Litar Radial Soket 34 m: Voltan Susut, Zs dan Ujian Perlindungan Beban Lebih
Sebuah rumah teres menerima bekalan TN-S 240 V dengan Ze diukur 0.32 Ω. Satu litar akhir soket radial baharu ditarik dari consumer unit ke dapur: MCB jenis B 20 A, kabel PVC/PVC 2.5 mm² dua teras dengan CPC 1.5 mm², panjang 34 m, tiada pengelompokan dan tiada penebat haba di sepanjang laluan. Semasa ujian, R1+R2 litar diukur 0.66 Ω pada suhu ambien 25 °C. Apabila beban 16 A disambungkan di soket paling jauh, voltan susut diukur 9.9 V. Pemilik mengadu lampu dapur 'berkelip' setiap kali pemanas air 3 kW (pada litar berasingan) dihidupkan. Suhu ambien di ruang siling tempat kabel melalui ialah 40 °C. Kontraktor mencadangkan menukar MCB kepada 32 A supaya litar 'tidak trip' dan menganggap isu voltan susut tidak penting kerana 'soket masih berfungsi'.
1. Kira voltan susut dan Zs litar serta tentukan sama ada litar mematuhi had yang lazim digunakan untuk pemasangan domestik. Tunjukkan pengiraan.
Read the worked answer
Voltan susut. Nilai mV/A/m bagi 2.5 mm² salah satu konduktor hidup dan CPC 1.5 mm² yang membawa arus ialah kira-kira 18 mV/A/m (nilai dua teras, arus ulang-alik, pada suhu pengalir maksimum).
Vd = 18 × Ib × L / 1000 = 18 × 16 × 34 / 1000 = 9.79 V
Had 4% daripada 240 V = 9.6 V. Jadi litar melebihi had sebanyak kira-kira 0.2 V (2%). Ia bukan kegagalan dramatik, tetapi masih bukan pematuhan-dan pengiraan ini belum mengambil kira kenaikan suhu dan kemungkinan beban penuh 20 A.
Zs dan masa pemutusan. Zs = Ze + R1+R2 = 0.32 + 0.66 = 0.98 Ω (pada 25 °C). Pada suhu operasi 70 °C, R1+R2 naik kira-kira 20%: 0.66 × 1.2 = 0.79 Ω, jadi Zs = 1.11 Ω. Zs maksimum bagi MCB jenis B 20 A untuk masa pemutusan 0.4 s ialah 2.3 Ω. Litar lulus dengan margin yang selesa. Arus gangguan = 240 / 0.98 ≈ 245 A, iaitu kira-kira 12 × In-julat magnetik, jadi trip segera jauh di bawah 0.4 s.
Kesimpulan: perlindungan terhadap gangguan bumi baik, tetapi voltan susut melebihi had dan perlu diperbetulkan.
2. Adakah menukar MCB kepada 32 A menyelesaikan masalah? Sokong jawapan dengan pengiraan keupayaan arus kabel dan kesan suhu ambien.
Read the worked answer
Tidak, dan ia menjadikan litar kurang selamat.
Keupayaan arus kabel. 2.5 mm² PVC kuprum, dua konduktor berbeban, kaedah rujukan C (diklip terus) mempunyai Iz kira-kira 27 A. Dengan suhu ambien 40 °C, faktor Ca ≈ 0.87: Iz(terlaras) = 27 × 0.87 = 23.5 A
Dengan MCB 20 A: Ib (16 A) ≤ In (20 A) ≤ Iz (23.5 A) - memuaskan. Dengan MCB 32 A: In (32 A) > Iz (23.5 A) - kabel tidak lagi dilindungi daripada beban lebih. Beban 25 A boleh mengalir tanpa trip walaupun kabel sudah melebihi keupayaannya.
Voltan susut tidak berubah. Vd bergantung kepada arus beban dan panjang/keratan kabel, bukan pada saiz MCB. Menukar MCB tidak mengurangkan 9.8 V itu; ia hanya membenarkan lebih banyak beban disambung, yang akan menjadikan Vd lebih teruk.
Kesan tambahan. Arus trip yang lebih tinggi bermakna masa pemutusan untuk gangguan kecil menjadi lebih panjang, dan suhu kabel semasa beban tinggi meningkat-penuaan penebat dipercepatkan.
Jadi cadangan kontraktor adalah penyelesaian kepada gejala (trip), bukan punca (Vd tinggi dan beban yang tidak sepadan dengan saiz kabel).
3. Cadangkan pembetulan yang betul untuk litar ini, dan asingkan isu 'lampu berkelip' daripada isu voltan susut litar soket.
Read the worked answer
Pembetulan voltan susut. Pilihan pertama: naikkan keratan kepada 4 mm² (11 mV/A/m, Iz kira-kira 36 A pada kaedah C). Vd = 11 × 16 × 34 / 1000 = 5.98 V (2.5%) - lulus dengan margin baik. Iz terlaras pada 40 °C = 36 × 0.87 = 31.3 A, jadi MCB 20 A masih sah dan boleh dinaikkan sedikit jika perlu. Pilihan lain: pendekkan laluan, pecahkan kepada dua litar, atau hadkan beban di hujung litar. Menurunkan MCB kepada 16 A sahaja tidak menyelesaikan Vd jika beban 16 A masih wujud.
Isu lampu berkelip. Ia berlaku apabila pemanas air 3 kW (12.5 A) dihidupkan, dan ia pada litar berasingan - jadi ini bukan disebabkan voltan susut litar soket. Periksa:
- sambungan neutral longgar di consumer unit atau di titik sambungan neutral utama;
- sambungan longgar pada MCB litar lampu;
- keupayaan fius bekalan utama dan saiz kabel service (jika kabel masuk terlalu kecil atau fius utama terlalu kecil, penurunan voltan di punca akan menjejaskan semua litar);
- lampu LED/driver yang sensitif kepada penurunan voltan kecil.
Sambungan neutral longgar adalah bahaya kebakaran dan kejutan-ia mesti diperiksa segera, bukan diabaikan. Rekod semua penemuan dan ujian dalam Schedule of Test Results selepas pembetulan.