Capacitatea firelor, dimensionarea și tipurile de cabluri: Ghid practic și de referință NEC

Ce este puterea minimă a circuitului?

Intensitatea minimă a circuitului (MCA) este capacitatea minimă de purtare a curentului pe care trebuie să o aibă cablurile unui circuit pentru a alimenta în siguranță un anumit echipament. Este o valoare calculată - nu amperajul de funcționare al echipamentului - care ține cont de cerințele de sarcină continuă, caracteristicile de pornire a motorului și marjele de siguranță impuse de cod. În Statele Unite, articolul 440 din Codul electric național (NEC) reglementează calculele MCA pentru echipamentele acționate cu motor, cum ar fi unitățile HVAC, compresoarele și sistemele de refrigerare.

Formula standard NEC pentru MCA pe echipamente cu motor-compresor este: MCA = 1,25 × (cel mai mare motor FLA) suma tuturor celorlalte sarcini de pe circuit . De exemplu, un aparat de aer condiționat cu un compresor desenat 14A și un motor ventilator desenat 3A ar avea un MCA de (1,25 × 14) 3 = 20,5A . Conductoarele de alimentare trebuie să fie dimensionate pentru a transporta cel puțin 20,5 A - adică 12 AWG minim de cupru în condiții standard NEC Tabel 310.12, deși majoritatea instalatorilor ar selecta 10 AWG pentru a îndeplini și cerințele maxime de protecție la supracurent pe aceeași plăcuță de identificare.

MCA este diferit de valoarea maximă de protecție la supracurent (MOCP), care stabilește plafonul pentru dimensiunea întreruptorului sau a siguranței. Cablul trebuie să fie dimensionat conform MCA; dispozitivul de supracurent trebuie să fie dimensionat între MCA și MOCP. Ambele valori sunt cerute de NEC 440.4(B) să fie marcate pe plăcuța de identificare a echipamentului. Utilizarea unui fir mai mic decât MCA - chiar dacă este protejat de un întrerupător de dimensiuni corecte - este o încălcare a codului și un pericol de incendiu deoarece conductorul nu poate suporta în siguranță sarcina continuă pe care o solicită echipamentul.

Intensitatea sârmei după ecartament: cupru și aluminiu

Ampacitatea - curentul continuu maxim pe care un conductor îl poate transporta fără a-și depăși temperatura nominală de izolație - este determinată de ecartamentul firului (AWG sau kcmil), materialul conductorului (cupru sau aluminiu), temperatura de izolație și metoda de instalare. Valorile de mai jos se bazează pe Tabelul NEC 310.12 pentru conductorii în conductă sau cablu la valori nominale de izolație de 60°C și 75°C într-un mediu ambiant de 30°C, care sunt cele mai comune condiții de instalare din lumea reală. Ampacitatea este redusă atunci când mai mulți conductori purtători de curent împart o conductă (reducerea se aplică la 4 sau mai mulți conductori), când temperatura ambiantă depășește 30°C sau când conductorii sunt grupați în aer liber.

Amperi maximi ale firului de calibru 10

Firul de cupru de 10 AWG are o putere nominală de 30A la 60°C și 35A la 75°C conform NEC Tabelul 310.12. În cablajul rezidențial - unde majoritatea dispozitivelor și terminațiilor sunt evaluate pentru 60°C - limita practică este de 30A, motiv pentru care 10 AWG este asociat cu întrerupătoare de 30A pentru circuitele de uscător electric, aparatele de aer condiționat cu geamuri mari și circuitele de ramură ale încărcătoarelor EV. Valoarea coloanei de 75°C se aplică numai atunci când toate terminațiile, dispozitivele și echipamentele de pe circuit sunt evaluate pentru 75°C, ceea ce este cazul în multe aplicații comerciale și industriale care utilizează întrerupătoare și panouri cu valori nominale de 75°C.

Amperi maximi pentru cablu de calibru 8

Firul de cupru de 8 AWG transportă 40A la 60°C și 50A la 75°C. Valoarea de 60°C guvernează instalațiile rezidențiale; 8 AWG este, prin urmare, minimul pentru un circuit de 40A și este folosit pentru circuitele de aparate mari și unele sub-panouri. La o valoare nominală de 75 °C, 8 AWG poate suporta sarcini de 50 A în cablarea comercială, unde terminațiile de 75 °C sunt confirmate în întregul circuit. Rețineți că firul de aluminiu de 8 AWG transportă 40A la 75°C - o dimensiune practică mai mică decât cuprul pentru aceeași amperitate, motiv pentru care aluminiul este mai puțin utilizat la acest ecartament în cablarea circuitelor de ramificație, în ciuda costului său mai mic pe picior.

Capacitate de cupru de 4 AWG

Cuprul 4 AWG este evaluat la 70A (60°C) și 85A (75°C). Este specificat în mod obișnuit pentru circuitele de alimentare 70A și 80A, alimentarea sub-panoului în adăugiri rezidențiale și circuitele de ramificație pentru echipamente comerciale mari de bucătărie. La 75°C, cuprul 4 AWG poate suporta din punct de vedere tehnic o sarcină de 85 A, deși coordonarea întreruptorului aterizează de obicei la 80 A ca următoarea dimensiune standard sub 85 A.

Dimensionarea firelor pentru aplicații comune de serviciu și de alimentare

Ce dimensiune de fir pentru un întrerupător de 50 de amperi?

Un circuit de 50A necesită 6 AWG cupru sau 4 AWG aluminiu la minim. NEC cere ca conductorii circuitului de ramificare să fie dimensionați nu mai puțin decât valoarea nominală a dispozitivului de supracurent pentru circuitele fără motor, non-HVAC - astfel încât întrerupătorul de 50A înseamnă un fir de 50A. La 75°C, cuprul 8 AWG ajunge la 50A, dar pentru că majoritatea terminalelor de recepție și panouri rezidențiale sunt evaluate la 60°C, coloana de 60°C guvernează și limita de 40A a 8 AWG este insuficientă. Folosiți cupru de 6 AWG cu un întrerupător de 50 A pentru circuite rezidențiale standard de 240 V, cum ar fi încărcătoare EV de nivel 2, căzi cu hidromasaj și sose.

Dimensiunea firului pentru service de 100 A

Pentru o intrare de serviciu rezidențială de 100 A sau un alimentator, 2 AWG cupru sau 1/0 AWG aluminiu este selecția standard. La 75°C, cuprul 2 AWG transportă 115A - o marjă suficientă peste 100A pentru serviciu. Conductoarelor de intrare de serviciu li se permite să utilizeze coloana de 75°C conform NEC 230.42, deoarece conexiunile de la utilitate și de la baza contorului sunt evaluate corespunzător. Opțiunea cupru este mai compactă, dar mai scumpă; aluminiul este alegerea rentabilă pentru perioade de service mai lungi și este materialul dominant pentru cablul de intrare pentru servicii rezidențiale în America de Nord.

Sârmă de aluminiu 1/0 pentru service de 100 amperi

Aluminiul 1/0 AWG este evaluat la 120A la 75°C , făcându-l dimensiunea standard a conductorului pentru aplicațiile de intrare și de alimentare de servicii rezidențiale de 100 A atunci când este utilizat aluminiu. Este specificat în cablul de intrare de serviciu (tip SEU sau SER) și în conducte trece de la baza contorului până la panoul principal. Folosirea de aluminiu 1/0 pentru serviciul de 100A este pe deplin conformă NEC la terminațiile de 75°C, care este standard la întreruptoarele principale și bazele contoarelor de utilitate. Conexiunile din aluminiu la această dimensiune necesită un compus antioxidant la toate terminațiile și urechi sau conectori cu clasificare din aluminiu - neutilizarea feroneriei cu clasificare din aluminiu este o cauză principală a supraîncălzirii la terminațiile conductorului din aluminiu.

Ampacitate de 1/0 cupru

Cuprul 1/0 AWG transportă 125A la 60°C și 150A la 75°C. Este folosit pentru alimentatoare de serviciu 125A și 150A, alimentare sub-panouri și circuite mari de ramificație comerciale. Pasul semnificativ de intensitate între 1/0 și 3/0 cupru (150A vs 200A la 75°C) face ca aceste două dimensiuni să fie selecția standard pentru aplicațiile de service 150A și, respectiv, 200A.

3/0 Intensitatea firului de cupru

Cuprul 3/0 AWG este evaluat la 165A (60°C) și 200A (75°C) , ceea ce îl face conductorul standard pentru aplicațiile de intrare în serviciul rezidențial și de alimentare principală de 200 A. Un panou principal de 200 A alimentat cu conducte de cupru 3/0 de la baza contorului este cea mai comună configurație pentru construcțiile rezidențiale noi din Statele Unite. Pentru serviciul de aluminiu de 200 A, de obicei este necesar 350 kcmil - semnificativ mai mare din punct de vedere fizic decât cuprul 3/0, ceea ce ilustrează de ce cuprul este preferat acolo unde umplerea conductelor sau spațiul de rutare fizic este limitat.

8/4 SOOW Ampacity cablu

SOOW este un tip de cablu de alimentare portabil — denumirea se descompune astfel: S (grad de serviciu, 600 V), O (manta exterioară rezistentă la ulei), O (izolație rezistentă la ulei), W (rezistent la intemperii și apă). Este un cablu portabil flexibil, multiconductor, utilizat pentru alimentare temporară, conexiuni de echipamente industriale, generatoare și distribuție de energie pentru scenă/eveniment. 8/4 SOOW înseamnă patru conductori, fiecare 8 AWG.

Ampacitatea cablurilor flexibile este guvernată de Tabelul NEC 400.5(A), care este separat de tabelele de intensitate a cablurilor fixe. Conductoarele de 8 AWG dintr-un cablu flexibil sunt evaluate la 40A per conductor conform Tabelului NEC 400.5(A)(1) pentru cabluri cu 4 sau mai puțini conductori purtători de curent. Într-un cablu SOOW de 8/4 utilizat pentru alimentarea trifazată (trei conductori fierbinți plus o masă), trei conductori transportă curent - în limita de 4 conductori - astfel încât ratingul de 40A se aplică fără derating. Cablul este de obicei terminat cu conectori cu blocare prin răsucire (NEMA L14-30 sau L15-50 pentru aplicații obișnuite cu generatoare și scenă) și este evaluat pentru serviciu de 40 A la 600 V.

Cablul SOOW nu trebuie folosit ca înlocuitor pentru cablajul fix al clădirii. Este evaluat pentru utilizare portabilă și temporară, iar articolul 400 NEC interzice utilizarea sa ca metodă de cablare permanentă. De asemenea, nu este evaluat pentru îngropare directă sau instalare în interiorul pereților.

Cablu proiectat pentru îngropare directă

Cablul de îngropare directă este special conceput pentru a fi instalat în subteran, fără conducte, în contact direct cu solul. Necesită o manta și un sistem de izolare care să reziste la pătrunderea umezelii, a substanțelor chimice din sol, a presiunii pământului și a ciclului de temperatură, fără a se degrada pe o durată de viață de 25-40 de ani. Tipurile standard de cabluri de interior - cablu NM-B (Romex), THHN sau SOOW - nu sunt evaluate pentru îngropare directă și se vor defecta rapid când sunt îngropate.

Principalele tipuri de cabluri de îngropare directă recunoscute de NEC includ:

• UF-B (alimentator subteran și cablu de circuit ramificat): Standardul de înmormântare directă rezidențială. Conductoarele sunt izolate individual și încapsulate într-o manta solidă din PVC care umple interstițiile dintre conductori, oferind rezistență la umiditate pe toată secțiunea transversală a cablului. UF-B este evaluat pentru 60°C în condiții umede și necesită o adâncime minimă de îngropare de 24 de inchi pentru îngropare directă sau de 12 inchi când este protejat cu GFCI, conform tabelului NEC 300.5.
• USE-2 (Intrare subterană de serviciu): Evaluat pentru înmormântare directă și aplicații de intrare în serviciu. Conductoarele USE-2 sunt rezistente la lumina soarelui și sunt evaluate la 90°C în condiții umede sau uscate, făcându-le potrivite pentru cablarea sistemului fotovoltaic și traseele laterale de serviciu de la transformatorul de utilitate la baza contorului.
• THWN-2 / XHHW-2 în conductă: Pentru alimentarea subterană cu o intensitate mai mare, conductorii individuali cu clasificare pentru locație umedă sunt trase prin conducta PVC Schedule 40 sau Schedule 80 - conducta servește ca protecție mecanică, iar adâncimea minimă de îngropare a conductei în șanț este mai mică (18 inchi pentru conducta PVC conform tabelului NEC 300.5) decât cablul de îngropare directă.
• Cablu pentru tavă cu îngropare directă (TC-ER): Folosit în aplicații industriale și de utilități pentru circuite de putere și control multiconductoare îngropate fără conducte la scari mai mari.

Indiferent de tipul de cablu, instalațiile de îngropare directă ar trebui să includă o bandă de avertizare îngropată la 12 inchi deasupra cablului pentru a alerta viitoarele excavatoare și toate îmbinările trebuie făcute în cutii de joncțiune accesibile sau cu kituri de îmbinare umplute cu gel, impermeabile, clasificate pentru îngropare directă - piulițele standard de sârmă și banda electrică nu sunt rezistente la umiditate și se vor eșua în subteran.

Cablul Riser vs Plenul: Care este diferența?

Riserul și plenumul sunt clasificări de rezistență la foc pentru comunicații și cabluri de joasă tensiune - nu cablul de alimentare electrică - care guvernează unde pot fi instalate anumite tipuri de cabluri, în funcție de modul în care se comportă la incendiul unei clădiri. Evaluările există deoarece compușii de îmbinare a cablurilor și de izolație, atunci când ard, pot elibera gaze toxice și pot răspândi flăcările prin căile de aer ale clădirii. NEC (Articolul 800 pentru comunicații, Articolele 770 și 820 pentru fibră și coaxial) și codurile de construcție impun ratinguri specifice pentru cabluri pentru anumite locații.

Cablu Plenum (CMP)

Un plenum este orice spațiu folosit pentru circulația aerului în sistemul HVAC al unei clădiri - inclusiv spațiul de aer deasupra tavanelor suspendate (atunci când este folosit ca plenuri de aer retur) și podelele de acces ridicate utilizate pentru distribuția aerului condiționat. Cablu clasificat pentru Plenum (marcat CMP pentru Communications Multipurpose Plenum) trebuie să îndeplinească cele mai stricte standarde de rezistență la foc și generare de fum: UL 910 (testul Steiner Tunnel), care măsoară atât răspândirea flăcării, cât și densitatea fumului. Mantele pentru cabluri Plenum sunt de obicei realizate din compuși ignifugă, cu emisii reduse de fum, cum ar fi etilen propilenă fluorurată (FEP) sau PVC special formulat. Cablul Plenum este cerut de cod în orice cablu care trece prin spațiile de aer plen. Este cel mai scump nivel de evaluare a cablurilor.

Cablu de ridicare (CMR)

Cablu cu grad de ridicare (CMR) este testat conform UL 1666 (Testul de flacără de ridicare), care evaluează capacitatea cablului de a rezista la propagarea flăcării pe verticală între podele - preocuparea critică într-un puț, casa scărilor sau conducte care trece prin ansambluri de podea. Cablul de ridicare trebuie să se autostingă și să nu transporte flacăra de la un etaj la altul, dar nu trebuie să îndeplinească cerințele de densitate scăzută a fumului ale cablului plenum. Cablul de ridicare folosește PVC standard sau jachete similare și costă mai puțin decât plenumul. Este potrivit pentru cursele verticale în conducte sau jgheaburi care trec prin podele, dar nu intră în spațiile de aer plen.

Ierarhia de substituție

Regulile de înlocuire a evaluării cablurilor NEC urmează o ierarhie strictă: Plenum (CMP) poate înlocui cablul de ridicare (CMR), de uz general (CM) sau de utilizare limitată (CMX) în orice locație . Riserul poate înlocui cablul de uz general sau de utilizare limitată. Cablul de uz general nu poate fi utilizat în spații de ridicare sau plenum. Acest lucru înseamnă că un instalator poate folosi întotdeauna un cablu cu rating mai mare în loc de unul cu rating mai mic, dar niciodată invers. Implicația practică: o clădire cablată în întregime cu un cablu clasificat pentru plenum este pe deplin conformă cu codul peste tot, dar la un cost de material semnificativ mai mare decât utilizarea coloanei în puțuri și a plenumului numai în spațiile de tratare a aerului.