هبوط الجهد في كابل اللحام
القوس الليّن مع كابل طويل ليس نزوةً من الآلة، بل فولتات ضاعت في الطريق. وفي ما يلي: كم منها يضيع عند تيّارك وطولك ومقطعك، وكم منها يذهب حرارةً.
كيف يُحسب ذلك
الصيغة واحدة: ΔU = 2 · L · I · ρ / A، حيث L طول
موصل واحد بالمتر، وI التيّار بالأمبير، وA المقطع
بـ mm²، وρ المقاومة النوعية للمادّة: 0.0175 للنحاس و0.0282
للألومنيوم.
الاثنان في الصيغة هما طريق العودة. فالتيّار يعود عبر كابل الأرضي، أي أنّه يقطع ضعف المسافة بين الآلة والقطعة. ولهذا تسأل الحاسبة عن طول موصل واحد لا عن مجموع الاثنين.
والقدرة المفقودة في الكابل هي P = ΔU · I. فعند 200 A
وهبوط 4 V يخرج 800 W: هذا ما يسخّن الكابل بدل أن يصهر المعدن. ومن
هنا يأتي الكابل الدافئ بعد ساعة عمل — وهو ليس عطلًا بل نتيجة الحساب نفسه.
هذه الحاسبة تجيب عن سؤال «ماذا يفقد الكابل الذي عندي». أمّا السؤال المعاكس — «أيّ مقطع أشتري لأبقى ضمن هبوط معيّن» — فتحسبه حاسبة مقطع الكابل. والصيغة والمقاومات النوعية واحدة، فنتائج الاثنتين تتّفق دائمًا.
كم يُعدّ كثيرًا
| الهبوط | ماذا يعني عمليًّا |
|---|---|
| حتى 2 V | لا يُلاحظ أثناء العمل؛ الكابل مختار باحتياط |
| 2–4 V | الحدّ. القوس ما زال مستقرًّا، لكنّ الكابل يسخن بوضوح |
| أكثر من 4 V | قوس ليّن، وقدح صعب، والقطب يلتصق عند البدء |
وهذا حدّ ورشة لا شرط مواصفة. ويأتي من مقارنة بسيطة: قوس القطب المغلّف يعمل عند 25 V تقريبًا، فتكون 4 V ضائعة في الكابل سُدس الجهد الذي لم يعد موجودًا حيث يُحتاج إليه.
ما العمل إذا خرج الفاقد كبيرًا
كابل أغلظ يعمل بتناسب طردي: مضاعفة المقطع تنصّف الهبوط. وهذا هو الحلّ الوحيد الذي ينفع دائمًا.
طريق أقصر يعمل بالقوّة نفسها، وهو أرخص غالبًا: تقريب الآلة إلى نصف المسافة يعطي أثر كابل بضعف الغلظ. أمّا الفائض الملفوف على شكل لفّة فلا يقصّر الطريق فحسب، بل يصنع ملفًّا يضيف على التيّار المتناوب ممانعةً خاصّةً به.
مشبك الأرضي يكون أحيانًا مذنبًا أكبر من الكابل نفسه. فمقاومة التماس على الصدأ أو الطلاء أو مشبك مرتخٍ لا تدخل في أيّ صيغة، لكنّها تأكل أكثر من عشرة أمتار كابل. والأرضي يُثبَّت على معدن منظَّف وأقرب ما يكون إلى اللحام.
الألومنيوم بدل النحاس يعطي عند المقطع نفسه هبوطًا أكبر بنسبة 60 %. وكابل الألومنيوم يكون أرخص أحيانًا، لكنّه ليساوي النحاسي يجب أن يكون أغلظ بدرجتين — وعندها تزول أفضلية السعر.
ما التالي
اختيار المقطع لهبوط معيّن — حاسبة مقطع الكابل. كم تتحمّل الآلة بلا توقّف — دورة التشغيل. التغذية من مولّد — مولّد لآلة اللحام. ولماذا لا يعني الكابل المبلّل والأرضي السيّئ قوسًا ليّنًا فحسب — السلامة الكهربائية.
كيف تستعمل الحاسبة
- تيار اللحام — التيار الذي تلحم به فعلًا لا أقصى ما على لوحة البيانات. فللقطب 3.2 mm يعطي جدول التيار 90–140 A لا 200.
- طول الموصّل الواحد — المسافة من الماكينة إلى موضع العمل على مسار الكابل لا في خطّ مستقيم. والحاسبة تحسب طريق العودة بنفسها.
- المقطع — مطبوع على العزل: «H01N2-D 1×35» يعني 35 mm². والكابل بلا وسم يُقاس ولا يُخمَّن.
- مادة الموصّل — نحاس أو ألومنيوم.
النتيجة ثلاثة أرقام: الهبوط بالفولت، ونسبته من جهد قوس نموذجي (تأخذ الحاسبة 25 V)، والقدرة التي تسخّن الكابل. والشارة بجانبها تقيّم الهبوط حسب الجدول أعلاه: حتى 2 V سليم، و2–4 V على الحدّ، وفوق 4 V كثير.
أمثلة بالأرقام
| الحالة | المدخلات | الهبوط | النسبة | القدرة في الكابل |
|---|---|---|---|---|
| لحام يدوي في الموقع | 200 A، 20 m، 25 mm² Cu | 5.6 V | 22 % | 1120 W |
| الشيء نفسه بكابل 35 mm² | 200 A، 20 m، 35 mm² Cu | 4.0 V | 16 % | 800 W |
| الشيء نفسه بكابل 50 mm² | 200 A، 20 m، 50 mm² Cu | 2.8 V | 11 % | 560 W |
| الماكينة أقرب | 200 A، 10 m، 25 mm² Cu | 2.8 V | 11 % | 560 W |
| TIG في الورشة | 120 A، 10 m، 16 mm² Cu | ≈2.6 V | ≈11 % | ≈315 W |
| كابل ألومنيوم | 200 A، 20 m، 35 mm² Al | ≈6.4 V | ≈26 % | ≈1290 W |
تُظهر الأسطر الأربعة الأولى القاعدة الواردة في قسم الحلول: الانتقال من 25 إلى 50 mm² وتقصير المسار من 20 إلى 10 m يعطيان النتيجة نفسها تمامًا. وفي الموقع يكون نقل الماكينة كثيرًا أرخص من شراء كابل. ويبيّن السطر الأخير أن ألومنيوم 35 mm² أسوأ من نحاس 25 mm².
كابلات بأطوال مختلفة ووصلات تمديد
تفترض الحاسبة أن كابل اللحام وكابل الأرضي بالطول نفسه. فإن لم يكونا كذلك فأدخل متوسّطهما: 25 m حتى الماسك و5 m أرضي تُحسب 15 m. فالصيغة تجمع المسارين، ولذلك يعطي المتوسّط النتيجة نفسها تمامًا.
وإذا تكوّن الكابل من قطع بمقاطع مختلفة، يُحسب هبوط كل قطعة على حدة ثم تُجمع. وفوق ذلك الوصلات التي لا تعرفها الصيغة — لذا فنتيجة الحاسبة هي الحدّ الأدنى لما يضيع فعلًا.
الكابل الدافئ يفقد أكثر
المقاومة النوعية 0.0175 للنحاس تخصّ حرارة نحو 20 °C. وتزيد مقاومة النحاس بنحو 0.4 % لكل درجة، فالكابل الذي سخن إلى 60 °C يعطي هبوطًا أكبر بنحو 16 % من البارد. وعمليًّا يتحوّل الكابل «على الحدّ» إلى «كثير» بعد ساعة عمل تحت الشمس. فالهامش في المقطع أرخص ممّا يبدو.
أخطاء في الحساب
- جمع الكابلين وإدخالهما طولًا لموصّل واحد. تخرج النتيجة مضاعفة.
- تيار اللوحة بدل تيار العمل. الكابل المختار «للحدّ الأقصى» أكبر من اللازم للعمل اليومي.
- نسيان الكابل بين الماكينة ووحدة التغذية. في ماكينة MIG ذات وحدة تغذية منفصلة يمرّ التيار عبر حزمة الوصل، وطولها يدخل في الحساب.
- لوم الماكينة. قبل إرسالها إلى الصيانة، احسب الهبوط وافحص ملقط الأرضي — انظر صيانة ماكينة اللحام.
أسئلة متكرّرة
كم فولتًا يجوز أن يُفقد في الكابل؟
في عرف الورشة يُقبل حتى 4 V عند تيّار التشغيل، والأفضل دون 2. وليس هذا شرطًا في مواصفة، بل حدًّا يتغيّر القوس بعده تغيّرًا ظاهرًا: فعند 25 V على القوس، كلّ فولت مفقود يعني أربعة بالمئة أقلّ.
لماذا يُضرب الطول في اثنين؟
لأنّ على التيّار أن يعود. فالدائرة تُغلق عبر كابل الأرضي، أي أنّ المعدن يوصّل على ضعف المسافة بين الآلة والقطعة. والحاسبة تسأل عن طول موصل واحد وتضاعفه بنفسها — فلا تجمع الكابلين يدويًّا.
هل تغيّر وصلة الإطالة المركّبة من عدّة قطع النتيجة؟
تغيّرها، وإلى الأسوأ عادةً. فكلّ وصلة مقاومة تماس إضافية لا تدخل في هذه الصيغة؛ ومقبس متأكسد أو مرتخٍ يفقد أكثر من عشرة أمتار كابل. فإذا خرج القوس ليّنًا رغم صحّة المقطع، فافحص الموصلات ومشبك الأرضي.
ما مقطع كابل اللحام لطول 20 m عند 200 A؟
للنحاس و20 m لكل موصّل: 25 mm² يعطي هبوطًا 5.6 V (كثير)، و35 mm² 4.0 V (على الحدّ)، و50 mm² 2.8 V. فللعمل في الموقع عند 200 A يُعقل اختيار 50 mm² أو تقصير المسار: عند 10 m يكفي 25 mm².
ماذا يحدث للقوس عند هبوط جهد كبير؟
يبقى للقوس جهد أقلّ. مع القطب يقصر القوس ويلين ويصعب إشعاله ويلتصق القطب عند البدء، ومع MIG/MAG يصير القوس «أبرد» كأن الجهد على الماكينة خُفّض. وفي الأثناء يسخن الكابل: 5.6 V عند 200 A أكثر من كيلوواط ضائع.
كيف أحسب إذا كان كابل الأرضي أقصر من كابل اللحام؟
أدخل متوسّط الطولين: 25 m حتى الماسك و5 m أرضي تساوي 15 m. فالصيغة تجمع المسارين، والمتوسّط يعطي النتيجة نفسها تمامًا. والقطع ذات المقاطع المختلفة تُحسب كلٌّ على حدة وتُجمع الهبوطات.
آخر تحديث: