالحظة األجهزة والمعدات باستخدام اللمس أو النظر فقط وكشف العيوب الظاهرة فيها دون‬
‫استخدام أدوات اختبار ودون توصيل تيار‪.‬‬
‫‪576‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫أما مرحلة االختبار فيقصد بها كشف أخطاء توصيل األجهزة والمعدات باستخدام أجهزة اختبار وفى وجود‬
‫تيار كهربى‪.‬‬
‫وأخي ار‪ ،‬نقص ــد بمرحلة االس ــتالم النهائى أن نراجع الكميات والمواص ــفات الواردة بالعطاء مراجعة دقيقة حيث‬
‫ستتم المحاسبة المالية النهائية بناء على مستخلصات هذه المرحلة‪ .‬وسنرجع فى عمليات المعاينة واالستالم‬
‫إلى الكود المصري تحديدا‪.‬‬
‫وكما ذكرنا‪ ،‬فإنه يجب فحص واختبار التركيبات الكهربية عند االنتهاء منها وقبل توص ـ ـ ـ ـ ـ ــيل التيار الكهربي‬
‫بغرض التش ـ ـ ـ ــغيل‪ ،‬وذلك للتأكد من تحقيق المتطلبات الواردة فى الكود والعطاء‪ ،‬ويراعى تزويد األش ـ ـ ـ ــخا‬
‫القائمين بالمعاينة واالختبارات بالرس ـ ـ ـ ـ ـ ــومات التخطيطية والبيانات الالزمة‪ .‬ويجب اتخاذ كافة االحتياطات‬
‫أثناء المعاينة واالختبارات لتالفى حدوث أية أخطار لألش ـ ــخا‬
‫أو المهمات المركبة ‪ ،Equipment‬وعلى‬
‫أن يؤخذ فى االعتبار احتمال وجود خلل فى بعض الدوائر موضوع المعاينة واالختبار‪.‬‬
‫‪1-8‬‬
‫مرحلة معاينة األعمال الكهربية‬
‫تتم المعاينة بدون توصيل التيار وذلك للتحقق من توافر المتطلبات العامة التالية‪:‬‬
‫‪ -1‬تحقيق اش ـ ـ ـ ـ ـ ــتراط ات األمان للمعدات المركبة (ويمكن التأكد من ذلك بمعاينة بطاقة بيانات‬
‫المهمات ‪ ،Equipment Nameplate‬أو من واقع الشهادات المعتمدة الصادرة من الشركات‬
‫الصانعة)‪.‬‬
‫‪ -2‬تحقيق جودة تركيب المهمات‪.‬‬
‫‪ -3‬التأكد من عدم وجود أية عيوب أو أضرار مرئية قد تعيب التشغيل المأمون‪.‬‬
‫ويجب أن تشمل المعاينة التحقق من النقاط التالية كحد أدنى‪:‬‬
‫•‬
‫مراجعة الطريقة المسـتعملة للوقاية ضـد التالمس المباشـر مع الكهرباء (مثل اسـتعمال الحواجز أو‬
‫الحوائل أو وضع األجزاء المكهربة خارج نطاق متناول اليد)‪ ،‬على أن يتم قياس المسافات المنفذة‬
‫فعال لتحقيق الوقاية‪.‬‬
‫•‬
‫توافر حواجز الحريق ‪ ،Fire Barriers‬واالحتياطات األخرى ض ــد انتش ــار الحريق والحماية ض ــد‬
‫التأثيرات الح اررية‪.‬‬
‫‪577‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫•‬
‫ضــبط أجهزة الوقاية على القيم المناســبة لضــمان الفصــل التلقائى لمصــدر التغذية عند حدوث أية‬
‫•‬
‫توافر أجهزة الفص ــل والتوص ــيل‪ ،‬على أن تكون مركبة فى المواض ــع المناس ــبة وعدم توص ــيلها في‬
‫أحوال غير عادية‪.‬‬
‫موصل التعادل‪.‬‬
‫•‬
‫سالمة توصيل مخارج المقابس (البرايز) ودوى المصابيح‪.‬‬
‫•‬
‫تمييز وترقيم الدوائر والفيوزات والمفاتيح وأطراف النهايات وخالفه‪.‬‬
‫•‬
‫جودة توصيل نهايات األسالك‪.‬‬
‫•‬
‫إمكانية الوصول إلى كل المعدات بحيث يسهل تشغيلها وصيانتها‪.‬‬
‫•‬
‫توافر رس ـ ـ ـ ـ ـ ــومات التوصـ ـ ـ ـ ـ ـ ـيالت الكهربية وبطاقات بيانات المعدات ‪ ،Nameplates‬وعالمات‬
‫•‬
‫التأكد من أن جميع أقسـ ـ ـ ــام المعدات قد تم توصـ ـ ـ ــيلها بالقطب األرض ـ ـ ـ ـي بالتركيبات ‪Earthing‬‬
‫التحذير والتعليمات األخرى المثيلة‪.‬‬
‫‪ terminal‬وأن جميع األجزاء المعدنية قد تم تأريضها بالطريقة الصحيحة‪.‬‬
‫الحظ في جميع ما سبق ال تحتاج إلى أجهزة بل مجرد فحص بالنظر أو اللمس كما ذكرنا‪.‬‬
‫‪2-8‬‬
‫مرحلة االختبارات‬
‫‪ 1 - 2 - 8‬أجهزة االختبارات‬
‫قبل الدخول في تفاصيل هذه المرحلة نستعرض بعضا من األجهزة المستخدمة فى اختبارات الدوائر الكهربية‪،‬‬
‫ومنها على سبيل المثال‪:‬‬
‫‪ -1‬األفوميتر ‪)AVO‬‬
‫وهو جهاز شامل يمكنه قياس الجهد والتيار والمقاومة‪ ،‬حيث يستخدم كأوميتر بكثرة الختبار سالمة الموصالت‬
‫وعدم إصابتها بقطع ‪ ،Open Circuit‬أو تماس ‪ Short Circuit‬مع األرضي‪ .‬كما يستخدم كأفوميتر لقياس‬
‫جهد ‪ BB‬معين فى لوحة التوزيع أو جهد نقطة ما‪.‬‬
‫‪578‬‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -2‬منظومة الجر‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫أو المصابيح بالبطارية‬
‫وهو جهاز بدائى سهل العمل واالستخدام‪ ،‬ويتكون من بطارية جافة وجرس أو مصباح متصلين جميعا على‬
‫التوالى‪ .‬والغرض من هذا الجهاز البسيط هو التنبيه عن طريق السمع أو النظر إلى اكتمال الدائرة الكهربية‬
‫أو عدمه‪ .‬ويستخدم مع الجهاز أسالك فحص طويلة حيث يربط الجهاز بين طرفى الموصل المراد اختباره‬
‫فيرن الجرس أو يضئ المصباح إذا كان الموصل المفحو‬
‫بالفعل سليما‪ .‬ويمكن كذلك بهذا الجهاز فرز‬
‫األسالك وتمييزها و ترقيمها لتسهل عملية ربطها خاصة إذا كانت ذات ألوان متشابهة‪ .‬ويستخدم هذا الجهاز‬
‫كذلك فى اكتشاف ما إذا كان هناك أى اتصال غير مرغوب فيه مع األرض أو مع بقية األسالك بسبب‬
‫انهيار العازل‪.‬‬
‫‪ -3‬مبين الجهد ‪Voltage Indicator‬‬
‫وهو البديل األرقى واألدق لمنظومة الجرس أو المصابيح الكهربية (شكل ‪ ، )1-8‬خاصة إنه يصلح للجهود‬
‫العالية التى ال يصلح معها هذه الوسائل البسيطة‪ .‬ويستخدم للتأكد من وجود ‪ /‬عدم وجود جهد على الكابل‬
‫أو ال ـ ‪.BB‬‬
‫‪579‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 1-8‬مبين الجهد ‪Voltage Indicator‬‬
‫‪-4‬جهاز ميجر ‪Megger‬‬
‫وهو عبارة عن مولد يولد ‪ AC Volt‬تصل قيمته إلى حوالى (‪ )1000‬فولت‪ ،‬ويستخدم الميجر أساسا لقياس‬
‫المقاومة العالية وفحص مقاومة عوازل األسالك‪ .‬والنوع األحدث منه يظهر فى الشكل ‪.2-8‬‬
‫شكل ‪ : 2-8‬أشكال ال ـ ‪Megger‬‬
‫‪580‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ -5‬جهاز اختبار استمرارية موصل األرضي‬
‫هناك أجهزة حديثة تجعل من الممكن التحقق من اس ــتم اررية موص ــل األرضـ ـي ‪Earth Conductor‬وليس‬
‫لقياس قيمة األرضي وذلك بجهاز بسيط كما فى الشكل ‪ ،3-8‬حيث يوصل بالجهاز االطراف الثالثة للـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ‬
‫‪ ،Socket‬ويعطى الجهاز إشـ ـ ــارات ملونة و قراءات متعددة للداللة على اسـ ـ ــتم اررية خط التعادل‪ ،‬و للداللة‬
‫على توصيل ال ـ ‪ ،Phases‬باإلضافة إلى إشارة للداللة على استم اررية موصل األرضي وقيمة تقريبية لقيمة‬
‫مقاومة األرضـ ـ ـ ـي مقاس ـ ـ ــة من أى نقطة بالمبنى (القراءة تش ـ ـ ــمل مقاومة المنظومة‬
‫األس ـ ـ ــالك حتى نقطة‬
‫القياس)‪.‬‬
‫شكل ‪ : 3-8‬بعض أشكال ‪Earth Continuity‬‬
‫‪ -6‬مقيا‬
‫شدة االستضاءة‬
‫من ضمن األجهزة الواجب وجودها مع المهندس عند استالم األعمال الكهربية جهاز ال ـ ‪Lux meter‬‬
‫ويستخدم فى التأكد من أن مستويات اإلضاءة فى الغرف المختلفة مطابقة للمواصفات‪ .‬والشكل ‪ 4-8‬تمثل‬
‫أحد أشكال هذا الجهاز‪.‬‬
‫‪581‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 4-8‬أحد أشكال الـ ـ ‪Lux Meter‬‬
‫‪ -7‬متتبع الدوائر ‪Circuit Tracer‬‬
‫وهو جهاز مفيد فى استالم األعمال ويمكن بواسطته تحديد مثال ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬الذى يغذى ‪ Socket‬معينة أو‬
‫لمبة معينة‪ .‬وهو مكون من جزأين ‪ :‬األول يوضع فى ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــ ـ ـ‪ Socket‬فيسحب تيا ار له تردد مرتفع‪ ،‬ومن ثم‬
‫حين تمر بالجزء الثاني على ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CBs‬الموجودة بلوحة التوزيع فالبد أن واحدا فقط من هذه ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪CBs‬‬
‫سيتسبب فى صدور صفير معين‪ ،‬مما يدل على أنه ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ CB‬المغذى لهذه ال ــ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ .Socket‬ويستخدم هذا‬
‫الجهاز أيضا فى تتبع مسارات الكابالت واألسالك بنفس الطريقة السابقة‪.‬‬
‫شكل ‪ : 5-8 :‬متتبع الدوائر‪.‬‬
‫‪582‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 - 2 - 8‬أهم االختبارات يف مرحلة االستالم‬
‫يجب إجراء االختبارات التالية (طبقا للكود المصرى) وبنفس الترتيب‪:‬‬
‫(‪) 1‬‬
‫اختبار استم اررية موصالت الدوائر ‪.Conductor Continuity‬‬
‫(‪) 2‬‬
‫اختبار استم اررية موصالت الوقاية ‪ Earthing Conductors‬شاملة موصالت ‪Equ-‬‬
‫‪.potential‬‬
‫(‪) 3‬‬
‫اختبار مقاومة قطب التأريض ‪.Earthing terminal‬‬
‫(‪) 4‬‬
‫اختبار مقاومة العزل‪.‬‬
‫(‪) 5‬‬
‫اختبار عزل المهمات التي تم تجميعها فى الموقع‪.‬‬
‫(‪) 6‬‬
‫اختبار جودة العزل بين الدوائر‪.‬‬
‫(‪) 8‬‬
‫اختبار عزل األجسام غير الموصلة‪.‬‬
‫(‪) 9‬‬
‫اختبار تحديد القطبية ‪.Polarity‬‬
‫(‪)10‬‬
‫تحديد أو قياس ‪ Earth loop impedance‬بأحد الطرق الواردة بالكود‪.‬‬
‫(‪)11‬‬
‫اختبار أداء أجهزة الوقاية التى تعمل على مبدأ ‪ Residual Current‬أو أجهزة ‪Earth‬‬
‫‪.Leakage‬‬
‫فى حالة فشل التركيبات الكهربية فى اجتياز أى من االختبارات السابقة نتيجة لخطأ معين‪ ،‬فإنه يجب تصحيح‬
‫هذا الخطأ ثم إعادة إجراء هذا االختبار باإلضافة إلى أية اختبارات سابقة محتمل أن تكون نتائجها قد تأثرت‬
‫بتواجد هذا الخطأ‪.‬‬
‫وسنعرض هنا لطرق إجراء بعض من هذه االختبارات‪ ،‬ويمكن الرجوع لكود دولتك لمراجعة كل هذه‬
‫االختبارات‪.‬‬
‫‪ 3 - 2 - 8‬اختبار استمرارية أسالك املوصالت‬
‫نقوم بهذا االختبار للتأكد من استم اررية التوصيالت‪ ،‬ولضمان سالمة وصحة الربط‪ ،‬وذلك بواسطة أوميتر‬
‫أو جرس يعمل ببطارية مع استخدام أسالك طويلة‪.‬‬
‫‪583‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫فمثال عند اختبار استم اررية الـ ‪ Phases‬الثالثة للكابل فى الشكل ‪ 6-8‬فيمكن أن يربط الجهاز بين النقطتين‬
‫‪ B1 ،A1‬مع عمل ‪ Short‬بين النقطتين ‪ ،A2 B2‬فإذا كان هذان الموصالن سليمين فعندها يعطى الجهاز‬
‫مقاومة قليلة جدا‪ ،‬ويكرر االختبار على الموصالت األخرى‪.‬‬
‫‪A1‬‬
‫‪A2‬‬
‫‪B1‬‬
‫‪B2‬‬
‫‪C2‬‬
‫‪c1‬‬
‫‪Ω‬‬
‫شكل ‪ : 6-8‬اختبار استم اررية التوصيل‬
‫ويمكن اس ـ ــتخدام الجهاز التالى لفح ص اس ـ ــتم اررية األس ـ ــالك أثناء توص ـ ــيلها بمص ـ ــدر الكهرباء‪ ،‬حيث يثبت‬
‫طرفه على األرضى أو الـ ‪ Neutral‬ثم تنقل الطرف اآلخر بين النقاط التي تريد فحصها‪.‬‬
‫‪ 4 - 2 - 8‬قياس مقاومة عزل األ سالك املستخدمة يف الرتكيبات ال كهربية‬
‫بعد االنتهاء من التركيبات الكهربية في المباني وقبل إطالق التيار بها يجب قياس مقاومة عزل األسـ ـ ـ ـ ـ ــالك‬
‫المسـ ــتخدمة في التركيبات للتأكد من عدم إصـــابة هذا العزل بأية أض ـ ـرار أثناء تمديد األسـ ــالك في المجاري‬
‫الخاصــة بها وللتأكد أيضــا من صــحة الوصــالت التي اســتخدمت في ربط الدوائر الفرعية بالدوائر العمومية‬
‫‪584‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ومن ص ـ ــحة تنفيذ نهايات األسـ ـ ـالك وربطها بالمخارج بمختلف أنواعها‪ .‬ولهذا الغرض يس ـ ــتخدم جهاز قياس‬
‫مقاومة العزل (الميجر) والذى يعمل بجهد مستمر ‪ DC Voltage‬قدره ‪ 500‬فولت‪.‬‬
‫ويالحظ أنه من الضللللروري قبل إجراء هذه القياسللللات فك جميع اللمبات‪ ،‬وفصللللل جميع األجهزة الكهربية‬
‫واللكترونية من المخارج المخصللللللصللللللة لتغذيتها حتي ال نعرضللللللها لجهد االختبار‪ ،‬وحتى تكون المقاومة‬
‫الوحيدة الموجودة بين خط ال ــ ــ ‪ Phase‬وخط التعادل أو بين خط ال ــ ــ ‪ Phase‬و خط األرضي الوقائي هي‬
‫مقاومة عزل األسالك‪.‬‬
‫ويتم عادة إجراء ثالثة قياسات هى ‪:‬‬
‫• قياس مقاومة العزل بين أى سلك من الموصالت (‪ )Phases‬وبين األرضي‪.‬‬
‫• قياس مقاومة العزل بين ال ـ ‪ Phases‬وبعضها البعض‪.‬‬
‫• قياس مقاومة العزل بين ال ـ ‪ Phases‬و الـ ‪.Neutral‬‬
‫ويوضح الشكل ‪ 7-8‬كيفية إجراء هذا االختبارات‪.‬‬
‫وعمومــا يجــب أن تكون قراءة المقــاومــة التى يقيسـ ـ ـ ـ ـ ـ ـهــا جهــاز الميجر أكبر من ‪ 2‬مليون أوم فى الــدوائر‬
‫المنفصلة‪ ،‬وأكبر من نصف مليون فى الدوائر المجمعة لضمان العزل التام عن األرضي (هذه القيم خاصة‬
‫بالكود المصرى ويجب أن تراجع القيم الخاصة بكود بلدك) ‪.‬‬
‫فى بعض الحيان يصـــعب فصـــل جميع األحمال لتنفيذ هذا االختبار خاصـــة إذا كان المبنى كبي ار واألحمال‬
‫مركبة بالفعل‪ ،‬ولذا يمكن تنفيذ هذا االختبار فى وجود األحمال مع القبول بقيمة أقل لقيمة العزل المقاسة‪.‬‬
‫‪585‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫جهاز جهد ‪ 500‬فولت‬
‫الختبار العزل‬
‫شكل ‪ :7-8‬قياس مقاومة عزل األسالك المستخدمة في التركيبات الكهربية‬
‫الحظ أننا لو لم نس ـ ـ ــتخدم الميجر واس ـ ـ ــتخدمنا بدال منه األوميتر بمفرده فإنه س ـ ـ ــيكون غير كاف إلثبات أن‬
‫العزل س ـ ــليم‪ ،‬ألن الس ـ ــلك إذا كان مكش ـ ــوفا عند نقطة (دون أن يلمس األرض)‪ ،‬لكنه في نفس الوقت قريب‬
‫جدا من األرض‪ ،‬فعندئذ يص ـ ـ ـ ـ ــبح الجهد الذي ينتجه األوميتر لقياس المقاومة (و هو جهد ص ـ ـ ـ ـ ــغير جدا ال‬
‫‪586‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫يتعدى ‪ )9 VDC‬غير كاف لكس ـ ـ ــر العزل بين الجزء المكش ـ ـ ــوف وبين األرض‪ ،‬و بالتالي ال يكتش ـ ـ ــف هذا‬
‫العطل‪ .‬و الحل الوحيد هنا هو اســتخدام جهاز الميجر ألنه الوحيد القادر على اكتشــاف هذه العيوب بســبب‬
‫الجهد العالي الذي ينتجه والذى يتسـ ـ ـ ــبب في انهيار العزل في المسـ ـ ـ ــافات الصـ ـ ـ ــغيرة بين الجزء المكشـ ـ ـ ــوف‬
‫واألرض إن وجدت‪.‬‬
‫‪ 5 - 2 - 8‬اختبار استمرارية أسالك األرض ي‬
‫توجد مجموعة من االختبارات تخص منظومة األرضي منها اختبار استم اررية أسالك األرضي‪ ،‬والغرض‬
‫منه التأكد من استم اررية توصيالت األرضي‪.‬‬
‫فبعد االنتهاء من التركيبات الكهربية داخل المباني البد من التأكد من اس ـ ـ ــتم اررية أس ـ ـ ــالك التأريض الوقائي‬
‫المستخدمة في تلك التركيبات وذلك لما تمثله عــدم استم اررية تلك األسالك من خطورة على حياة مستخدمي‬
‫المبنى‪ .‬ويتم ذلك بقياس المقاومة بين كل نقطة توصيل ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Phase‬وبين نقطة توصيل األرضي فى كل‬
‫مخرج على حدة على أن يتم ذلك بعد إجراء ما يلى ‪:‬‬
‫‪ -1‬فصل جميع األجهزة الموصلة بالبرايز‪.‬‬
‫‪ -2‬فصل المفتاح العمومى للكهرباء وكذلك المفاتيح الفرعية باللوحة‪.‬‬
‫‪ -3‬عمل وصلة مؤقتة بين ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Phase‬المراد اختباره وبين ‪ Bus Bar‬األرضي باللوحة كما هو‬
‫موضح في الشكل ‪.8-8‬‬
‫‪ -4‬يجب أن تكون المقاومة المقاس ــة بين هذا ال‪ phase‬وبين نقطة األرضـ ـي فى اى مخرج برايز أو‬
‫اى مخرج إنارة (يجب اختبار جميع المخارج) بعد ذلك فى حدود ‪ 0.01‬أوم لض ـ ـ ــمان اس ـ ـ ــتم اررية‬
‫األرضي‪.‬‬
‫‪ -5‬يحسن استخدام الجهاز اختبار استم اررية األرضي الذى أشرنا إليه سابقا فى الجزء األول من هذا‬
‫الفصل لسهولة استعماله خاصة عند قياس استم اررية األرضي بالبرايز‪.‬‬
‫‪587‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ : 8-8‬اختبار استم اررية األرضي‬
‫‪588‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 6 - 2 - 8‬اختبار قيمة مقاومة إلكرتود األرض ي‬
‫وهذا بالطبع يختلف عن االختبار الســابق الذى يعطى مؤشــر فقط على وجود موصــل األرض ـي ســليما‪ ،‬أما‬
‫هذا االختبار فيعطى قيمة مقاومة األرضي الفعلية (راجع الفصل السادس) ‪.‬‬
‫وهناك أيض ــا اختبار القاطع الخا‬
‫بتسـ ـريب األرضـ ـي ‪ ،Ground Fault Circuit Breaker‬حيث تزود‬
‫هذه القواطع دائما بمفتاح اختبار ‪ ،Test‬و عند الضــغط عليه فإننا نســرب عمدا جزءا يســي ار جدا من التيار‪،‬‬
‫فإذا فصل الجهاز فهذا يعنى أنه سليم وإال تراجع الدائرة أو يستبدل الجهاز‪.‬‬
‫‪ 7 - 2 - 8‬قياس ‪Earth Loop Impedance‬‬
‫وللتأكد من صـ ـ ـ ــالحية أجهزة الوقاية المركبة فى بداية كل دائرة كهربية بغرض حمايتها من تيارات القصـ ـ ـ ــر‬
‫التي يمكن أن تتعرض لها‪ ،‬فإنه يلزم معرفة قيمة المعاوقة األرضـ ـ ـ ـ ـ ـ ـية الكلية للدائرة التي تمر بها التيارات‬
‫األرض ـية إذ أن هذه المعاوقة األرض ـية هي التي تحدد قيمة تيار القصــر ‪ISC ( Short Circuit Current‬‬
‫‪ . )= V ÷ Zeq‬وفى نفس الوقت البد من التأكد من أن القيمة الكلية لمعاوقة الدائرة األرضـ ـ ـ ـ ـ ـ ـية قليلة إلى‬
‫الحد الذي يمكن االطمئنان معه إلى أنه في حالة حدوث أخطاء أرضية )‪ (Earth Faults‬فإن تيار القصر‬
‫الناتج عن الخطأ سيكون ض‬
‫كافيا لتشغيـل أجهـزة الوقايــة وعــزل الجــزء الذي حــدث به الخطأ‪.‬‬
‫ويمكـ ـ ـ ــن قيـ ـ ـ ــاس المعاوقـ ـ ـ ــة األرضية الكلية للدائرة بعد توصيلها إلى مصدر التغذية باستخدام جهـ ـ ـ ــاز قياس‬
‫خـ ـ ــا‬
‫بذلك يسمـ ـ ــى "جه ــاز قياس معاوقة الدائرة األرضية ‪ " Earth Loop Impedance Tester‬وذلك‬
‫كما هو موضح في الشكل ‪.9-8‬‬
‫‪589‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫شكل ‪ :9-8‬قياس المعاوقة األرضية لدائرة كهربية أرضية مغلقة‬
‫‪ 8 - 2 - 8‬اختبارات القطبية ‪Polarity Test‬‬
‫من المعلوم أن التوصيل الصحيح ألى جهاز كهربي موصل على التوالى مع مفتاحه يكون بأن يوضع‬
‫المفتاح بين ال ـ ‪( phase‬الطرف الحى) وبين الجهاز‪ ،‬كما فى الشكل ‪ 10-8‬الذى يظهر طريقة توصيل‬
‫لمبة‪.‬‬
‫‪SW‬‬
‫‪CB‬‬
‫‪Phase‬‬
‫‪Lamp‬‬
‫‪Neutral‬‬
‫شكل ‪ : 10-8‬التوصيل الصحيح للمبة‬
‫‪590‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫والغاية من اختبار القطبية هو التأكد من الربط الصحيح لألجهزة والمعدات الكهربية أثناء التركيب بأن يتم‬
‫التأكد من أنها جميعا قد ربطت بالمفتاح قبل اتصالها بال ـ (‪ )Phase‬والذى يسمى محليا بالسلك الحى‪،‬‬
‫والتأكد من أن جميع المفاتيح لها اتجاه واحد للفتح‪ ،‬وكذلك جميع ال ـ ‪ .CBs‬كما أن هذا االختبار مفيد للتأكد‬
‫من أن جميع البرايز موصلة بطريقة موحدة‪ .‬وهناك عدة أنواع من هذا االختبار‪.‬‬
‫‪ 9 - 2 - 8‬اختبار القطبية مع وجود الكهرباء ‪:‬‬
‫تفصل أوال اللمبات من مواضعها ثم يؤخذ جهاز االختبار والذى هو عبارة عن مصباح موصل مع سلكين‬
‫طويلين‪ ،‬ثم يوضع أحد طرفي سلكى االختبار على طرف خط ال ـ ‪( Neutral‬الخط الميت أو البارد) فى‬
‫لوحة التوزيع‪ ،‬ويوصل الطرف اآلخر على طرف المفتاح (ال ـ ‪ ، )Switch‬وسيضئ مصباح االختبار فقط‬
‫فى حالة كون القطبية صحيحة كما فى الشكل ‪.11-8‬‬
‫‪SW‬‬
‫‪CB‬‬
‫‪Phase‬‬
‫‪Lamp‬‬
‫‪Neutral‬‬
‫شكل ‪ : 11-8‬القطبية صحيحة‬
‫أما إذا كانت القطبية خاطئة فلن يضئ مصباح االختبار كما فى الشكل ‪.12-8‬‬
‫‪CB‬‬
‫‪Phase‬‬
‫‪Lamp‬‬
‫‪SW‬‬
‫‪Neutral‬‬
‫شكل ‪ : 12-8‬قطبية خاطئة‬
‫‪591‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫يستخدم هذا االختبار أيضا لفحص قطبية البرايز والتأكد من أن الطرف الحى (ال ـ ـ ـ ـ ـ ـ ‪ )Phase‬متصل دائما‬
‫بالطرف األيمن للبريزة‬
‫شروط هذا النون من االختبار‪:‬‬
‫‪ .1‬أن يكون المفتاح وال ـ ‪ CB‬كالهما مغلقا‪.‬‬
‫‪ .2‬إزالة المصابيح من أماكنها‪.‬‬
‫‪ .3‬إزالة جميع األجهزة من ال ـ ‪( Sockets‬ال يوصل أى جهاز على البرايز)‪.‬‬
‫‪ .4‬يجب تكرار عملية االختبار بالنسبة إلى كافة المفاتيح‪.‬‬
‫الحظ أن االلتزام الدقيق بكود األلوان عند التنفيذ يساعد في تطبيق اختبارات القطبية‪.‬‬
‫‪ 10 - 2 - 8‬أسلوب أيسر فى حتديد القطبية‬
‫مع التطور الهائل فى أجهزة القياس أصبح من الممكن تمييز الخط ال ـ ـ ـ ـ ـ ‪ Live‬من الخط الذى اليحمل جهد‬
‫بواس ــطة جهاز يش ــبه القلم كما فى الش ــكل ‪ .13-8‬وفكرة عمله تعتمد على تأثره بالمجال المغناطيس ــي الذى‬
‫ينشــأه التيار المار بالســلك‪ .‬وتتم معايرته ‪ Calibrated‬بحيث يصــدر ضــوء عند رأس القلم وصــوتا إذا كان‬
‫على بعد يقل عن ‪ 3mm‬من السلك المكهرب‪ ،‬وال نحتاج لوضع هذا الجهاز داخل الدائرة‪ .‬وهو يحتاج فقط‬
‫يحتاج لبطارية عادية‪ ،‬ويمكنه تمييز الجهود حتى ‪ 240‬فولت‪.‬‬
‫شكل ‪13-8‬‬
‫‪592‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 11 - 2 - 8‬شهادة إمتام العمل فى الرتكيبات ال كهربية‬
‫بعد إتمام المعاينات واالختبارات المطلوبة واعتمادها من مهندس اس ــتش ــاري كهربي متخص ــص يقوم المقاول‬
‫أو من ينوب عنه بتقديم شـ ـ ـ ــهادة إتمام العمل إلى المالك أو من ينوب عنه‪ ،‬وذلك بعد اسـ ـ ـ ــتكمال أى أعمال‬
‫ناقصـ ـ ـ ـ ـ ــة وإصـ ـ ـ ـ ـ ــالح أى عيوب تظهر أثناء المعاينة أو االختبارات‪ .‬ويجب أن ترفق شـ ـ ـ ـ ـ ــهادات المعاينات‬
‫واالختبارات المعتمدة مع شهادة إتمام العمل فى التركيبات‪.‬‬
‫‪3-8‬‬
‫مرحلة االستالم االبتدائي‬
‫يتم تسليم المشروع ابتدائيا بعد استيفاء المستندات واإلجراءات التالية‪:‬‬
‫‪ 1 - 3 - 8‬الرسومات النهائية ( ‪As-Built Drawings‬‬
‫الرسـ ــومات النهائية هى ما تعرف برسـ ــومات الحفظ وهى تنتج عن الرسـ ــومات التنفيذية المعتمدة والمفروض‬
‫تواجدها فى الموقع للتنفيذ بموجبها ويوقع عليها أوال بأول أية تعديالت أو تغييرات معتمدة تكون قد أجريت‬
‫واتفق عليها واعتمدت‪ ،‬ويقوم المقاول بعد االنتهاء من تنفيذ جميع األعمال وأثناء اختبار تش ــغيلها وحص ــرها‬
‫وقبل تسليمها ابتدائيا بتجهيز وتسليم هذه الرسومات بمقي ــ ـ ــاس رس ــ ـ ــم مناس ـ ـ ـ ــب (‪ )50 : 1 ،100 : 1‬على‬
‫قـ ـ ــر‬
‫مدمج (‪ )CD‬ويكتـ ـ ــب عليهـ ـ ــا (‪ ،)AS built drawings‬وكذلك يجب طباعة (الرسومات النهائية)‪،‬‬
‫ويجب أن يكون واض ــحا بدقة فى هذه الرس ــومات جميع ما تم تنفيذه من أعمال على الطبيعة متض ــمنا كافة‬
‫البيانات واألبعاد وكافة التعديالت‪.‬‬
‫‪ 2 - 3 - 8‬دليل التشغيل والصيانة‬
‫(أ)‬
‫على المقاول تقديم كافة النش ـرات الخاصــة بالتشــغيل والصــيانة لجميع أجزاء ومفردات المشــروع تحت‬
‫االس ــتالم وهى التى يلزم الرجوع إليها عند عمل الص ــيانة أو عند عمل أى تعديالت أو توس ــعات فى‬
‫المس ـ ــتقبل‪ .‬وإذا دعت الض ـ ــرورة‪ ،‬فيجب على المقاول تقديم اللوحات اإلرش ـ ــادية والتحذيرية للتش ـ ــغيل‬
‫والصـ ـ ــيانة الوقائية والتى تعلق داخل لوحات خاصـ ـ ــة فى نفس أماكن المعدات والمهمات المقصـ ـ ــودة‬
‫بهذا البند‪.‬‬
‫(ب)‬
‫يجـب أن ي قـدم المقـاول كش ـ ـ ـ ـ ـ ــف بعنـاوين جميع الموردين لمهمـات ومعـدات المش ـ ـ ـ ـ ـ ــروع وتليفونـاتهم‬
‫وفاكساتهم وأقرب مركز للصيانة وقطع الغيار لمهمات المشروع للرجوع إليهم عند الحاجة‪.‬‬
‫‪593‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 3 - 3 - 8‬قوائم قطع الغيار‬
‫(أ)‬
‫يقوم المقاول بتسـ ـ ـ ـ ــليم بيان بقطع الغيار التى يمكن أن يكون المشـ ـ ـ ـ ــروع فى حاجة إليها خالل فترة‬
‫تش ـ ـ ـ ـ ــغيل عادية لمدة ‪ 5‬س ـ ـ ـ ـ ــنوات معتمدة من الوكالء التجاريين للمعدات واألجهزة والمهمات الموردة‬
‫بالمشـ ـ ــروع وكذلك يذكر األرقام الخاصـ ـ ــة بهذه القطع (‪ )Spare Part No.‬والمصـ ـ ــادر التى يمكن‬
‫الحصول عليها منها‪.‬‬
‫(ب) قد يرى مالك واسـ ـ ـ ــتشـ ـ ـ ــاري المشـ ـ ـ ــروع وأثناء إعداد مسـ ـ ـ ــتندات النشـ ـ ـ ــر أن ينص فى دفتر الشـ ـ ـ ــروط‬
‫والمواصفات والكميات على قيام المقاول بأعمال الصيانة الوقائية خالل سنة الضمان وقد يكون هذا‬
‫النص شامال قيام المقاول بتدبير قطع الغيار الالزمة أو بدونه‪.‬‬
‫‪ 4 - 3 - 8‬دفاتر حصر األ عمال‬
‫حيث أن الكميات الواردة بمقايس ـ ـ ـ ـ ــة األعمال هى كميات اس ـ ـ ـ ـ ــترش ـ ـ ـ ـ ــادية‪ ،‬كما أن ما يجرى أثناء التنفيذ من‬
‫تعديالت قد تكون ص ـ ـ ـ ــغيرة أو كبيرة‪ ،‬وباإلض ـ ـ ـ ــافة إلى ما تم أثناء التنفيذ من حص ـ ـ ـ ــر األعمال دوريا لعمل‬
‫المس ـ ـ ـ ــتخلص ـ ـ ـ ــات أول بأول مع تقدم س ـ ـ ـ ــير العمل بالمش ـ ـ ـ ــروع فإنه يتم الحص ـ ـ ـ ــر والقياس تبعا لنوع الوحدة‬
‫المنص ـ ـ ــو‬
‫عليها فى دفتر البنود والكميات سـ ـ ـ ـواء بالعدد أو بالمتر الطولى أو بالمقطوعية هذا ويتم إعداد‬
‫دفاتر الحصر بحيث يدون كل بند فى صفحة ويدون بالصفحة المقابلة تفاصيل الحصر باألدوار أو المباني‬
‫المختلفة أو لألطوال من‪/‬إلى وهكذا بحيث يكون أمام كل بند تفاصـ ــيل تنفيذه عدا أو قياسـ ــا من الطبيعة مع‬
‫الرسومات النهائية‪.‬‬
‫‪ 5 - 3 - 8‬شهادات االختبارات‬
‫يجب أن ترفق كافة شهادات االختبارات لجميع المهمات واألجهزة والمعدات بالمشروع فى ملف خا‬
‫يسلم‬
‫قبل إجراء االستالم اإلبتدائى للمشروع‪ .‬مع مالحظة أنه يجب أن يكون معلوما أن جميع تجارب االختبارات‬
‫يتم إجراؤها على نفقة المقاول وبواس ـ ـ ـ ـ ـ ــطة عماله المتدربين ومعداته وأجهزته المعايرة حديثا والتى يقدمها‬
‫المقاول طبقا لطلب المهندس‪ ،‬كذلك فإن للمهندس الحق فى إرسـ ـ ـ ــال أى عينات أو مواد أو مهمات يريد أن‬
‫يتأكد من مواصـ ــفاتها – إلى معامل اختبار معتمدة الختبارها والتأكد من صـ ــالحيتها ومطابقتها للمواصـ ــفات‬
‫ويكون ذلك على نفقة المقاول‪.‬‬
‫تشمل االختبارات اآلتى‪:‬‬
‫‪594‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ )1‬تقارير االختبارات النوعية ‪)Type test reports‬‬
‫هى التقارير النهائية عن اختبارات المنتج من نفس النوع والس ـ ـ ـ ـ ـ ــعة والمواص ـ ـ ـ ـ ـ ــفة الفنية المماثل لنفس النوع‬
‫المستخدم بالمشروع‪ .‬ومن أمثلـة االختبـارات النوعيـة الخاصـة بمحـوالت القوى الكهربية ما يلى‪:‬‬
‫‪ .1‬اختبار ارتفاع درجة الح اررة عند التيار المقنن باستخدام طريقة قصر الدائرة‪.‬‬
‫‪ .2‬اختبار العزل بـال ـ ‪.Impulse Voltage‬‬
‫‪ .3‬اختبار قصر الدائرة باستعمال تيار يساوى ‪ 25‬ضعفا من التيار المقنن‪.‬‬
‫‪ )2‬اختبارات المصنع المنتج ‪)Routine tests‬‬
‫وهى االختبارات الروتينية التى تجرى بالمص ـ ـ ـ ــنع على كل ‪ Equipment‬أو منتج بعد التص ـ ـ ـ ــنيع قبل النقل‬
‫للموقع للتأكد من ســالمة ووفاء ال‪ Equipment‬أو المنتج ومطابقته للمواصــفات المطروحة وســالمة أداءه‪.‬‬
‫ومن أمثلة االختبارات الروتينية (اختبارات المصنع) والتى تجرى على محوالت القوى الكهربية ما يلى‪:‬‬
‫▪ اختبار الصمود على ارتفاع الجهد واختبار التفريق الكهربي الجزئي‪.‬‬
‫▪ قياس ال ـ ‪ Loss‬عند الحمل و الالحمل‪.‬‬
‫▪ قياس جهد المعاوقة‪.‬‬
‫▪ قياسات الجهد‪ ،‬ورمز مجموعة المتجهات‪.‬‬
‫▪ قياس مقاومة الملفات‪.‬‬
‫▪ اختبارات العزل بين الملفات وبين الملفات األرضية‪.‬‬
‫‪)3‬‬
‫اختبارات الموقع ‪)Site test‬‬
‫وهى االختبــارات التى تجرى بــالموقع بعــد النقــل والتركيــب لتــأكيــد س ـ ـ ـ ـ ـ ــالمــة النقــل وعــدم تعرض المنتج ألى‬
‫تغييرات أثناء النقل وكذلك للتأكد من ســالمة أوضــاع التركيب وســالمة األداء فى هذه األوضــاع‪ .‬ومن أمثلة‬
‫االختبارات التى تجرى بالموقع على محوالت القوى الكهربية ما يلى‪:‬‬
‫▪ اختبار التسخين مع قياس ارتفاع درجة الح اررة لألجزاء المختلفة كل ‪ 15‬دقيقة‪.‬‬
‫▪ اختبار عزل الملفات باستعمال الميجر‪.‬‬
‫‪595‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 6 - 3 - 8‬قوائم استالم األ عمال‬
‫يتم اس ـ ـ ـ ـ ــتيفاء النماذج كما فى األمثلة الموجودة بالجزء الثاني من هذا الفص ـ ـ ـ ـ ــل‪ .‬واخي ار‪ ،‬فإنه على المقاول‬
‫تدريب جهاز التشغيل من قَبل المالك (مهندسين وفنيين ومتخصصين) وتزويدهم بكافة المعلومات والبيانات‬
‫الض ــرورية الالزمة سـ ـواء ألعمال التش ــغيل أو الص ــيانة‪ .‬ويتم التدريب من قَبل مهندس ــي المقاول أو الش ــركة‬
‫المنتجة على أعمال تشـ ـ ـ ــغيل المهمات ومراقبتها وصـ ـ ـ ــيانتها طبقا لنصـ ـ ـ ــو‬
‫العقد الذى يحدد مدة التدريب‬
‫ومكان التدريب س ـ ـواء بالموقع أو بمصـ ــانع الشـ ــركة المنتجة‪ .‬ونظ ار ألهمية تدريب الكوادر الالزمة فإن على‬
‫المالك أن يكون لديه العمالة المؤهلة للقيام بذلك‪.‬‬
‫‪ 7 - 3 - 8‬آلية اإلستالم اإلبتدائى‬
‫إذا تم استيفاء جميع المستندات المطلوبة لالستالم االبتدائى وإتمام تدريب المختصين‪ ،‬واتضح من المعاينة‬
‫أن جميع األعمال قد تمت طبقا لشـ ـ ـ ــروط ومواصـ ـ ـ ــفات العقد فيتم عمل إجراءات االسـ ـ ـ ــتالم االبتدائى حيث‬
‫يحرر محضر رسمى لالستالم االبتدائى من ثالث صور‪.‬‬
‫و بعد إجراء االســتالم االبتدائى تحرر كشــوف الختامى (مســتخلصــات) مرفقا بها دفاتر الحصــر وتعتمد من‬
‫كل من المقاول والمهندس والمالك أو المفوض ــين من قبلهم لص ــرف قيمتها بعد خص ــم قيمة التأمين النهائى‬
‫لألعمال لحين انتهاء سنة الضمان‪.‬‬
‫‪ 8 - 3 - 8‬ضمان األ عمال‬
‫يض ـ ــمن المقاول جميع األعمال محل التعاقد وذلك لمدة س ـ ــنة كاملة من تاريخ محض ـ ــر االس ـ ــتالم االبتدائى‬
‫للمشروع وعليه إجراء كافة اإلصالحات الالزمة خالل هذه السنة مع تحمله كافة تكاليف اإلصالحات‪ .‬وإذا‬
‫ثبت تقصير المقاول فى تنفيذ اإلصالحات بحد أقصى ‪ 15‬يوما من إنذاره كتابة بذلك‪( ،‬إال إذا تحددت مدة‬
‫أقل من ذلك فى مسـ ــتندات المشـ ــروع)‪ ،‬يتم خصـ ــم تكاليف هذه اإلصـ ــالحات من التأمين النهائى أو من أى‬
‫مسـ ــتحقات أخرى للمقاول وليس للمقاول الرجوع إلى القضـ ــاء فى هذا الشـ ــأن بأى حال من األحوال‪ .‬ويكون‬
‫المقاول مسئوال عن كل خطر يحدث للمهمات أو األفراد طوال مدة الضمان نتيجة التشغيل العادى‪.‬‬
‫‪ 9 - 3 - 8‬االستالم النهائى‬
‫إذا قام المقاول بالوفاء بجميع ما عليه من إلتزامات طبقا لشـ ـ ـ ــروط العقد وباألخص ضـ ـ ـ ــمان األعمال خالل‬
‫فترة الضمان المنصو‬
‫عليها‪ ،‬يقوم المقاول بإخطار المالك كتابة برغبته فى تسليم األعمال نهائيا فإنه يتم‬
‫‪596‬‬
‫الفصل الثامن ‪ :‬استالم األعمال الكهربية‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫تش ــكيل لجنة اإلس ــتالم وتكون مكونة من المالك والمهندس والمقاول أو من ينوب عنهم ويتم تحرير محض ــر‬
‫استالم نهائى لألعمال ويوقع عليه كل من المهندس والمقاول والمالك أو من يفوضونه فى ذلك‪.‬‬
‫أما إذا أخل المقاول بأى إلتزامات عليه وعلى األخص بالنسـ ــبة لضـ ــمان األعمال‪ ،‬فإنه يتم تأجيل االسـ ــتالم‬
‫النهائى لحين تنفيذ كل إلتزامات المقاول‪ ،‬وبعد التص ــديق على محض ــر االس ــتالم النهائى‪ ،‬يصـ ـرف للمقاول‬
‫قيمة التأمين النهائى لألعمال والمودع لدى المالك أو رد خطاب الضـــمان البنكى إلى المقاول خالل أســـبوع‬
‫على األكثر‪.‬‬
‫‪597‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫املالحق‬
‫‪598‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫األ محال التقديرية للمحالت واملنازل‬
‫أوال ‪ :‬الدعات النمطية لوحدات المباني التى ال يزيد ارتفاعها عن ‪ 15‬و ار بالقاهرة الكبرى‬
‫‪599‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ملحق تقدير األ محال طبقا لقواعد مؤسسة الكهرباء السعودية‬
‫‪600‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪601‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪602‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪603‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪604‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪605‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪606‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪607‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫ملحق السيور‬
‫‪608‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪609‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪610‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪611‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪612‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪613‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪614‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫املراجع العربيــــــــــــــة‬
‫‪-1‬‬
‫قواعد التمديدات الكهربية‪ ،‬و ازرة الكهرباء والماء‪ ،‬الكويت‪.‬‬
‫‪-2‬‬
‫كابالت القوى الكهربية‪ ،‬د‪ .‬آسر على زكى‪ ،‬د‪ .‬محمد صالح الدين خليل‪ ،‬منشأة المعارف‪،‬‬
‫اإلسكندرية‪.2001 ،‬‬
‫‪-3‬‬
‫تخطيط وتصميم التمديدات الكهربية فى المشاريع الكبرى‪ ،‬د‪ .‬هانى عبيد‪ ،‬دار الشروق‪ ،‬عمان‪،‬‬
‫‪.2001‬‬
‫‪-4‬‬
‫التأريض الوقائي‪ ،‬د‪ .‬آسر على زكى‪ ،‬د‪ .‬أحمد حلمى‪ ،‬منشأة المعارف‪ ،‬اإلسكندرية‪.1983 ،‬‬
‫‪-5‬‬
‫التأسيسات والمكائن الكهربية‪ ،‬د‪ .‬مظفر أنور النعمة‪ ،‬دار اليازورى‪ ،‬عمان‪.2006 ،‬‬
‫‪-6‬‬
‫تقنية التوزيع الكهربى‪ ،‬المؤسسة العامة للتعليم الفنى والتدريب المهنى‪ ،‬السعودية‪.‬‬
‫‪-7‬‬
‫شبكات كهربية‪ ،‬المؤسسة العامة للتعليم الفنى والتدريب المهنى‪ ،‬السعودية‪.‬‬
‫‪-8‬‬
‫المحوالت الكهربية وآالت التيار المستمر‪ ،‬د‪ .‬محمد أحمد قمر‪ ،‬دار الراتب الجامعى‪.1988 ،‬‬
‫‪-9‬‬
‫إضاءة المصانع واألبنية العامة‪ ،‬د‪ .‬عبد المنعم موسى‪ ،‬دار الراتب الجامعى‪ ،‬االسكندرية‪،‬‬
‫‪.1995‬‬
‫‪-10‬‬
‫اإلضاءة‪ ،‬د‪ .‬آسر على زكى‪ ،‬د‪ .‬حسن الكمشوشى‪ ،‬منشأة المعارف‪ ،‬اإلسكندرية‪.1985 ،‬‬
‫‪-11‬‬
‫اإلضاءة‪ ،‬محمد موسى‪ ،‬محمد وليد الجالد‪.‬‬
‫‪-12‬‬
‫كتاب اإلنارة العربية – عزت البارودى‪.‬‬
‫‪-13‬‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني‬
‫‪615‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني (مجلد ‪)1‬‬
‫صدر عام ‪1994‬‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني (مجلد ‪)2‬‬
‫صدر عام ‪1994‬‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني (مجلد ‪)3‬‬
‫صدر عام ‪1994‬‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني ‪ -‬األنظمة‬
‫الخاصة (مجلد ‪ – 4‬التأريض)‪.‬‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني‪-‬األنظمة‬
‫الخاصة(مجلد‪ – 5‬الوقاية من الصواعق)‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني‪ -‬األنظمة‬
‫الخاصة (مجلد‪–6‬تحسين معامل القدرة)‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني ‪ -‬األنظمة‬
‫الخاصة (مجلد ‪ – 7‬التوافقيات) ‪.‬‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المبان ‪ -‬األنظمة‬
‫الخاصة (مجلد ‪ – 8‬المالمسات والبادئات المستعملة في التحكم في المحركات من النوع ‪3-‬‬
‫‪.)Phase Induction‬‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني‪ -‬األنظمة‬
‫الخاصة (مجلد ‪ –9‬التحكم في اإلضاءة)‬
‫الكود المصري ألسس تصميم وشروط تنفيذ التوصيالت والتركيبات الكهربية في المباني‪-‬األنظمة‬
‫الخاصة (مجلد ‪ – 10‬مولدات الطوارئ)‬
‫‪616‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫امل راجع األجنبيــــــــــــــة‬
1- Mechanical and Electrical Equipment for Buildings ،Benjamin Stien ،John
Renolds ،John Wily & Sons ،8th Edition ،1992.
2- Mechanical and Electrical Systems for Buildings ،William K. Tao ،Richard
R. Janis ،Prentice Hall ،2nd Edition ،2001.
3- Electrical Installation Handbook ،SIEMENS ،John Wily & Sons ،2000.
4- Electrical Installation Calculations ،B. Jenkins ،M. Coates ،Blackwell
Science ،2nd Edition ،1998.
5- A Practical Guide to the Wiring Regulations ،Blackwell Science Ltd ،
1999.
6- Industrial lighting systems ،John P. Frier ،McGraw-Hill ،1980
7- Electrical power distribution system engineering ،Turan Gonen ،McGrawHill ،1986.
8- IEC 60364-5-52 Electrical Installations of Buildings - Selection and
erection of electrical equipment - Wiring systems
9- IEC 60364-5-54 Electrical Installations of Buildings - Selection and
erection of electrical equipment - Earthing arrangements.
10- IEC 60479-1 Effects of Current on Human Beings and Livestock General aspects.
11- Electrical Installation Design ،Bill Atkinson ،Blackwell Science ،2nd
edition ،2000.
617
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
12- Handbook of Electrical Design Details ،Neil Sclater ،John Trasiter ،
McGraw- Hil Companies ،2003.
13- 2014 Electrical Inspection Manual with Checklists.
14- Dr. Lotfy Al-Shrarif, Lift and Escalator motor sizing with calculations
and Examples. Life Report, Feb. 1999.
618
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪‬‬
‫‪Contents‬‬
‫‪14‬‬
‫‪1 1‬‬
‫‪ 1-1-1‬المالك‪15 ................................................................................................................‬‬
‫‪ 2-1-1‬االستشاري ‪15 .........................................................................................................‬‬
‫‪ 3-1-1‬المقاول (الشركة المنفذة) ‪15 ........................................................................................‬‬
‫‪ 4-1-1‬المشرف على التنفيذ ‪18 ..............................................................................................‬‬
‫‪ 1-1-1‬دورة ميالد المشروع ‪19 ............................................................... Project Life Cycle‬‬
‫‪21‬‬
‫‪2 1‬‬
‫‪ 1-2-1‬التنسيق مع المعماري ‪22 .............................................................................................‬‬
‫‪ 2-2-1‬التنسيق مع مهندس الميكانيكا ‪24 ....................................................................................‬‬
‫‪ 3-2-1‬التنسيق مع مهندس اإلنشاءات ‪24 ..................................................................................‬‬
‫‪26‬‬
‫‪3 1‬‬
‫‪ 1-3-1‬المتطلبات المعمارية ‪26 ..............................................................................................‬‬
‫‪ 2-3-1‬المتطلبات الميكانيكية ‪28 .............................................................................................‬‬
‫‪ 3-3-1‬المتطلبات الكهربية ‪28 ................................................................................................‬‬
‫‪30‬‬
‫‪4 1‬‬
‫‪ 1-4-1‬تحديد مواصفات األعمال الكهربية ‪30 .............................................................................‬‬
‫‪ 2-4-1‬الخطوات الرئيسية فى المشروع ‪31 ................................................................................‬‬
‫‪34‬‬
‫‪5 1‬‬
‫‪ 1-5-1‬ما هى المستخلصات؟ ‪36 ............................................................................................‬‬
‫‪619‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2-5-1‬إحتساب التشوينات في المستخلصات ‪36 ..........................................................................‬‬
‫‪ 3-5-1‬االستقطاعات من المستخلصات‪37 ............................................................................... :‬‬
‫‪6 1‬‬
‫‪Bidding Analysis‬‬
‫‪38‬‬
‫‪ 1-6-1‬مراحل القرار لدخول العطاء ‪38 ....................................................................................‬‬
‫‪39‬‬
‫‪7 1‬‬
‫‪ 1-7-1‬التخطيط للمواد الخام ‪41 .............................................................................................‬‬
‫‪ 2-7-1‬حساب تكلفة المعدات ‪41 .............................................................................................‬‬
‫‪ 3-7-1‬حساب مصاريف ومستلزمات الموقع ‪41 ................................................ Site Overheads‬‬
‫‪ 4-7-1‬حساب المصروفات العمومية ‪42 ..................................................... General Overhead‬‬
‫‪ 5-7-1‬حساب األعباء المالية ‪42 ....................................................................... Finance Cost‬‬
‫‪ 6-7-1‬حساب الهامش ‪42 ..................................................................................... Mark Up‬‬
‫‪ 7-7-1‬عمل دراسة عن تقدير المخاطر ‪43 ................................................................................‬‬
‫‪ 8-7-1‬ما هى مصادر المعلومات لهذه المهام؟ ‪43 ........................................................................‬‬
‫‪8 1‬‬
‫‪44‬‬
‫‪1‬‬
‫‪52‬‬
‫‪ 2-1‬وحدة تغذية حلقية جهد متوسط ‪53 .....................................................................................‬‬
‫‪ 3-1‬محوالت توزيع القوى ‪54 ...............................................................................................‬‬
‫‪ 4-1‬لوحات توزيع جهد منخفض رئيسية‪55 .............................................................................. :‬‬
‫‪ 5-1‬صناديق توزيع الجهد المنخفض‪56 .................................................................................. :‬‬
‫‪ 6-1‬مولدات الطوارئ الديزل ‪56 ............................................................................................‬‬
‫‪ 7-1‬وحدة عدم انقطاع القدرة الكهربية (‪57 ..................................................................... )UPS‬‬
‫‪58‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 1-2‬المباني السكنية متوسطة االرتفاع ‪58 .................................................................................‬‬
‫‪ 2-2‬المباني السكنية شاهقة االرتفاع ‪58 ...................................................................................‬‬
‫‪ 3-2‬الفيالت ‪59 ..............................................................................................................:‬‬
‫‪59‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ 1-3‬لوحات المحركات المركزية (عادية وطوارئ) ‪60 ...................................................................‬‬
‫‪620‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪61‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ 1-4‬كابالت الجهد المتوسط ‪61 .............................................................................................‬‬
‫‪ 2-4‬كابالت الجهد المنخفض المتعددة األقطاب ‪62 .....................................................................‬‬
‫‪ 3-4‬كابالت الجهد المنخفض أحادى القطب ‪63 .........................................................................‬‬
‫‪ 4-4‬أسالك الضغط المنخفض ‪63 ..........................................................................................‬‬
‫‪64‬‬
‫‪5‬‬
‫‪ 1-5‬أنظمة حوامل الكابالت ‪64 .............................................................................................‬‬
‫‪ 2-5‬مواسير البالستيك‪64 .....................................................................................................‬‬
‫‪ 3-5‬مواسير الحديد المجلفن ‪65 .............................................................................................‬‬
‫‪65‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ 1-6‬دوائر اإلضاءة ‪65 ........................................................................................................‬‬
‫‪ 2-6‬دوائر الــ ‪ Sockets‬العادية ‪66 .........................................................................................‬‬
‫‪66‬‬
‫‪7‬‬
‫‪ 1-7‬اإلضاءة الخارجية ‪66 ....................................................................................................‬‬
‫‪ 2-7‬اإلضاءة الداخلية ‪68 ....................................................................................................‬‬
‫‪ 3-7‬وحدات إضاءة الطوارئ ‪68 .............................................................................................‬‬
‫‪ 4-7‬طرق التحكم فى اإلضاءة ‪69 ..........................................................................................‬‬
‫‪ 5-7‬المخارج العامة ال ـ ‪69 ......................................................................................Sockets‬‬
‫‪8‬‬
‫‪70‬‬
‫‪9‬‬
‫‪71‬‬
‫‪10‬‬
‫‪72‬‬
‫‪ 1-10‬اعتبارات الظروف المناخية ‪72 ......................................................................................‬‬
‫‪ 2-10‬اعتبارات التوافق مع المعدات األخرى ‪72 ..........................................................................‬‬
‫‪ 3-10‬اعتبارات الصيانة ‪72 ..................................................................................................‬‬
‫‪621‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 4-10‬اعتبارات الوقاية واألمان ‪72 ..........................................................................................‬‬
‫‪73‬‬
‫‪11‬‬
‫‪‬‬
‫اجملموعة األوىل‪ :‬معدات القوى الرئيسية‬
‫‪1 2‬‬
‫‪78‬‬
‫‪78‬‬
‫‪ 1-1-2‬لوحات ‪78 .................................................................................................. R.M.U‬‬
‫‪ 2-1-2‬لوحات الجهد المتوسط (الموزعات) ‪82 ...........................................................................‬‬
‫‪85‬‬
‫‪2 2‬‬
‫‪ 1-2-2‬قراءة لوحة الــ ‪ Nameplate‬للمحول ‪88 ........................................................................‬‬
‫‪ 2-2-2‬معرفة قدرة المحول ‪90 ...............................................................................................‬‬
‫‪91‬‬
‫‪3 2‬‬
‫‪ 1-3-2‬تقدير قدرة مولد الطوارئ المناسب لتغذية محركات ‪93 ........................................................‬‬
‫‪ 2-3-2‬خطوات اختيار القدرة المناسبة للمولد ‪95 .........................................................................‬‬
‫‪ 3- 3-2‬الفرق بين محركات الديزل ومحركات البنزين‪98 ..............................................................‬‬
‫‪ 4-3-2‬ما هو الـــ ‪ ATS‬؟ ‪102 ..............................................................................................‬‬
‫‪ 5-3-2‬تغذية األحمال بواسطة الــ ‪103 ............................................................................. UPS‬‬
‫اجملموعة الثانية ‪ :‬الكابالت واملوصالت الكهربية و طرق متديداتها‬
‫‪4 2‬‬
‫‪108‬‬
‫‪108‬‬
‫‪ 1-4-2‬العوامل المؤثرة على اختيار الكابل ‪108 ..........................................................................‬‬
‫‪5 2‬‬
‫‪109‬‬
‫‪6 2‬‬
‫‪112‬‬
‫‪ 1-6-2‬تمديد الموصالت ‪112 ................................................................................................‬‬
‫‪ 2-6-2‬تمديد الكابالت ‪113 ...................................................................................................‬‬
‫‪ 3-6-2‬دفن الكابالت باألرض ‪114 ....................................................................................... :‬‬
‫‪ 4-6-2‬مالحظات عامة على تمديد الكابالت ‪116 .........................................................................‬‬
‫‪622‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪116‬‬
‫‪7 2‬‬
‫‪ 1-7-2‬التصنيف حسب جهد التشغيل ‪116 .................................................................................‬‬
‫‪ 2-7-2‬التصنيف حسب نوع الموصل ‪117 ................................................................................‬‬
‫‪ 3-7-2‬التصنيف حسب نوع العازل ‪119 ...................................................................................‬‬
‫‪ 4-7-2‬عناصر أخرى لتصنيف الكابالت ‪121 ............................................................................‬‬
‫‪ 5-7-2‬التصنيف حسب وحدات القياس وكود األلوان ‪123 ..............................................................‬‬
‫‪ 6-7-2‬تصنيف العوازل ‪124 .................................................................................................‬‬
‫‪125‬‬
‫‪8 2‬‬
‫‪ 1-8-2‬السعة األمبيرية للكابل (‪128 ............................................ )Current Carrying Capacity‬‬
‫‪ 2-8-2‬كتابة اسم الكابل‪128 ..................................................................................................‬‬
‫‪9 2‬‬
‫‪130‬‬
‫‪Neutral‬‬
‫‪130‬‬
‫‪10 2‬‬
‫‪ 1-10-2‬الفقد فى القدرة المنقولة ‪131 ................................................................... Power Loss‬‬
‫‪ 2-10-2‬التيارات المتسربة ‪132 .............................................................................................‬‬
‫‪ 3-10-2‬تغير مقاومة الكابل ‪133 ............................................................................................‬‬
‫‪ 4-10-2‬تغير مقاومة الكابل بالحرارة ‪134 ................................................................................‬‬
‫‪ 5-10-2‬تأثر الكابالت بالرطوبة‪135 .......................................................................................‬‬
‫‪ 6-10-2‬الهبوط فى الجهد‪135 ...............................................................................................‬‬
‫‪11 2‬‬
‫‪135‬‬
‫‪Bus duct‬‬
‫‪ 1-11-2‬أنواع الــ ‪138 ........................................................................................ Bus Duct‬‬
‫‪ 2-11-2‬ملحقات الــ ‪139 ..................................................................................... Bus Duct‬‬
‫‪ 3-11-2‬المواصفات الفنية للــ ‪140 ......................................................................... Bus Duct‬‬
‫اجملموعة الثالثة ‪ :‬أجهزة احلماية الكهربية‬
‫‪12 2‬‬
‫‪144‬‬
‫‪144‬‬
‫‪Circuit Breakers‬‬
‫‪ 1-12-2‬نقاط أخرى لتوصيف القواطع (‪145 .................................................... )Industrial CBs‬‬
‫‪13 2‬‬
‫‪146‬‬
‫‪CBs‬‬
‫‪ 1-13-2‬الـنـوع األول‪147 ........................................................................................ MCB :‬‬
‫‪623‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2-13-2‬النوع الثاني‪152 ....................................................................................... MCCB :‬‬
‫‪ 3-13-2‬النوع الثالث ‪153 ......................................................................................... ACB :‬‬
‫‪ 4-13-2‬النوع الرابع‪159 ........................................................................................ GFCB :‬‬
‫‪14 2‬‬
‫‪15 2‬‬
‫‪163‬‬
‫‪Name Plate‬‬
‫‪166‬‬
‫‪Fuse‬‬
‫‪ 1-15-2‬المصهرات الخرطوشية ‪167 ............................................................. Cartridge Fuse‬‬
‫‪ 2-15-2‬المصهرات ذات سعة القطع العالية ‪168 ............................................................. H.R.C‬‬
‫اجملموعة الرابعة ‪ :‬لوحات التوزيع ومعدات التحكم‬
‫‪16 2‬‬
‫‪169‬‬
‫‪169‬‬
‫‪ 1-16-2‬توصيف اللوحات الكهربية ‪169 ..................................................................................‬‬
‫‪ IP-Code 2-16-2‬للوحات التوزيع ‪171 .................................................................................‬‬
‫‪ 3-16-2‬تصميم لوحات التوزيع ‪173 .......................................................................................‬‬
‫‪ 4-16-2‬مالحظات عامة على اللوحات الكهربية ‪174 ...................................................................‬‬
‫‪17 2‬‬
‫‪180‬‬
‫‪Contactors‬‬
‫‪ 1-17-2‬أهم مواصفات الــ ‪181 .............................................................................Contactor‬‬
‫‪ 2-17-2‬الفئات المختلفة للـ ‪182 ........................................................................... Contactors‬‬
‫‪‬‬
‫‪187‬‬
‫‪1 3‬‬
‫‪ 1-1-3‬الطريقة األولى‪187 ................................................................................................. :‬‬
‫‪ 2-1-3‬الطريقة الثانية ‪194 ................................................................................................. :‬‬
‫‪195‬‬
‫‪2 3‬‬
‫‪ 1-2-3‬التقدير المبدئي ألحمال اإلنارة ‪195 ................................................................................‬‬
‫‪ 2-2-3‬التقدير المبدئي ألحمال المخارج العامة (‪196 .................................................... )Sockets‬‬
‫‪ 3-2-3‬تقدير أحمال التكييف ‪198 ............................................................................................‬‬
‫‪ 4-2-3‬أحمال الخدمات العامة ‪200 ..........................................................................................‬‬
‫‪624‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪3 3‬‬
‫‪200‬‬
‫‪4 3‬‬
‫‪204‬‬
‫‪ 1-4-3‬مفهوم عامل الطلب ‪204 ....................................................................Demand Factor‬‬
‫‪ 2-4-3‬مفهوم عامل التباعد ‪209 .................................................................. Diversity Factor‬‬
‫‪5 3‬‬
‫‪209‬‬
‫‪6 3‬‬
‫‪211‬‬
‫‪7 3‬‬
‫‪214‬‬
‫‪ 1-7-3‬الغرامات والحوافز ‪217 .............................................................................................‬‬
‫‪ 2-7-3‬حساب سعة المكثفات المطلوبة‪217 ................................................................................‬‬
‫‪ 3-7-3‬التحسين باستخدام جداول الحسابات ‪218 ..........................................................................‬‬
‫‪ 4-7-3‬التحسين األتوماتيكى لمعامل القدرة ‪220 ..........................................................................‬‬
‫‪ 5-7-3‬أين توضع المكثفات؟ ‪221 ...........................................................................................‬‬
‫‪ 6-7-3‬تأثير الــ ‪223 ........................................................................................ Harmonics‬‬
‫‪230‬‬
‫‪8 3‬‬
‫‪ 1-8-3‬المصاعد الهيدروليكية ‪235 ..........................................................................................‬‬
‫‪ 2-8-3‬المصاعد التقليدية ‪238 ................................................................................................‬‬
‫‪242‬‬
‫‪9 3‬‬
‫‪ 1-9-3‬تقدير مبسط لقدرة محرك المصعد ‪244 ............................................................................‬‬
‫‪ 2-9-3‬تقدير قدرة محركات الــ ‪247 ...................................................................... Escalators‬‬
‫‪250‬‬
‫‪10 3‬‬
‫‪ 1-10-3‬الخطوة األولى‪ :‬اختيار سرعة المصعد‪251 ................................................................... :‬‬
‫‪ 2-10-3‬الخطوة الثانية ‪ :‬اختيار حمولة المصعد ‪252 ....................................................................‬‬
‫‪ 3-10-3‬حساب استطاعة النقل‪253 ............................................................ Transfer Capacity‬‬
‫‪ 4-10-3‬مثال تطبيقي ‪253 ....................................................................................................‬‬
‫‪11 3‬‬
‫‪255‬‬
‫‪12 3‬‬
‫‪260‬‬
‫‪ 1-12-3‬طلمبات الحريق ‪261 ...............................................................................................‬‬
‫‪ 2-12-3‬تعريف حمل الحريق‪264 ..........................................................................................‬‬
‫‪625‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 3-12-3‬معدات التحكم في الدخان‪265 ................................................................................... :‬‬
‫‪265‬‬
‫‪13 3‬‬
‫‪ 1-13-3‬الوحدات الحرارية ‪266 .......................................................................................... :‬‬
‫‪ 2-13-3‬خطوات حساب حمل التكييف ‪267 ...............................................................................‬‬
‫‪ 3-13-3‬ماذا يقصد بالـــ ‪ SEER‬؟ ‪269 ...................................................................................‬‬
‫‪ 4-13-3‬مكونات منظومة التبريد ‪270 ......................................................................................‬‬
‫‪ 5-13-3‬طريقة عمل المكيف ‪273 ..........................................................................................‬‬
‫‪274‬‬
‫‪14 3‬‬
‫‪ 1-14-3‬مكيف الشباك ‪274 .................................................................................... Window‬‬
‫‪ 2-14-3‬التكييف المنفصل ‪275 ..................................................................................... Split‬‬
‫‪ 3-14-3‬تكييف الـــ ‪( Ducted-Split‬النوع األول من التكيفات المركزية) ‪277 ...................................‬‬
‫‪ 4-14-3‬أنظمة التكييف المدمجة (‪278 ..................................................................... )Package‬‬
‫‪ 5-14-3‬أنواع التكييف المركزى ‪279 ......................................................................................‬‬
‫‪ 6-14-3‬التكيف المائى ‪280 .............................................................. Chilled Water System‬‬
‫‪ 7-14-3‬مالحظات أخيرة ‪284 ...............................................................................................‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 4‬‬
‫‪1-1-4‬‬
‫‪288‬‬
‫مالحظات إضافية من الكود المصرى ‪291 .........................................................‬‬
‫‪ 2 - 4‬تصميم الدوائر الفرعية املنتهية بــ ‪STATIC LOADS‬‬
‫‪293‬‬
‫‪ 1-2-4‬مالحظات هامة حول القواعد السابقة ‪293 ........................................................................‬‬
‫‪ 3 - 4‬تصميم الدوائر الفرعية املنتهية بــ ‪DYNAMIC LOADS‬‬
‫‪296‬‬
‫‪ 1-3-4‬تحديد قيمة تيار البدء من الــ ‪297 ............................................................... Name Plate‬‬
‫‪ 2-3-4‬لوحة بيانات المحرك ‪299 ..........................................................................................‬‬
‫‪ 3-3-4‬تصميم دوائر المحركات الصغيرة ‪300 ...........................................................................‬‬
‫‪ 4-3-4‬تصميم دوائر المحركات الكبيرة ‪302 ..............................................................................‬‬
‫‪ 5-3-4‬تساؤالت هامة ‪304 ...................................................................................................‬‬
‫‪ 6-3-4‬حساب الحمل التصميمى لمجموعة أحمال ديناميكية ‪305 ......................................................‬‬
‫‪626‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 4 - 4‬االختبار األول‪ :‬اختبار التحمل احلرارى‬
‫‪310‬‬
‫‪ 1-4-4‬معامالت تصحيح تحميل الكابالت ‪311 ...........................................................................‬‬
‫‪ 5 - 4‬االختبار الثاني‪ :‬نسبة اهلبوط فى اجلهد‬
‫‪317‬‬
‫‪ 1-5-4‬حساب الهبوط في الجهد ‪318 ................................................................. Voltage Drop‬‬
‫‪ 2-5-4‬طريقه أخرى لحساب الهبوط في الجهد‪319 .................................................................... :‬‬
‫‪ 6 - 4‬االختبار الثالث‪ :‬حتمل أقصى تيار قصر متوقع‬
‫‪322‬‬
‫‪ 1-6-4‬التأكد من تحمل تيارات القصر باستخدام الجداول ‪322 .........................................................‬‬
‫‪ 2-6-4‬التأكد من تحمل تيارات القصر باستخدام المنحنيات ‪324 .......................................................‬‬
‫‪ 3-6-4‬التأكد من تحمل تيارات القصر باستخدام الحسابات التقريبية ‪325 ............................................‬‬
‫‪ 7 - 4‬حسابات القصر ‪SHORT CIRCUIT CALCUL ATIONS‬‬
‫‪326‬‬
‫‪ 1-7-4‬حساب الــ ‪ X‬الخاصة بكل عنصر من عناصر الشبكة ‪328 ...................................................‬‬
‫‪ 2-7-4‬طريقة ‪336 ..................................................................................... MVA Method‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 5‬‬
‫‪348‬‬
‫‪2 5‬‬
‫‪350‬‬
‫‪ 1-2-5‬الخطوة األولي‪ :‬توزيع األحمال الكهربية علي الرسم ‪350 .....................................................‬‬
‫‪ 2-2-5‬الخطوة الثانية‪ :‬تصميم اللوحات الفرعية ‪360 ....................................................................‬‬
‫‪ 3-2-5‬الخطوة الثالثة‪ :‬تصميم اللوحات العمومية ‪366 ...................................................................‬‬
‫‪ 4-2-5‬الخطوة الرابعة‪ :‬رسم الــــ ‪367 ............................................................................ SLD‬‬
‫‪370‬‬
‫‪3 5‬‬
‫‪ 1-3-5‬الحمل التصميمي طبقًا للــــ ‪370 ........................................................................... NEC‬‬
‫‪ 2-3-5‬الحمل التصميمي طبقًا للـــ ‪372 ...................................... )Total Connected Load(TCL‬‬
‫‪4 5‬‬
‫‪372‬‬
‫‪5 5‬‬
‫‪380‬‬
‫‪ 1-5-5‬حدوث عدم اتزان بين جهود الـــ ‪ Phases‬الثالثة ‪380 .........................................................‬‬
‫‪627‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2-5-5‬ارتفاع جهد نقطة التعادل في المحول ‪381 ........................................................................‬‬
‫‪ 3-5-5‬ارتفاع قيمة الــــ ‪382 ............................................................................. Power Loss‬‬
‫‪ 4-5-5‬إحتراق موصل األرضي بعد فترة من الزمن ‪382 ..............................................................‬‬
‫‪383‬‬
‫‪6 5‬‬
‫‪ 1-6-5‬حساب أحمال اللوحات العمومية ‪384 ..............................................................................‬‬
‫‪386‬‬
‫‪7 5‬‬
‫‪ 1-7-5‬تصميم اللوحات العمومية بالعمارة ‪391 ...........................................................................‬‬
‫‪ 2-7-5‬مالحظات علي تصميم اللوحات للعمارة ‪397 ....................................................................‬‬
‫‪ 3-7-5‬أسلوب آخر في تصميم العمارات السكنية ‪397 ...................................................................‬‬
‫‪399‬‬
‫‪8 5‬‬
‫‪ 1-8-5‬أحمال الشتاء والصيف ‪406 .........................................................................................‬‬
‫‪407‬‬
‫‪9 5‬‬
‫‪ 1-9-5‬مشروع مكون من محول واحد ‪407 .................................................................. 1 MVA‬‬
‫‪ 2-9-5‬مشروع مكون من محولين ‪409 ....................................................................................‬‬
‫‪ 3-9-5‬ربط مشروع به عدد كبير المحوالت بالشبكة العامة ‪412 ......................................................‬‬
‫‪ 5-9-5‬مستويات تأمين األحمال ‪418 ........................................................................................‬‬
‫‪421‬‬
‫‪10 5‬‬
‫‪ 1-10-5‬جدولة األعمال ‪421 .................................................................................................‬‬
‫‪ 2-10-5‬طرق التغذية ‪422 ...................................................................................................‬‬
‫‪427‬‬
‫‪11 5‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 6‬‬
‫‪Power Earthing‬‬
‫‪432‬‬
‫‪ 1-1-6‬التأريض المباشر ‪432 .....................................................................Solidly Earthing‬‬
‫‪ 2-1-6‬التأريض خالل مقاومة ‪433 .........................................................................................‬‬
‫‪ 3-1-6‬التأريض خالل ‪433 ................................................................................. Reactance‬‬
‫‪ 4-1-6‬النظم المعزولة ‪434 ........................................................................ Isolated System‬‬
‫‪628‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪435‬‬
‫‪2 6‬‬
‫‪ 1-2-6‬تأثير التيار الكهربي على جسم اإلنسان‪437 ......................................................................‬‬
‫‪ 2-2-6‬تأثير مسار التيار الكهربي في الجسم ‪437 ........................................................................‬‬
‫‪ 3-2-6‬تأثير شدة التيار المار في الجسم ‪437 ..............................................................................‬‬
‫‪ 4-2-6‬تأثير زمن مرور التيار في الجسم ‪439 ............................................................................‬‬
‫‪ 5-2-6‬اإلسعافات األولية للمصاب بالصدمة الكهربية ‪440 .............................................................‬‬
‫‪ 6-2-6‬مخاطر أخرى للكهرباء ‪441 ........................................................................................‬‬
‫‪443‬‬
‫‪3 6‬‬
‫‪ 1-3-6‬متسلسلة التريبو الكتريك‪444 ...................................................................................... :‬‬
‫‪444‬‬
‫‪4 6‬‬
‫‪ 1-4-6‬الفرق بين الــ ‪ Neutral‬وبين الـــ ‪446 .............................................................. Ground‬‬
‫‪ 2-4-6‬ماهى األرض؟‪447 ...................................................................................................‬‬
‫‪ 3-4-6‬المجال المغناطيسي لألرض‪448 ...................................................................................‬‬
‫‪448‬‬
‫‪5 6‬‬
‫‪ 1-5-6‬التربة ‪450 ..............................................................................................................‬‬
‫‪ 2-5-6‬إلكترود التأريض ‪453 ................................................................................................‬‬
‫‪ 3-5-6‬موصالت التأريض ‪456 .................................................................... Earthing Leads‬‬
‫‪ 4-5-6‬تأثير التآكل الكيميائي (‪ )Corrosion‬على موصالت التأريض ‪456 ........................................‬‬
‫‪ 6-5-6‬اختيار مقطع موصل التأريض ‪458 ................................................................................‬‬
‫‪ 357-6‬اتصال اإللكترود بموصل التأريض ‪459 .........................................................................‬‬
‫‪459‬‬
‫‪6 6‬‬
‫‪ 1-6-6‬حساب مقاومة إلكترود نصف كروي ‪460 ........................................................................‬‬
‫‪ 2-6-6‬الحسابات التقريبية ‪461 ..............................................................................................‬‬
‫‪ 3-6-6‬قياس مقاومة األرضي ‪465 ..........................................................................................‬‬
‫‪466‬‬
‫‪7 6‬‬
‫‪ 2-7-6‬تأريض أجهزة االتصاالت‪467 .................................................................................... :‬‬
‫‪468‬‬
‫‪8 6‬‬
‫‪ 1- 8 -6‬متى نحتاج لمنظومة منع الصواعق؟ ‪470 ......................................................................‬‬
‫‪629‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 2 -8 -6‬أنواع مستقبالت الصواعق ‪471 ..................................................................................‬‬
‫‪ 3-8-6‬المستقبالت األفقية ‪472 ...............................................................................................‬‬
‫‪ 4-8-6‬حساب الجهد على موصالت النزول ‪474 .........................................................................‬‬
‫‪475‬‬
‫‪9 6‬‬
‫‪ 1-9-6‬جهد اللمس‪476 ........................................................................................................‬‬
‫‪ 2-9-6‬جهد الخطوة ‪478 ......................................................................................................‬‬
‫‪ 3-9-6‬أهمية تساوى الجهد ‪481 .............................................................................................‬‬
‫‪ 4-9-6‬أشكال توزيع الجهد ‪483 .............................................................................................‬‬
‫‪ 5-9-6‬شبكات التأريض فى المحطات الكهربية‪484 .....................................................................‬‬
‫‪485‬‬
‫‪10 6‬‬
‫‪ 1-10-6‬النظام األول ‪487 ........................................................................................ TN-S :‬‬
‫‪ 2-10-6‬النظام الثاني ‪488 ....................................................................................... TN-C :‬‬
‫‪ 3-10-6‬النظام الثالث‪489 .................................................................................... TN-C-S :‬‬
‫‪ 4-10-6‬النظام الرابع ‪492 ............................................................................................. IT :‬‬
‫‪ 5-10-6‬النظام الخامس ‪493 ......................................................................................... TT :‬‬
‫‪496‬‬
‫‪11 6‬‬
‫‪ 1-11-6‬تشريعات األمن والسالمة ‪496 ....................................................................................‬‬
‫‪ 2-11-6‬ما هى األوشا ‪496 .....................................................................................: OSHA‬‬
‫‪ 3-11-6‬القوانين الفدرالية )‪496 ...................................... Code of Federal Regulation (CFR‬‬
‫‪ 4-11-6‬معدات الوقاية الشخصية أثناء العمل بالكهرباء‪497 ......................................................... :‬‬
‫‪ 5-11-6‬اإلجراءات الواجب اتباعها للوقاية من حوادث الكهرباء‪498 .............................................. :‬‬
‫‪‬‬
‫‪501‬‬
‫‪1 7‬‬
‫‪ 1-1-7‬لمحة تاريخية ‪502 ....................................................................................................‬‬
‫‪ 2-1-7‬متطلبات الزمة لدراسة علم اإلضاءة ‪503 ........................................................................‬‬
‫‪ 3-1-7‬تركيب العين ‪504 .....................................................................................................‬‬
‫‪630‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪505‬‬
‫‪2 7‬‬
‫‪ 1-2-7‬أنواع اإلضاءة الطبيعية ‪509 ........................................................................................‬‬
‫‪3 7‬‬
‫‪510‬‬
‫‪4 7‬‬
‫‪511‬‬
‫‪ 1- 4-7‬الفيض الضوئى ‪512 ....................................................................... Luminous Flux‬‬
‫‪ 2- 4-7‬شدة اإلضاءة (‪512 ................................................................. )Luminous Intensity‬‬
‫‪ 3-4-7‬شدة االستضاءة (‪513 ........................................................................... )Illumination‬‬
‫‪ 4-4-7‬المنحنيات القطبية ‪513 .......................................................................... Polar Curves‬‬
‫‪ 5-4-7‬النصوع (‪514 ...................................................................................... )Brightness‬‬
‫‪ 6-4-7‬الزغللة (البهر) ‪516 ........................................................................................ Glare‬‬
‫‪516‬‬
‫‪5 7‬‬
‫‪ 1-5-7‬أمانة إظهار (نقل) اللون ‪517 .......................................................................................‬‬
‫‪ 2-5-7‬مظهر اللون ‪518 ......................................................................................................‬‬
‫‪ 3-5-7‬درجة حرارة اللون‪519 ............................................................ ) (Color temperature‬‬
‫‪ 4-5-7‬الكفاءة الضوئية ‪520 ..................................................................................................‬‬
‫‪6 7‬‬
‫‪Illumination‬‬
‫‪520‬‬
‫‪ 1-6-7‬قانون التربيع العكسى‪521 ...........................................................................................‬‬
‫‪ 2-6-7‬تطبيقات على قانون التربيع العكسى ‪525 .........................................................................‬‬
‫‪ 3-6-7‬حسابات اإلضاءة الداخلية بطريقة الليومن ‪526 ..................................................................‬‬
‫‪ 4-6-7‬طريقة الليومن المعدلة ‪529 ..........................................................................................‬‬
‫‪ 5-6-7‬اعتبارات هامة فى التصميمات ‪543 ...............................................................................‬‬
‫‪546‬‬
‫‪7 7‬‬
‫‪ 1-7-7‬المصابيح المتوهجة ‪546 .............................................................Incandescent lamps‬‬
‫‪ 2-7-7‬مصابيح الهالوجين ‪548 ..............................................................................................‬‬
‫‪ 3-7-7‬مصابيح التفريغ الغازى ‪549 ........................................................................................‬‬
‫‪ 4-7-7‬مصابيح الفلورسنت (الزئبق منخفض الضغط) ‪550 ............................................................‬‬
‫‪ 5-7-7‬مصابيح بخار الزئبق عالي الضغط ‪553 ..........................................................................‬‬
‫‪ 6-7-7‬مصابيح الصوديوم منخفض الضغط ‪555 .........................................................................‬‬
‫‪631‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 7-7-7‬مصابيح الصوديوم عالي الضغط ‪556 .............................................................................‬‬
‫‪ 8-7-7‬مصابيح الهاليد المعدنى ‪557 ........................................................ Metal Halide Lamp‬‬
‫‪ 9-7-7‬مصابيح الزينون ‪558 .................................................................................................‬‬
‫‪ 10-7-7‬مصابيح النيون‪558 .................................................................................................‬‬
‫‪ 11-7-7‬المصابيح الموفرة ‪559 .............................................................................................‬‬
‫‪ 12-7-7‬مصابيح الــ ‪559 ............................................................................................ LED‬‬
‫‪ 13-7-7‬كيف ينتج لمبة الــ ‪ LED‬الضوء؟ ‪561 .........................................................................‬‬
‫‪ 14-7-7‬ظاهرة االرتعاش ‪563 .................................................................................. Flicker‬‬
‫‪8 7‬‬
‫‪564‬‬
‫‪9 7‬‬
‫‪565‬‬
‫‪ 1-9-7‬أين يوضع عمود اإلنارة؟ ‪566 ......................................................................................‬‬
‫‪ 2-9-7‬مستويات اإلضاءة فى الشوارع ‪573 ...............................................................................‬‬
‫‪ 3-9-7‬ارتفاع العمود ونوع وقدرة المصباح‪573 .........................................................................‬‬
‫‪ 4-9-7‬ارتفاع العمود وشدة اإلضاءة ‪574 ..................................................................................‬‬
‫‪‬‬
‫‪1-8‬‬
‫‪577‬‬
‫‪2-8‬‬
‫‪578‬‬
‫‪ 1-2-8‬أجهزة االختبارات ‪578 ...............................................................................................‬‬
‫‪ 2-2-8‬أهم االختبارات في مرحلة االستالم ‪583 ..........................................................................‬‬
‫‪ 3-2-8‬اختبار استمرارية أسالك الموصالت ‪583 ........................................................................‬‬
‫‪ 4-2-8‬قياس مقاومة عزل األسالك المستخدمة في التركيبات الكهربية ‪584 .........................................‬‬
‫‪ 5-2-8‬اختبار استمرارية أسالك األرضي ‪587 ...........................................................................‬‬
‫‪ 6-2-8‬اختبار قيمة مقاومة إلكترود األرضي ‪589 ........................................................................‬‬
‫‪ 7-2-8‬قياس ‪589 ......................................................................... Earth Loop Impedance‬‬
‫‪ 8-2-8‬اختبارات القطبية‪590 .......................................................................... Polarity Test‬‬
‫‪ 9-2-8‬اختبار القطبية مع وجود الكهرباء ‪591 .......................................................................... :‬‬
‫‪632‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪ 10-2-8‬أسلوب أيسر فى تحديد القطبية ‪592 ..............................................................................‬‬
‫‪ 11-2-8‬شهادة إتمام العمل فى التركيبات الكهربية ‪593 .................................................................‬‬
‫‪3-8‬‬
‫‪593‬‬
‫‪ 1-3-8‬الرسومات النهائية (‪593 .............................................................. As-Built Drawings‬‬
‫‪2-3-8‬‬
‫دليل التشغيل والصيانة‪593 ............................................................................‬‬
‫‪ 3-3-8‬قوائم قطع الغيار ‪594 .................................................................................................‬‬
‫‪ 4-3-8‬دفاتر حصر األعمال‪594 ............................................................................................‬‬
‫‪ 5-3-8‬شهادات االختبارات ‪594 .............................................................................................‬‬
‫‪ 6-3-8‬قوائم استالم األعمال ‪596 ............................................................................................‬‬
‫‪ 7-3-8‬آلية اإلستالم اإلبتدائى ‪596 ..........................................................................................‬‬
‫‪ 8-3-8‬ضمان األعمال ‪596 ..................................................................................................‬‬
‫‪ 9-3-8‬االستالم النهائى ‪596 ..................................................................................................‬‬
‫‪600‬‬
‫‪615‬‬
‫‪617‬‬
‫‪:I‬‬
‫• نظم الحماية الكهربية ‪2019 :‬‬
‫• هندسة القوى الكهربية‬
‫• المرجع في محوالت القوى الكهربية‬
‫‪633‬‬
‫المالحق‬
‫المرجع في التركيبات والتصميمات الكهربية‬
‫‪634‬‬