Napon žice, dimenzioniranje i vrste kabela: NEC referentni i praktični vodič

Što je minimalna strujna struja kruga?

Minimalna strujna struja (MCA) minimalna je nosivost struje koju ožičenje strujnog kruga mora imati za sigurno napajanje određenog dijela opreme. To je izračunata vrijednost — a ne radna amperaža opreme — koja uzima u obzir zahtjeve za kontinuiranim opterećenjem, karakteristike pokretanja motora i kodeksom propisane sigurnosne granice. U Sjedinjenim Državama, Nacionalni električni kodeks (NEC) Članak 440 upravlja MCA izračunima za opremu na motorni pogon kao što su HVAC jedinice, kompresori i rashladni sustavi.

Standardna NEC formula za MCA na motorno-kompresorskoj opremi je: MCA = 1,25 × (najveći motor FLA) zbroj svih ostalih opterećenja u krugu . Na primjer, klima uređaj s nacrtom kompresora 14A i nacrtom motora ventilatora 3A imao bi MCA od (1,25 × 14) 3 = 20.5A . Dovodni vodiči moraju biti dimenzionirani da nose najmanje 20,5 A — što znači minimalno 12 AWG bakra prema standardnim uvjetima NEC tablice 310.12, iako bi većina instalatera odabrala 10 AWG kako bi također zadovoljili zahtjeve za maksimalnom prekostrujnom zaštitom na istoj natpisnoj pločici.

MCA se razlikuje od maksimalne prekostrujne zaštite (MOCP), koja postavlja gornju veličinu prekidača ili osigurača. Žica mora biti dimenzionirana prema MCA; nadstrujni uređaj mora biti veličine između MCA i MOCP. NEC 440.4(B) zahtijeva da obje vrijednosti budu označene na natpisnoj pločici opreme. Korištenje žice manje od MCA - čak i ako je zaštićena prekidačem odgovarajuće veličine - predstavlja kršenje kodeksa i opasnost od požara jer vodič ne može sigurno nositi kontinuirano opterećenje koje zahtijeva oprema.

Napon žice prema promjeru: bakar i aluminij

Ampaktnost — maksimalna trajna struja koju vodič može nositi bez prekoračenja nazivne temperature izolacije — određena je promjerom žice (AWG ili kcmil), materijalom vodiča (bakar ili aluminij), temperaturnom oznakom izolacije i metodom ugradnje. Vrijednosti u nastavku temelje se na NEC tablici 310.12 za vodiče u cjevovodu ili kabelu pri 60°C i 75°C ocjenama izolacije u okolini od 30°C, što su najčešći uvjeti instalacije u stvarnom svijetu. Strujna struja se smanjuje kada više strujnih vodiča dijeli cijev (smanjenje se primjenjuje na 4 ili više vodiča), kada temperatura okoline prelazi 30°C ili kada su vodiči skupljeni u slobodnom zraku.

Žica promjera 10 maks. ampera

Bakrena žica od 10 AWG ima nazivnu struju od 30 A na 60 °C i 35 A na 75 °C po NEC tablici 310.12. U stambenom ožičenju — gdje je većina uređaja i završetaka ocijenjeno za 60°C — praktična granica je 30 A, zbog čega je 10 AWG uparen s prekidačima od 30 A za strujne krugove električnih sušilica, klima-uređaje s velikim prozorima i granske strujne krugove EV punjača. Vrijednost stupca od 75°C primjenjuje se samo kada su svi završeci, uređaji i oprema u krugu ocijenjeni za 75°C, što je slučaj u mnogim komercijalnim i industrijskim primjenama koje koriste prekidače i ploče s oznakom 75°C.

Maksimalni amperi za žicu promjera 8

8 AWG bakrena žica nosi 40A na 60°C i 50A na 75°C. Vrijednost od 60°C odnosi se na stambene instalacije; 8 AWG je stoga minimum za krug od 40 A i koristi se za krugove velikih uređaja i neke pod-ploče. Pri nazivnoj temperaturi od 75 °C, 8 AWG može podržati opterećenja od 50 A u komercijalnom ožičenju gdje su završeci od 75 °C potvrđeni u cijelom krugu. Imajte na umu da aluminijska žica od 8 AWG nosi 40 A na 75°C — jedna praktična veličina mjerača manja od bakrene za istu jačinu struje, zbog čega se aluminij rjeđe koristi za ovaj mjerač u ožičenju strujnog kruga unatoč nižoj cijeni po stopi.

Kapacitet bakra od 4 AWG

4 AWG bakar je ocijenjen na 70A (60°C) i 85A (75°C). Obično se specificira za strujne krugove od 70A i 80A, napajanje pod-ploče u stambenim dodacima i strujne krugove za grane za veliku komercijalnu kuhinjsku opremu. Na 75°C, bakar od 4 AWG tehnički može podržati opterećenje od 85 A, iako koordinacija prekidača obično pada na 80 A kao sljedeća standardna veličina ispod 85 A.

Dimenzioniranje žice za uobičajene usluge i aplikacije dodavača

Koje veličine žice za prekidač od 50 A?

Potreban je krug od 50 A 6 AWG bakar ili 4 AWG aluminij u najmanju ruku. NEC zahtijeva da dimenzioniranje vodiča grana strujnog kruga nije manje od nazivne prekostrujne jedinice za strujne krugove bez motora, bez HVAC - tako da prekidač od 50 A znači žicu s nazivnom strujom od 50 A. Na 75°C, 8 AWG bakar doseže 50 A, ali budući da je većina rezidencijalnih utičnica i završetaka panela ocijenjena na 60°C, stupac 60°C prevladava, a ograničenje 8 AWG od 40 A je nedovoljno. Upotrijebite bakar od 6 AWG s prekidačem od 50 A za standardne stambene krugove od 240 V kao što su EV punjači razine 2, hidromasažne kade i štednjaci.

Veličina žice za uslugu od 100 A

Za 100A stambeni ulaz ili dovod, 2 AWG bakar ili 1/0 AWG aluminij je standardni izbor. Na 75°C, bakar od 2 AWG nosi 115 A — dovoljna marža iznad 100 A za uslugu. Provodnicima na ulazu u servis dopušteno je koristiti stupac od 75°C prema NEC 230.42 jer su priključci na strani komunalne mreže i osnovi brojila ocijenjeni u skladu s tim. Bakrena opcija je kompaktnija, ali skuplja; aluminij je isplativ izbor za dugotrajnije usluge i dominantan je materijal za ulazne kabele za stambene zgrade u Sjevernoj Americi.

1/0 aluminijska žica za uslugu od 100 A

1/0 AWG aluminij je ocijenjen na 120 A na 75 °C , što ga čini standardnom veličinom vodiča za 100A stambenih uslužnih ulaza i dovoda kada se koristi aluminij. Određen je u ulaznom kabelu servisa (tip SEU ili SER) iu cjevovodu koji se proteže od baze brojila do glavne ploče. Korištenje aluminija 1/0 za uslugu od 100 A u potpunosti je usklađeno s NEC-om na priključcima od 75°C, što je standard na glavnim prekidačima i bazama vodomjera. Aluminijski spojevi ove veličine zahtijevaju antioksidacijsku smjesu na svim završecima i čepove ili konektore s aluminijskom oznakom — neupotreba hardvera s aluminijskom oznakom vodeći je uzrok pregrijavanja na završecima aluminijskih vodiča.

Kapacitet 1/0 bakra

1/0 AWG bakar nosi 125A na 60°C i 150A na 75°C. Koristi se za 125A i 150A servisne dovode, dovode pod-ploče i velike komercijalne strujne krugove. Značajan korak ampaziteta između 1/0 i 3/0 bakra (150A naspram 200A na 75°C) čini ove dvije veličine standardnim izborom za 150A odnosno 200A servisne aplikacije.

3/0 napon bakrene žice

3/0 AWG bakar je ocijenjen na 165A (60°C) i 200A (75°C) , što ga čini standardnim vodičem za 200A stambene ulaze i aplikacije glavnog napajanja. Glavna ploča od 200 A koja se napaja bakrom 3/0 u cjevovodu iz baze brojila najčešća je konfiguracija za novu stambenu izgradnju u Sjedinjenim Državama. Za aluminijsku uslugu od 200 A obično je potrebno 350 kcmil — fizički znatno veće od 3/0 bakra, što ilustrira zašto je bakar poželjan tamo gdje je punjenje cijevi ili fizički prostor za usmjeravanje ograničen.

8/4 SOOW kabelski kapacitet

SOOW je vrsta prijenosnog kabela za napajanje — oznaka se dijeli na: S (servisni stupanj, 600 V), O (vanjski omotač otporan na ulje), O (izolacija otporna na ulje), W (otporan na vremenske uvjete i vodu). To je fleksibilan prijenosni kabel s više vodiča koji se koristi za privremeno napajanje, spajanje industrijske opreme, generatore i distribuciju energije pozornice/događaja. 8/4 SOOW znači četiri vodiča, svaki od 8 AWG.

Strujna snaga savitljivih kabela regulirana je NEC tablicom 400.5(A), koja je odvojena od tablica strujne struje za fiksno ožičenje. 8 AWG vodiča u savitljivom kabelu ocijenjeni su na 40 A po vodiču prema NEC tablici 400.5(A)(1) za kabele s 4 ili manje vodiča za struju. U 8/4 SOOW kabelu koji se koristi za trofazno napajanje (tri vruća vodiča plus jedno uzemljenje), tri vodiča nose struju — unutar ograničenja od 4 vodiča — tako da se ocjena od 40 A primjenjuje bez smanjenja. Kabel se obično završava konektorima s uvrtnim zaključavanjem (NEMA L14-30 ili L15-50 za uobičajene primjene generatora i stupnja) i ocijenjen za 40 A na 600 V.

SOOW kabel ne bi se trebao koristiti kao zamjena za fiksno ožičenje u zgradi. Ocijenjen je za prijenosnu i privremenu uporabu, a članak 400 NEC-a zabranjuje njegovu upotrebu kao trajnog načina ožičenja. Također nije namijenjen za izravno ukopavanje ili ugradnju unutar zidova.

Kabel dizajniran za izravno ukopavanje

Kabel za izravno ukopavanje posebno je projektiran za ugradnju ispod zemlje bez cijevi, u izravnom kontaktu s tlom. Zahtijeva plašt i izolacijski sustav koji je otporan na prodor vlage, kemikalije u tlu, pritisak zemlje i temperaturne promjene bez degradacije tijekom 25-40 godina radnog vijeka. Standardne vrste kabela za unutarnju upotrebu — NM-B (Romex), THHN ili SOOW kabel — nisu predviđene za izravno ukopavanje i brzo će se pokvariti kada budu ukopane.

Primarni tipovi izravnih ukopanih kabela koje priznaje NEC uključuju:

• UF-B (podzemni kabel za napajanje i ogranak): Rezidencijalni standard izravnog ukopa. Vodiči su pojedinačno izolirani i inkapsulirani u čvrsti PVC omotač koji ispunjava međuprostore između vodiča, pružajući otpornost na vlagu kroz cijeli poprečni presjek kabela. UF-B je ocijenjen za 60°C u mokrim uvjetima i zahtijeva minimalnu dubinu ukopavanja od 24 inča za izravno ukopavanje, ili 12 inča kada je GFCI zaštićen prema NEC tablici 300.5.
• USE-2 (Podzemni servisni ulaz): Ocijenjeno za izravni ukop i primjenu na ulazu u službu. Vodiči USE-2 otporni su na sunčevu svjetlost i naznačeni su za 90°C u mokrim ili suhim uvjetima, što ih čini prikladnima za ožičenje fotonaponskih sustava i uslužnih bočnih prolaza od pomoćnog transformatora do baze brojila.
• THWN-2 / XHHW-2 u cjevovodu: Za podzemne dovode većeg ampakta, pojedinačni vodiči s ocjenama mokre lokacije provlače se kroz PVC cijev po rasporedu 40 ili po rasporedu 80 — cijev služi kao mehanička zaštita, a minimalna dubina ukopavanja cijevi u rov je plića (18 inča za PVC cijev prema NEC tablici 300.5) nego kabel za izravno ukopavanje.
• Kabel za izravnu ugradnju (TC-ER): Koristi se u industrijskim i komunalnim aplikacijama za strujne i upravljačke krugove s više vodiča ukopane bez vodova u većim razmjerima.

Bez obzira na vrstu kabela, izravne instalacije za ukopavanje trebale bi uključivati ​​traku upozorenja zakopanu 12 inča iznad kabela kako bi upozorila buduće bagere, a svi spojevi moraju biti napravljeni u dostupnim razvodnim kutijama ili s gelom ispunjenim, vodootpornim kompletima za spajanje koji su ocijenjeni za izravno ukopavanje - standardne žičane matice i električna traka nisu otporne na vlagu i neće uspjeti ispod zemlje.

Usponski i plenumski kabel: u čemu je razlika?

Uspon i plenum su ocjene otpornosti na vatru za komunikacijske i niskonaponske kabele - ne za električne kabele - koje određuju gdje se mogu postaviti određene vrste kabela na temelju toga kako se ponašaju u požaru zgrade. Ocjene postoje jer spojevi za obloge i izolaciju kabela, kada gore, mogu ispuštati otrovne plinove i širiti plamen kroz zračne putove zgrade. NEC (članak 800. za komunikacije, članci 770. i 820. za optička vlakna i koaksijalni kabel) i građevinski propisi nalažu posebne ocjene kabela za određene lokacije.

Plenumski kabel (CMP)

Plenum je svaki prostor koji se koristi za cirkulaciju zraka u HVAC sustavu zgrade — uključujući zračni prostor iznad spuštenih stropova (kada se koriste kao povratni plenumi zraka) i povišene pristupne podove koji se koriste za distribuciju klimatiziranog zraka. Kabel s oznakom Plenum (označen CMP za Communications Multipurpose Plenum) mora zadovoljiti najstrože standarde otpornosti na vatru i stvaranje dima: UL 910 (Steinerov tunelski test), koji mjeri širenje plamena i gustoću dima. Plašti plenumskog kabela obično se izrađuju od spojeva koji usporavaju vatru i imaju malo dima, kao što je fluorirani etilen propilen (FEP) ili posebno formuliran PVC. Plenumski kabel je potreban kodom u svakom kabelu koji prolazi kroz plenumske zračne prostore. To je najskuplji rang kabela.

Uzlazni kabel (CMR)

Usponski kabel (CMR) testiran je prema UL 1666 (Ispitivanje plamena u usponu), koji ocjenjuje sposobnost kabela da se odupre širenju plamena okomito između katova — što je kritična briga u oknu, stubištu ili cjevovodu koji prolazi kroz podne sklopove. Uzlazni kabel mora se sam ugasiti i ne smije prenositi plamen s jednog kata na drugi, ali ne mora ispunjavati zahtjeve za nisku gustoću dima za plenumski kabel. Uzlazni kabel koristi standardni PVC ili sličan omotač i košta manje od plenumskog. Prikladan je za okomite kanale u cjevovodima ili kabelskim policama koje prolaze kroz podove, ali ne ulaze u zračne prostore plenuma.

Supstitucijska hijerarhija

NEC pravila zamjene ocjene kabela slijede strogu hijerarhiju: plenum (CMP) može zamijeniti usponski (CMR), općenamjenski (CM) ili ograničeni (CMX) kabel na bilo kojem mjestu . Uzlazni kabel može zamijeniti kabel opće namjene ili kabel ograničene uporabe. Kabel opće namjene ne može se koristiti u usponskim ili plenumskim prostorima. To znači da instalater uvijek može upotrijebiti kabel više nominalne vrijednosti umjesto kabela niže nazivne vrijednosti, ali nikada obrnuto. Praktična implikacija: zgrada koja je u potpunosti kablirana s plenumskim kabelom svugdje je u potpunosti usklađena s kodeksom, ali uz značajno veće materijalne troškove od korištenja uspona u oknima i plenuma samo u prostorima za rukovanje zrakom.