Johtojen kapasiteetti, mitoitus ja kaapelityypit: NEC:n viite- ja käytännön opas

Mikä on piirin vähimmäiskapasiteetti?

Minimum circuit ampacity (MCA) on pienin virransiirtokapasiteetti, joka piirin johdotuksen on oltava, jotta se voi turvallisesti käyttää tiettyä laitetta. Se on laskettu arvo – ei laitteen käyttövirta – joka ottaa huomioon jatkuvan kuormituksen vaatimukset, moottorin käynnistysominaisuudet ja koodin määräämät turvamarginaalit. Yhdysvalloissa National Electrical Coden (NEC) artikla 440 säätelee MCA-laskelmia moottorikäyttöisille laitteille, kuten LVI-yksiköille, kompressoreille ja jäähdytysjärjestelmille.

Moottorikompressorilaitteiden MCA:n standardi NEC-kaava on: MCA = 1,25 × (suurin moottorin FLA) kaikkien muiden piirissä olevien kuormien summa . Esimerkiksi ilmastointilaitteen, jossa on kompressoripiirros 14A ja tuulettimen moottoripiirros 3A, MCA on (1,25 × 14) 3 = 20,5A . Syöttöjohtimien on oltava mitoitettu kuljettamaan vähintään 20,5 A – mikä tarkoittaa vähintään 12 AWG kuparia standardin NEC Table 310.12 -olosuhteissa, vaikka useimmat asentajat valitsevat 10 AWG, jotta ne täyttäisivät myös samassa tyyppikilvessä olevan enimmäisylivirtasuojavaatimuksen.

MCA eroaa suurimmasta ylivirtasuojasta (MOCP), joka määrittää katkaisijan tai sulakkeen koon. Johdin on mitoitettava MCA:n mukaan; ylivirtalaitteen on oltava kooltaan MCA:n ja MOCP:n välillä. NEC 440.4(B) edellyttää, että molemmat arvot on merkittävä laitteen tyyppikilpeen. MCA:ta pienemmän johdon käyttäminen – vaikka se olisi suojattu oikean kokoisella katkaisijalla – on koodirikkomus ja palovaara. koska johdin ei voi turvallisesti kantaa laitteen vaatimaa jatkuvaa kuormaa.

Johdon kapasiteetti mittarin mukaan: kupari ja alumiini

Ampaiteetti – suurin jatkuva virta, jonka johtime voi kuljettaa ylittämättä sen eristyksen lämpötilaluokitusta – määräytyy lankamitan (AWG tai kcmil), johtimen materiaalin (kupari tai alumiini), eristyslämpötilan ja asennustavan mukaan. Alla olevat arvot perustuvat NEC-taulukkoon 310.12 johtimille putkessa tai kaapelissa 60 °C:n ja 75 °C:n eristysarvoilla 30 °C:n ympäristössä, jotka ovat yleisimmät todelliset asennusolosuhteet. Ampaiteetti vähenee, kun useat virtaa kuljettavat johtimet jakavat saman putken (alennus koskee vähintään 4 johtimia), kun ympäristön lämpötila ylittää 30 °C tai kun johtimet ovat nipussa vapaassa ilmassa.

10 Gauge Wire Max ampeeria

10 AWG:n kuparilangan nimellisvirtauskyky on 30A 60 °C:ssa ja 35A 75 °C:ssa NEC-taulukon 310.12 mukaan. Asuinrakennuksissa – joissa useimmat laitteet ja liitännät on mitoitettu 60°C:lle – käytännöllinen raja on 30A, minkä vuoksi 10 AWG on yhdistetty 30A:n katkaisimiin sähkökuivauspiireihin, suurten ikkunoiden ilmastointilaitteisiin ja sähköautojen laturien haarapiireihin. 75 °C:n sarakkeen arvo on voimassa vain, kun kaikki piirin päätteet, laitteet ja laitteet on mitoitettu 75 °C:lle, mikä on tilanne monissa kaupallisissa ja teollisissa sovelluksissa, joissa käytetään 75 °C:n katkaisijoita ja paneeleja.

Enimmäisampeerit 8 Gauge langalle

8 AWG kuparilanka kuljettaa 40A 60°C:ssa ja 50A 75°C:ssa. 60°C-arvo koskee asuinrakennuksia; 8 AWG on siksi minimi 40 A piirille, ja sitä käytetään suurissa laitepiireissä ja joissakin alipaneeleissa. 75 °C:n luokittelulla 8 AWG voi tukea 50 A:n kuormia kaupallisissa johdoissa, joissa 75 °C:n päätteet vahvistetaan koko piirissä. Huomaa, että 8 AWG:n alumiinijohtimessa on 40 A 75 °C:ssa – yksi käytännöllinen mittarikoko pienempi kuin kupari samalla virranvoimakkuudella, minkä vuoksi alumiinia käytetään harvemmin tällä mittarilla haarapiirijohdoissa huolimatta sen alhaisemmista kustannuksista jalkaa kohti.

Kapasiteetti 4 AWG kuparia

4 AWG kupari on mitoitettu 70A (60°C) ja 85A (75°C). Se on yleisesti määritelty 70A ja 80A syöttöpiireihin, asuinrakennusten lisäpaneelien syöttöihin ja suurten kaupallisten keittiölaitteiden haarapiireihin. 75 °C:n lämpötilassa 4 AWG:n kupari pystyy teknisesti tukemaan 85 A:n kuormaa, vaikka katkaisijan koordinaatio laskeutuu tyypillisesti 80 A:iin seuraavana vakiokokona alle 85 A.

Johdon mitoitus yleisiin huolto- ja syöttösovelluksiin

Minkä kokoinen johto 50 ampeerin katkaisijalle?

50A piiri vaatii 6 AWG kuparia tai 4 AWG alumiinia vähintään. NEC edellyttää, että haaroituspiirin johtimien koko on vähintään ylivirtalaitteen luokitus muissa kuin moottori- ja LVI-piireissä – joten 50 A:n katkaisija tarkoittaa 50 A:n johtoa. 75 °C:ssa 8 AWG:n kupari saavuttaa 50 A:n, mutta koska useimmat asuinrakennusten pistorasiat ja paneeliliitännät ovat 60 °C:n mitoitettuja, 60 °C:n sarake ohjaa ja 8 AWG:n 40 A raja ei riitä. Käytä 6 AWG kuparia 50 A:n katkaisijalla tavallisiin 240 V:n asuinpiireihin, kuten EV Level 2 -laturiin, kylpytynnyreihin ja lämpötiloihin.

Johdon koko 100 ampeerin palvelulle

100 A:n asuntopalvelun sisäänkäynti tai syöttö 2 AWG kuparia tai 1/0 AWG alumiinia on vakiovalinta. 75 °C:ssa 2 AWG:n kupari kuljettaa 115 A – riittävä marginaali yli 100 A palvelulle. Palvelun sisääntulojohtimet saavat käyttää 75 °C:n pylvästä NEC 230.42:n mukaan, koska sähköpuolen ja mittarin pohjaliitännät on mitoitettu vastaavasti. Kuparivaihtoehto on kompaktimpi mutta kalliimpi; alumiini on kustannustehokas valinta pidempiin huoltoajoihin ja hallitseva materiaali kotitalouksien sisääntulokaapeleissa Pohjois-Amerikassa.

1/0 alumiinilanka 100 ampeerin huoltoon

1/0 AWG alumiini on mitoitettu 120A:lle 75 °C:ssa , joten se on vakiojohdinkoko 100 A:n kotitalouspalveluiden sisääntulo- ja syöttösovelluksiin, kun käytetään alumiinia. Se on määritelty huoltokaapelissa (SEU tai SER tyyppi) ja putkissa, jotka kulkevat mittarin alustasta pääpaneeliin. 1/0-alumiinin käyttö 100 A:n palvelussa on täysin NEC-yhteensopiva 75 °C:n liitännöissä, mikä on vakiona pääkatkaisijoiden ja sähkömittarien pohjassa. Tämän kokoiset alumiiniliitännät vaativat antioksidanttiyhdistettä kaikissa liittimissä ja alumiiniluokitelluissa korvakkeissa tai liittimissä – alumiiniluokiteltujen laitteiden käyttämättä jättäminen on yleisin ylikuumenemisen syy alumiinijohtimien päissä.

Virtaus 1/0 kuparia

1/0 AWG kupari kuljettaa 125A 60°C:ssa ja 150A 75°C:ssa. Sitä käytetään 125A ja 150A palvelun syöttöjohdoissa, alipaneelin syötöissä ja suurissa kaupallisissa haarapiireissä. Merkittävä kapasiteettiporras 1/0 ja 3/0 kuparin välillä (150A vs. 200A 75°C:ssa) tekee näistä kahdesta koosta vakiovalinnan 150A ja 200A palvelusovelluksissa.

3/0 Kuparilangan kapasiteetti

3/0 AWG kupari on mitoitettu 165A (60°C) ja 200A (75°C) , joten se on vakiojohdin 200 A:n kotitalouspalveluiden sisäänkäynti- ja pääsyöttösovelluksiin. 200 A:n pääpaneeli, johon syötetään 3/0 kuparia mittarin pohjasta tulevassa putkessa, on yleisin kokoonpano uusien asuinrakennusten rakentamisessa Yhdysvalloissa. 200 A alumiinihuoltoon vaaditaan tyypillisesti 350 kcmil – huomattavasti suurempi fyysisesti kuin 3/0 kuparia, mikä osoittaa, miksi kupari on suositeltavampi, kun putkitäyttö tai fyysinen reititystila on rajoitettu.

8/4 SOOW-johdon kapasiteetti

SOOW on kannettava virtajohtotyyppi – nimitys jakautuu seuraavasti: S (huoltoluokka, 600 V), O (öljynkestävä ulkovaippa), O (öljynkestävä eristys), W (sään- ja vedenkestävä). Se on joustava, monijohtiminen kannettava johto, jota käytetään tilapäiseen virtalähteeseen, teollisuuslaitteiden liitäntöihin, generaattoreihin ja lava-/tapahtumasähkönjakoon. 8/4 SOOW tarkoittaa neljää johdinta, kukin 8 AWG.

Joustavien johtojen kapasiteettia säätelee NEC-taulukko 400.5(A), joka on erillinen kiinteiden johtojen kapasiteettitaulukoista. 8 AWG-johdinta joustavassa johdossa on mitoitettu 40A per johdin NEC-taulukon 400.5(A)(1) mukaisesti johtoille, joissa on 4 tai vähemmän virtaa johtavaa johdinta. 8/4 SOOW-johdossa, jota käytetään kolmivaiheiseen tehoon (kolme kuumaa johdinta plus yksi maa), kolme johdinta kuljettaa virtaa – 4 johtimen rajan sisällä – joten 40 A:n luokitus on voimassa ilman vähennystä. Johto on yleensä päätetty kierreliittimillä (NEMA L14-30 tai L15-50 yleisissä generaattori- ja vaihesovelluksissa) ja mitoitettu 40 A:n huoltoon 600 V jännitteellä.

SOOW-johtoa ei tule käyttää kiinteän rakennuksen johdotuksen korvikkeena. Se on tarkoitettu kannettavaan ja väliaikaiseen käyttöön, ja NEC:n artikla 400 kieltää sen käytön pysyvänä johdotusmenetelmänä. Sitä ei myöskään ole tarkoitettu suoraan hautaamiseen tai asennettavaksi seinien sisään.

Suoraan hautaamiseen suunniteltu kaapeli

Suora hautauskaapeli on erityisesti suunniteltu asennettavaksi maan alle ilman putkea, suoraan kosketukseen maaperän kanssa. Se vaatii vaipan ja eristysjärjestelmän, joka kestää kosteuden tunkeutumisen, maaperän kemikaaleja, maanpainetta ja lämpötilan vaihtelua heikentämättä 25–40 vuoden käyttöiän aikana. Vakiotyyppisiä sisäkaapelityyppejä – NM-B (Romex), THHN tai SOOW -johtoa ei ole luokiteltu suoraan haudattavaksi, ja ne hajoavat nopeasti, kun ne haudataan.

NEC:n tunnistamat ensisijaiset suorahautauskaapelityypit ovat:

• UF-B (maanalainen syöttö- ja haaravirtakaapeli): Asuinsuora hautausstandardi. Johtimet on eristetty erikseen ja kapseloitu kiinteään PVC-vaippaan, joka täyttää johtimien väliset raot ja tarjoaa kosteudenkestävyyden koko kaapelin poikkileikkaukselle. UF-B on mitoitettu kestämään 60 °C märissä olosuhteissa ja vaatii vähintään 24 tuuman hautaussyvyyden suoraa hautaamista varten tai 12 tuumaa, kun se on GFCI-suojattu NEC-taulukon 300.5 mukaisesti.
• USE-2 (maanalainen palvelusisäänkäynti): Arvioitu suoraan hautaamiseen ja huoltoon pääsysovelluksiin. USE-2-johtimet ovat auringonvaloa kestäviä ja mitoitettu kestämään 90 °C märissä tai kuivissa olosuhteissa, joten ne sopivat aurinkosähköjärjestelmän johdotukseen ja huoltoon sivusuunnassa sähkömuuntajasta mittarin alustaan.
• THWN-2 / XHHW-2 putkessa: Suuremman kapasiteetin maanalaisissa syöttöjohdoissa yksittäiset johtimet, joilla on märän sijainnin luokitukset, vedetään PVC:n Schedule 40 tai Schedule 80 -putken läpi – putki toimii mekaanisena suojana, ja kaivantoputken hautaussyvyyden minimit ovat matalammat (18 tuumaa PVC-putkessa NEC-taulukkoa 300.5 kohti) kuin suora hautauskaapeli.
• Suora hautaamisen mitoitettu alustakaapeli (TC-ER): Käytetään teollisuudessa ja yleishyödyllisissä sovelluksissa monijohtimissa teho- ja ohjauspiireissä, jotka on haudattu ilman johtoa suuremmissa mittakaavaissa.

Kaapelityypistä riippumatta suorissa hautausasennuksissa tulee olla varoitusteippi, joka on upotettu 12 tuumaa kaapelin yläpuolelle tulevien kaivinkoneiden varoittamiseksi, ja kaikki jatkokset on tehtävä helppopääsyisiin liitäntärasioihin tai geelitäytteisillä, vedenpitävillä liitossarjoilla, jotka on mitoitettu suoraan hautaamiseen – tavalliset lankamutterit ja sähköteippi eivät ole kosteudenkestäviä eivätkä petä maata.

Nousulaite vs Plenum -kaapeli: mikä ero on?

Nousuputki ja liitäntälaatikko ovat tietoliikenteen ja pienjännitekaapeleiden – ei sähkökaapelin – palonkestävyysluokituksia, jotka määräävät, minne tietyt kaapelityypit voidaan asentaa sen mukaan, miten ne käyttäytyvät rakennuspalossa. Luokitukset ovat olemassa, koska kaapelin vaippa- ja eristeyhdisteet voivat palaessaan vapauttaa myrkyllisiä kaasuja ja levittää liekkejä rakennusten ilmareittien läpi. NEC (artikla 800 viestintää varten, artiklat 770 ja 820 kuitua ja koaksiaalia varten) ja rakennusmääräykset määräävät tietyt kaapeliluokitukset tietyille paikoille.

Liitäntäkaapeli (CMP)

Liitäntätila on mikä tahansa tila, jota käytetään ilmankiertoon rakennuksen LVI-järjestelmässä – mukaan lukien ilmatila pudotuskattojen yläpuolella (kun sitä käytetään paluuilmatilana) ja korotetut sisäänkäyntilattiat, joita käytetään ilmastoituun ilmanjakoon. Liitäntäliitäntäkaapeli (merkitty CMP for Communications Multipurpose Plenum) on täytettävä tiukimmat palonkestävyys- ja savunmuodostusstandardit: UL 910 (Steiner Tunnel -testi), joka mittaa sekä liekin leviämistä että savutiheyttä. Liitäntäkaapeleiden vaipat on tyypillisesti valmistettu vähäsavuisista, paloa hidastavista yhdisteistä, kuten fluoratusta eteenipropeenista (FEP) tai erityisesti valmistetusta PVC:stä. Liitäntäkaapeli vaaditaan koodilla kaikissa liitäntälaatikon ilmatilojen läpi kulkevissa kaapeleissa. Se on kallein kaapeliluokitustaso.

Nousukaapeli (CMR)

Riser-nimelliskaapeli (CMR) on testattu UL 1666 (Riser Flame Test) -standardin mukaisesti, joka arvioi kaapelin kyvyn vastustaa liekin etenemistä pystysuunnassa kerrosten välillä – kriittinen huolenaihe lattiakokoonpanojen läpi kulkevassa kuilussa, porraskäytävässä tai putkessa. Nousukaapelin tulee sammua itsestään, eikä se saa kuljettaa liekkejä kerroksesta toiseen, mutta sen ei tarvitse täyttää liitäntäkaapelin matalan savutiheyden vaatimuksia. Nousukaapelissa käytetään tavallista PVC- tai vastaavaa vaippaa ja se maksaa vähemmän kuin liitäntä. Se soveltuu pystysuoraan putkeen putkissa tai kaapelihyllyissä, jotka kulkevat lattioiden läpi, mutta eivät mene syöttötilan ilmatiloihin.

Korvaushierarkia

NEC-kaapelin luokituksen korvaamissäännöt noudattavat tiukkaa hierarkiaa: liitäntä (CMP) voi korvata nousujohtimen (CMR), yleiskäyttöisen (CM) tai rajoitetun käytön (CMX) kaapelin missä tahansa paikassa . Riser voi korvata yleiskäyttöisen tai rajoitetun käytön kaapelin. Yleiskäyttöistä kaapelia ei voi käyttää nousu- tai liitäntätiloissa. Tämä tarkoittaa, että asentaja voi aina käyttää korkeamman mitoituksen kaapelia heikomman kaapelin sijasta, mutta ei koskaan päinvastoin. Käytännön johtopäätös: rakennus, joka on kaapeloitu kokonaan liitäntäkaapelilla, on täysin koodin mukainen kaikkialla, mutta huomattavasti korkeammalla materiaalikustannuksilla kuin käyttämällä nousuputkea kuiluissa ja liitäntälaatikkoa vain ilmankäsittelytiloissa.