جریان نامی اصطلاحی است که در مهندسی برق برای اشاره به جریان عملیاتی مورد انتظار یا استاندارد در یک دستگاه یا مدار الکتریکی استفاده می‌شود.
این اصطلاح، اغلب به جای جریان اسمی استفاده می‌شود؛ اما تفاوت‌های ظریفی بین این دو اصطلاح وجود دارد.
در این مقاله به بررسی جریان نامی، کاربرد آن، علل اهمیت، محاسبه جریان نامی و پیامدهای جریان بیش از مقدار نامی خواهیم پرداخت.
1# جریان نامی چیست؟
جریان نامی که اغلب با عنوان جریان پیوسته نیز شناخته می‌شود، جریانی است که در یک دستگاه الکتریکی زمانی که با ولتاژ نامی تغذیه می‌شود و توان نامی خود را ارائه می‌دهد، جریان می‌یابد.
بنابراین، جریان نامی به آمپری اشاره دارد که دستگاه الکتریکی برای آن طراحی شده است.
به عنوان مثال، اگر یک ژنراتور برای 500 آمپر درجه بندی شده باشد، به این معنا است که اندازه هادی و خنک کننده آن به اندازه کافی حفظ شده تا دستگاه بتواند 500 آمپر را به صورت مداوم ارائه دهد.
اگر جریان از این مقدار نامی بیشتر شود، گرمای بیش از حد ایجاد می‌شود و در موارد شدید باعث خرابی عایق و اتصال کوتاه خواهد شد.
بروز این حادثه به این علت است که از بین تمام موادی که در ماشین‌های الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، حد تحمل دما برای عایق کمترین میزان ممکن را دارد.
اگر جریان بسیار بیشتر از مقدار نامی باشد، مس‌های موجود نیز ممکن است ذوب شود.
جریان نامی یک مقدار مشخص شده توسط سازنده است و معمولاً در یک پلاک نام که متصل به دستگاه یا در دیتاشیت آن وجود دارد، یافت می‌شود.
این جریان یک عامل کلیدی برای انتخاب وسایل حفاظت مدار مناسب مانند فیوزها و قطع کننده‌های مدار است.
این دستگاه‌های محافظ باید به گونه‌ای درجه بندی شوند که حداکثر جریانی را که دستگاه می‌تواند تحت کارکرد معمولی بکشد (جریان نامی) تحمل کنند و در صورت تجاوز جریان از حد مجاز، مدار را قطع کنند.
1-1# چند نمونه
در این بخش چند نمونه از نحوه استفاده از این جریان آورده شده است که عبارت اند از:
- جریان اسمی یک لامپ ممکن است یک آمپر باشد.
این بدان معنا است که لامپ به گونه‌ای طراحی شده که هنگام روشن شدن یک آمپر جریان داشته باشد. - جریان نامی فیوز ممکن است 10 آمپر باشد.
این بدان معنا است که فیوز به گونه ای طراحی شده که اگر جریان بیش از 10 آمپر باشد، منفجر شود. - جریان نامی قطع کننده مدار ممکن است 20 آمپر باشد.
این بدان معنا است که اگر جریان از 20 آمپر بیشتر شود، کلید قطع می‌شود.
2-1# موارد تأثیرگذار بر جریان نامی
این جریان تحت شرایط خاص از جمله موارد زیر تغییر می‌کند:
- تغییر در دمای محیط: ایجاد هرگونه افزایشی در دمای محیط، سبب کاهش هدایت الکتریکی مواد می‌شود و در نتیجه سبب می‌شود تا این جریان در دستگاه کاهش پیدا کند؛ بالعکس، وجود هرگونه کاهشی در دما سبب افزایش در این جریان خواهد شد.
- تغییر در ولتاژ تغذیه: هرگونه افزایش در میزان ولتاژ تغذیه سبب می‌شود تا جریانی که توسط دستگاه مصرف می‌شود، افزایش پیدا کند.
در مواردی نیز این شکل از افزایش در جریان ممکن است به دستگاه الکتریکی آسیب رساند. - تغییر فرکانس در دستگاه‌های AC: ایجاد هرگونه تغییری در فرکانس ممکن است روی جریان نامی تأثیر گذارد.
به عنوان مثال، افزایش در فرکانس موتورهای القایی سبب خواهد شد تا جریان راه اندازی کاهش پیدا کند. - تغییر در بار: ایجاد هرگونه تغییری در نوع و مقدار بار متصل به دستگاه ممکن است بر جریان نامی آن تأثیر گذارد.
برای مثال، افزایش در میزان بار سبب خواهد شد تا جریان ورودی به دستگاه الکتریکی افزایش پیدا کند. - عوامل مکانیکی و محیطی: وجود شرایط و عواملی همچون وجود هرگونه اصطکاک، لرزش و گرد و غبار ممکن است روی جریان نامی دستگاه الکتریکی تأثیر گذارد.
در نظر گرفتن این شرایط هنگام ارزیابی عملکرد دستگاه بسیار مهم است.
در برخی موارد، دستگاه‌ها ممکن است نیاز داشته باشند با جریان کمتری نسبت به جریان نامی خود کار کنند، به خصوص در محیط‌های با دمای بالا یا زمانی که چندین دستگاه همزمان با هم استفاده می‌شوند.
1) پیامد تغییر جریان نامی
پیامدهای ناشی ازهر گونه تغییر در جریان نامی به شرح زیر هستند:
- اضافه بار: اگر جریانی که از دستگاه می‌گذرد از جریان نامی آن بیشتر باشد، در این حالت دستگاه الکتریکی، دچار اضافه بار شده و احتمال آسیب آن افزایش پیدا خواهد کرد.
- کاهش بار: اگر میزان جریانی که از دستگاه الکتریکی می‌گذرد، کمتر از میزان جریان نامی آن باشد، احتمال کاهش راندمان دستگاه الکتریکی وجود دارد.
- کاهش در عمر مفید دستگاه: ایجاد هرگونه تغییر در این جریان ممکن است در طول زمان سبب شود تا عمر مفید دستگاه الکتریکی کاهش پیدا کند.
3-1# استانداردها
کلیدهای مختلفی از مدار در رابطه با درجه بندی‌های مختلف جریان موجود هستند که معمولاً با آمپر (A) اندازه گیری می‌شوند.
درجه بندی جریان استاندارد به منظور تطبیق ظرفیت قطع کننده مدار با بار مورد انتظار مدار الکتریکی که از آن محافظت می‌کند، ضروری خواهد بود.
برخی از جریان نامی رایج عبارت اند از:
- 10A
- 20A
- 30A
- 50A
- 100A
برخی از جریان‌های نامی استاندارد که در استانداردهای برخی از کشورها تعریف شده اند، عبارت اند از:
- قطع کننده‌های مدار ولتاژ پایین (تا 1000 ولت): 16 آمپر، 25 آمپر، 32 آمپر، 40 آمپر، 63 آمپر، 100 آمپر، 200 آمپر، 400 آمپر
- قطع کننده‌های مدار ولتاژ متوسط (1 کیلو ولت تا 52 کیلو ولت): 250 آمپر، 400 آمپر، 630 آمپر، 800 آمپر، 1250 آمپر، 1600 آمپر، 2000 آمپر، 2500 آمپر، 4000 آمپر
- قطع کننده‌های مدار ولتاژ بالا (بالاتر از 52 کیلو ولت): 1250 آمپر، 2000 آمپر، 2500 آمپر، 3000 آمپر، 4000 آمپر، 5000 آمپر
انتخاب یک قطع کننده مناسب با درجه جریان صحیح به منظور جلوگیری از ایجاد اضافه بار و اطمینان از حفظ طول عمر سیستم الکتریکی بسیار مهم است.
2# کاربرد جریان نامی
آشنایی با جریان نامی برای طراحی سیستم‌های الکتریکی، اطمینان از سازگاری بین اجزا و جلوگیری از موقعیت‌های اضافه بار ضروری است.
درک این جریان به انتخاب دستگاه‌های مناسب برای کاربردهای خاص کمک می‌کند و عملکرد ایمن و کارآمد در سیستم‌های الکتریکی را تضمین خواهد کرد.
این جریان برای قطعات مختلف الکتریکی اعمال می‌شود که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- قطع کننده مدار
- فیوزها
- ترانسفورماتورها
- موتورها
- کابل‌های برق
3# علل اهمیت
دلیل اهمیت زیاد این جریان در کاربردهای صنعتی این است که جریان نامی ظرفیت موتور یا ژنراتور را برای هدایت بار تعیین می‌کند.
اگر بار بیش از حد جریان نامی موجود باشد، موتور یا ژنراتور منفجر نخواهد شد یا کار را متوقف نمی‌کند؛ اما تلفات ناشی از ضریب توان وجود خواهد داشت، در این صورت، بارهای رانده ناکارآمد هستند و سیم پیچ‌ها ممکن است، دچار سایش و پارگی شوند.
یک نوع اندازه گیری مهم دیگری که با جریان نامی موتور یا ژنراتور مرتبط است، اندازه گیری جریان اتصال کوتاه است. (این نوع از جریان، جایی است که موتور یا ژنراتور منفجر می‌شود و آسیب قابل توجهی به سیم پیچ‌ها وارد می‌کند.)
جریان اتصال کوتاه تقریباً 1.5 برابر جریان نامی محاسبه شده است و فیوزها، قطع کننده‌های مدار و کنتاکتورها یا رله‌ها بر اساس جریان اتصال کوتاه محاسبه شده از جریان نامی‌ای که روی موتورها و ژنراتورها وجود دارد، در نظر گرفته می‌شوند.
رتبه بندی این جریان در مورد لوازم خانگی اهمیت چندانی ندارد، دلیل آن این است که طراح این وسایل، ولتاژ و جریان نامی دریافتی در خانه را می‌داند و طراحی صورت گرفته بر اساس احتمال تحمل 1.5 برابر جریان 10 آمپر خواهد بود.
4# محاسبه جریان نامی
جریان نامی فیوز باید بر اساس محاسبات دقیق همراه با حداکثر جریان بار مدار، ظرفیت سیم و الزامات حفاظتی تجهیزات انتخاب شود تا با خیال راحت از سوختن یا آسیب دیدن هر قسمت به دلیل عملکرد نامناسب محافظت شود.
در ادامه با محاسبه این جریان آشنا خواهیم شد.
1-4# محاسبه جریان نامی بر اساس جریان بار
هنگام انتخاب میزان جریان، باید مقدار جریان نامی را بر اساس جریان بار واقعی در مدار محاسبه کرد.
درجه جریان فیوز معمولاً 1.25 برابر مدار با استفاده از حداکثر جریان بار کاری است، با این هدف که در صورت بارگذاری بیش از حد، از عملکرد نادرست جلوگیری شود.
اگر نیاز به ارائه جریان عملیاتی 8 آمپر باشد، جریان نامی فیوز برابر با 8×1.25=10 آمپر خواهد بود.
به عنوان مثال، اگر جریان بار 20 آمپر است، باید فیوز 25 آمپر را انتخاب کرد.
2-4# ظرفیت حمل سیم
اگر جریان نامی فیوز بیشتر از مقدار معین باشد، ممکن است منجر به گرم شدن بیش از حد یا حتی منفجر شدن سیم شود.
در این صورت حداکثر جریان انتقال برای کابل‌های معمولی عبارت است از:
- حداکثر جریان حمل سیم 2.5 میلیمتر مربع به صورت کلی حدود 20-25 آمپر است.
- حداکثر جریان حمل سیم 4 میلیمتر مربع حدود 25 و 32 آمپر است.
- حداکثر جریان حمل سیم 6 میلیمتر مربع به صورت کلی حدود 32-40 آمپر است.
به همین منظور، هنگام اتصال سیم 2.5 میلیمتر مربع با فیوز حدود 20 تا 25 آمپر واقعاً ضروری است.
3-4# الزامات حفاظت از تجهیزات
فیوزها نه تنها باید از سیم‌ها بلکه از خود دستگاه‌ها نیز محافظت کنند.
به صورت معمول، یک فیوز سریع برای تجهیزات حساس (به عنوان مثال برد مدارهای الکترونیکی و ابزار دقیق) انتخاب می‌شود.
در این بخش برخی از الزامات حفاظتی قابل اعمال برای انواع تجهیزات آورده شده است.
اکثر تجهیزات الکترونیکی معمولاً نیاز به مجهز شدن به فیوزهای دمنده سریع دارند که به صورت کلی دارای امتیاز 1.5 برابر جریان بار هستند.
پس برای جریان بار 5 آمپر، فیوز با ظرفیت 7.5 آمپر را می‌توان انتخاب کرد.
تجهیزات موتور با موتورهای پرقدرت مانند تهویه مطبوع عموماً از فیوز کندتر استفاده می‌کنند، به علت این که جریان لحظه ای تولید شده توسط شروع فوری موتور بسیار زیاد است؛ بهتر است آن را 2 برابر جریان بار نامی انتخاب کرد.
اگر جریان کار موتور 15 آمپر است، باید فیوز 30 آمپری انتخاب شود.
4-4# تاثیر دمای محیط
جریان نامی فیوز نیز تحت تأثیر دمای محیط خواهد بود.
برای هر 10 درجه سانتیگراد افزایش، جریان نامی فیوز باید حدود 5 تا 10 درصد کاهش یابد؛ درست همانگونه که در جدول زیر نشان داده شده است:
| دمای محیط (°C) | ضریب کاهش جریان |
| 25 | 1.0 |
| 35 | 0.95 |
| 45 | 0.90 |
| 55 | 0.85 |
به عنوان مثال، اگر دمای محیط 45 درجه سانتیگراد و جریان بار 10 آمپر باشد، پس از در نظر گرفتن اثر دما، جریان نامی فیوز انتخابی چیزی در حدود 10A ÷ 0.90 ≈ 11.1A است، بنابراین یک فیوز 12 آمپر باید انتخاب شود.
اگر دمای محیط به 55 درجه سانتیگراد برسد، جریان نامی فیوز 15 درصد کاهش می‌یابد و جریان نیاز به محاسبه مجدد دارد.
5# پیامد جریان نامی بیشتر از حد مجاز
هنگامی که یک دستگاه الکتریکی بیشتر از جریان نامی خود جریان می‌گیرد، چندین پیامد منفی ممکن است رخ دهد که عبارت اند از:
- ایجاد گرمای بیش از حد: وجود جریان بیش از حد می‌تواند باعث گرم شدن بیش از حد دستگاه شود؛ زیرا در این صورت، جریان افزایش یافته به دلیل مقاومت در سیم پیچ‌های موتور، گرمای بیشتری تولید خواهد کرد. گرمای بیش از حد می‌تواند به عایق و سایر اجزا آسیب برساند و منجر به خرابی موتور شود.
- کاهش در راندمان: همانگونه که دستگاه فراتر از جریان نامی خود کار می‌کند، بازده آن کاهش می‌یابد.
این امر می‌تواند منجر به افزایش مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی شود. - احتمال خرابی: کار مداوم در جریان‌های بالاتر از سطح نامی می‌تواند منجر به خرابی فاجعه بار شود که ممکن است شامل فرسودگی سیم پیچ، ایجاد اتصال کوتاه یا حتی تخریب فیزیکی موتور شود.
- افت ولتاژ: وجود جریان بیش از حد می‌تواند، باعث افت ولتاژ در سیستم الکتریکی شده و بر سایر دستگاه‌های متصل به آن منبع تأثیر بگذارد.
6# نکات مهم
توجه به این نکات در زمان کار با جریان اسمی تجهیزات برقی بسیار مهم است.
- برخی از ماشین‌ها دارای 2-3 نوع درجه بندی جریان هستند، همانند:
- رتبه بندی پیوسته
- رتبه بندی متناوب
- رتبه بندی یک ساعته
برای مثال، اگر رتبه بندی یک ساعت، 1.5 برابر جریان مداوم باشد، به این معنا است که دستگاه می‌تواند 1.5 برابر جریان نامی پیوسته را برای یک ساعت ارائه دهد.
- معمولاً ماشین‌ها به گونه ای طراحی می‌شوند که بهترین عملکرد را در مقادیر رتبه بندی شده خود ارائه دهند.
بنابراین، اگر درجه بندی دستگاه 500 آمپر باشد، می‌تواند با خیال راحت جریان کمتر از 500 آمپر را ارائه دهد؛ اما در پارامترهای عملکردی، مانند راندمان، کاهش مشاهده می‌شود. - یک جریان نامی همیشه حداکثر جریان نیست.
به عنوان مثال، اگر جریان 500 آمپر با 10 درصد اضافه بار باشد، به این معنا است که در شرایط غیرقابل اجتناب، دستگاه می‌تواند، 10 درصد از جریان فراتر رود.
با این حال، اگر چیزی در مورد اضافه بار مشخص نشده باشد، درجه جریان به عنوان جریان حداکثر در نظر گرفته می‌شود.
سؤالات متداول
کلمه نامی در جریان نامی و ولتاژ نامی به چه معنا است؟
نامی صرفاً به معنای حداکثر مقدار جریان و حداکثر مقدار ولتاژی است که هر یک از تجهیزات الکتریکی می‌توانند در زمانی که در حداکثر ظرفیت خود کار می‌کنند، تحمل کنند.
مقدار عایق مورد نیاز برای ارائه حداکثر ولتاژی که دستگاه ما قرار است روی آن کار کند، یعنی مقدار نامی آن بستگی دارد.
سطح مقطع هادی با مقدار جریانی که حمل می‌کند، نسبت مستقیم دارد.
بنابراین در این صورت نیز باید مقدار نامی آن را ثابت کرد و بر اساس آن از هادی با قطر مناسب استفاده کرد.
تفاوت جریان نامی و جریان بار کامل چیست؟
جریان نامی یک حد ثابت است که توسط سازنده تعیین شده است، در حالی که جریان بار کامل به شرایط عملیاتی واقعی بستگی دارد.
در حالت ایده آل، جریان بار کامل باید نزدیک به جریان نامی برای عملکرد کارآمد باشد. انحراف از این مقدار می‌تواند، نشان دهنده ناکارآمدی یا بارگذاری بیش از حد باشد.
تفاوت بین جریان نامی و جریان اسمی چیست؟
جریان اسمی جریانی است که در صورت استفاده معمولی از یک دستگاه الکترونیکی انتظار می‌رود.
نوع جریان نامی حد بالایی میزان جریانی است که می‌تواند، جریان پیدا کند.
جریان اسمی، حداکثر جریان تحت شرایط ولتاژ و توان اسمی یا نامی است.
این نوع از جریان (جریان اسمی) عمدتاً مشابه جریان نامی است.
به صورت کلی، همه انواع جریان‌ها در اکثر شرایط عملیاتی یک مقدار را نشان می‌دهند؛ اما گاهی اوقات، در کاربرد AC، جریان بار کامل ممکن است، جریان اوج را نشان دهد.
در حالی که جریان نامی نشان دهنده جریان rms در حداکثر مقدار ممکن آن است.
به عنوان مثال، به یک خودروی برقی فکر کنید؛ هنگام رانندگی در یک جاده با سرعت معمولی کروز، باتری ماشین باید 10 درصد حداکثر جریان مصرفی باتری‌ها را تأمین کند.
هنگامی که پای خود را روی کلاچ می‌گذارید تا از خودروی دیگری عبور کنید، خودرو تا حد ممکن جریان را از باتری خواهد گرفت؛ اما مدارهای حفاظتی وجود دارد که جریان را به مقداری حداکثر یا جریان نامی از پیش تعیین شده محدود می‌کند.
اگر جریان با جریان نامی یکسان نباشد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟
اگر جریان کمتر از جریان نامی باشد، مشکلی ایجاد نخواهد کرد؛ اما اگر جریان از جریان نامی فراتر رود، قطعه به دلیل افزایش دمای آن از کار خواهد افتاد که منجر به خرابی و آسیب عایق می‌شود.
تفاوت بین جریان فیوزینگ و جریان نامی چیست؟
تفاوت این دو نوع از جریان به صورت زیر است:
- جریان فیوزینگ: جریانی است که فیوز در آن منفجر یا دچار قطع شدگی خواهد شد، این جریان مدار را از شبکه جدا می‌کند تا از آسیب رسیدن به دستگاه جلوگیری شود.
این نوع جریان، معمولاً درجه ای است که روی فیوز نوشته می‌شود. - جریان نامی: جریانی است که دستگاه می‌تواند به صورت مداوم و در حین کار، بدون ایجاد آسیب فوری به آن تحمل کند.
درباره نویسنده : فریبا صالح
نظرتون درباره این مقاله چیه؟
ما رو راهنمایی کنید تا اون رو کامل تر کنیم و نواقصش رو رفع کنیم.
توی بخش دیدگاه ها منتظر پیشنهادهای فوق العاده شما هستیم.
