Kapacita, dimenzování a typy kabelů: Referenční a praktická příručka NEC

Co je minimální proudová kapacita obvodu?

Minimální ampacity obvodu (MCA) je minimální proudová zatížitelnost, kterou musí mít vedení obvodu pro bezpečné napájení konkrétního zařízení. Je to vypočítaná hodnota – nikoli provozní proud zařízení –, která zohledňuje požadavky na nepřetržité zatížení, charakteristiky zapínání motoru a bezpečnostní rezervy nařízené kódem. Ve Spojených státech článek 440 National Electrical Code (NEC) upravuje výpočty MCA pro motorem poháněná zařízení, jako jsou HVAC jednotky, kompresory a chladicí systémy.

Standardní vzorec NEC pro MCA na zařízení s motorovým kompresorem je: MCA = 1,25 × (největší motor FLA) součet všech ostatních zátěží v okruhu . Například klimatizační zařízení s výkresem kompresoru 14A a motorem ventilátoru výkresem 3A by mělo MCA (1,25 × 14) 3 = 20,5A . Napájecí vodiče musí být dimenzovány tak, aby přenesly alespoň 20,5 A – což znamená minimálně 12 AWG mědi za standardních podmínek NEC Tabulka 310.12, ačkoli většina instalačních techniků by zvolila 10 AWG, aby také splnily požadavek na maximální nadproudovou ochranu na stejném typovém štítku.

MCA se liší od jmenovité hodnoty maximální nadproudové ochrany (MOCP), která nastavuje strop velikosti jističe nebo pojistky. Vodič musí být dimenzován podle MCA; nadproudové zařízení musí být dimenzováno mezi MCA a MOCP. Podle NEC 440.4(B) musí být obě hodnoty vyznačeny na štítku zařízení. Použití drátu menšího než MCA – i když je chráněno správně dimenzovaným jističem – je porušením kódu a nebezpečím požáru protože vodič nemůže bezpečně unést trvalé zatížení, které zařízení vyžaduje.

Propustnost drátu podle měřidla: měď a hliník

Ampacita – maximální trvalý proud, který může vodič přenášet, aniž by překročila jeho izolační teplotní jmenovité hodnoty – je určena tloušťkou vodiče (AWG nebo kcmil), materiálem vodiče (měď nebo hliník), jmenovitou teplotou izolace a způsobem instalace. Níže uvedené hodnoty jsou založeny na NEC tabulce 310.12 pro vodiče v trubkách nebo kabelech při izolačních hodnotách 60 °C a 75 °C v prostředí s teplotou 30 °C, což jsou nejběžnější podmínky instalace v reálném světě. Proud se sníží, když více vodičů s proudem sdílí vedení (snížení se vztahuje na 4 nebo více vodičů), když okolní teplota překročí 30 °C nebo když jsou vodiče svázány ve volném vzduchu.

10 Gauge Wire Max Amps

Měděný drát 10 AWG má jmenovitou kapacitu 30A při 60°C a 35A při 75°C podle tabulky NEC 310.12. V bytové elektroinstalaci – kde je většina zařízení a koncovek dimenzována na 60 °C – je praktický limit 30 A, a proto je 10 AWG spárováno s 30A jističi pro elektrické obvody vysoušeče, klimatizace velkých oken a odbočné obvody nabíječky EV. Hodnota sloupce 75 °C platí pouze v případě, že jsou všechna zakončení, zařízení a zařízení v okruhu dimenzována na 75 °C, což je případ mnoha komerčních a průmyslových aplikací používajících jističe a panely s jmenovitým teplotním rozdílem 75 °C.

Maximální ampér pro 8 Gauge drát

8 AWG měděný drát přenáší 40A při 60°C a 50A při 75°C. Hodnota 60°C platí pro obytné instalace; 8 AWG je tedy minimum pro obvod 40A a používá se pro obvody velkých spotřebičů a některé dílčí panely. Při jmenovité teplotě 75°C může 8 AWG podporovat zátěže 50A v komerční elektroinstalaci, kde je potvrzeno ukončení 75°C v celém obvodu. Všimněte si, že hliníkový drát 8 AWG přenáší 40 A při 75 °C – jedna praktická velikost měřidla menší než měď při stejné kapacitě, což je důvod, proč se hliník u tohoto měřidla v kabeláži odboček méně běžně používá, a to i přes jeho nižší cenu na stopu.

Kapacita 4 AWG měď

4 AWG měď je dimenzována na 70A (60°C) a 85A (75°C). Běžně se specifikuje pro napájecí obvody 70A a 80A, napájení dílčího panelu v obytných doplňcích a odbočné obvody pro velká komerční kuchyňská zařízení. Při 75 °C může měď 4 AWG technicky podporovat zátěž 85 A, ačkoli koordinace jističů obvykle přistane na 80 A jako další standardní velikost pod 85 A.

Dimenzování vodičů pro běžné služby a aplikace podavačů

Jaká velikost drátu pro 50ampérový jistič?

Vyžaduje obvod 50A 6 AWG měď nebo 4 AWG hliník minimálně. NEC vyžaduje, aby vodiče odbočných obvodů byly dimenzovány minimálně na hodnotu nadproudového zařízení pro nemotorové obvody bez HVAC – takže 50A jistič znamená vodič s jmenovitým proudem 50A. Při 75 °C dosahuje měď 8 AWG 50 A, ale protože většina rezidenčních zásuvek a zakončení panelů je dimenzována na 60 °C, řídí se sloupec 60 °C a limit 40 A 8 AWG je nedostatečný. Použijte měď 6 AWG s 50A jističem pro standardní obytné 240V obvody, jako jsou nabíječky EV Level 2, vířivky a sporáky.

Velikost vodiče pro službu 100 A

Pro 100A domovní servisní vchod nebo přivaděč, 2 AWG měď nebo 1/0 AWG hliník je standardní výběr. Při 75 °C přenáší měď 2 AWG proud 115 A – dostatečná rezerva nad 100 A pro službu. Servisní vstupní vodiče mohou používat sloup 75°C podle NEC 230.42, protože přípojky na straně rozvodné sítě a základny elektroměru jsou podle toho dimenzovány. Měděná varianta je kompaktnější, ale dražší; hliník je nákladově efektivní volbou pro delší servisní provozy a je dominantním materiálem pro domovní servisní kabely v Severní Americe.

1/0 hliníkový drát pro provoz 100 A

Hliník 1/0 AWG je dimenzován na 120 A při 75 °C , což z něj činí standardní velikost vodiče pro 100A domovní servisní vstupní a napájecí aplikace při použití hliníku. Je specifikován v servisním vstupním kabelu (typ SEU nebo SER) a v potrubí vede od základny elektroměru k hlavnímu panelu. Použití 1/0 hliníku pro provoz 100A je plně v souladu s NEC při 75°C zakončeních, což je standardní u hlavních jističů a patic elektroměrů. Hliníkové spoje této velikosti vyžadují antioxidační sloučeninu na všech zakončeních a hliníkové očka nebo konektory – nepoužití hliníkového hardwaru je hlavní příčinou přehřátí u zakončení hliníkových vodičů.

Ampacita 1/0 mědi

1/0 AWG měď přenáší 125A při 60°C a 150A při 75°C. Používá se pro servisní napáječe 125A a 150A, podpanelové napájení a velké komerční větvené okruhy. Významný krok ampacity mezi 1/0 a 3/0 mědi (150A vs 200A při 75°C) činí z těchto dvou velikostí standardní výběr pro servisní aplikace 150A a 200A.

3/0 Kapacita měděného drátu

3/0 AWG měď je dimenzována na 165A (60°C) a 200A (75°C) , což z něj činí standardní vodič pro 200A domovní servisní vchody a aplikace hlavního napáječe. Hlavní panel 200A napájený 3/0 mědí v potrubí ze základny elektroměru je nejběžnější konfigurací pro novou bytovou výstavbu ve Spojených státech. Pro 200A hliníkové vedení je obvykle vyžadováno 350 kcmil – fyzicky podstatně větší než 3/0 měď, což ilustruje, proč je měď preferována tam, kde je omezený prostor pro plnění potrubí nebo fyzické vedení.

Kapacita kabelu 8/4 SOOW

SOOW je typ přenosného napájecího kabelu — označení se dělí na: S (provozní třída, 600 V), O (vnější plášť odolný vůči oleji), O (izolace odolná vůči oleji), W (odolný povětrnostním vlivům a vodě). Jedná se o flexibilní, vícevodičový přenosný kabel používaný pro dočasné napájení, připojení průmyslových zařízení, generátory a distribuci napájení na jevišti/eventech. 8/4 SOOW znamená čtyři vodiče, každý 8 AWG.

Kapacita ohebných kabelů se řídí tabulkou NEC 400.5(A), která je oddělená od tabulek kapacity pro pevné kabely. 8 vodičů AWG v ohebném kabelu má jmenovitý proud 40 A na vodič podle tabulky NEC 400.5(A)(1) pro šňůry se 4 nebo méně vodiči s proudem. V 8/4 SOOW kabelu používaném pro třífázové napájení (tři horké vodiče plus jeden zemnící) vedou tři vodiče proud – v rámci limitu 4 vodičů – takže platí jmenovitý proud 40 A bez snížení. Šňůra je typicky zakončena otočnými konektory (NEMA L14-30 nebo L15-50 pro běžné generátorové a pódiové aplikace) a dimenzována pro provoz 40 A při 600 V.

Šňůra SOOW by neměla být používána jako náhrada za pevnou elektroinstalaci budovy. Je určen pro přenosné a dočasné použití a článek NEC 400 zakazuje jeho použití jako trvalého způsobu zapojení. Také není určen pro přímé zakopání nebo instalaci do zdí.

Kabel určený pro přímé zakopání

Kabel pro přímé zakopávání je speciálně navržen tak, aby byl instalován pod zemí bez vedení, v přímém kontaktu s půdou. Vyžaduje plášť a izolační systém, který odolává pronikání vlhkosti, půdním chemikáliím, zemnímu tlaku a teplotním cyklům, aniž by došlo k jejich degradaci po dobu 25–40 let životnosti. Standardní typy vnitřních kabelů – NM-B (Romex), THHN nebo SOOW kabel – nejsou určeny pro přímé zakopání a při zakopání rychle selžou.

Mezi primární typy kabelů pro přímé zakopávání uznávané NEC patří:

• UF-B (podzemní napáječ a kabel odbočky): Rezidenční přímý pohřební standard. Vodiče jsou jednotlivě izolované a zapouzdřené v pevném PVC plášti, který vyplňuje mezery mezi vodiči a zajišťuje odolnost vůči vlhkosti v celém průřezu kabelu. UF-B je dimenzován na 60 °C ve vlhkých podmínkách a vyžaduje minimální hloubku pohřbu 24 palců pro přímé zakopání nebo 12 palců, pokud je chráněno GFCI podle tabulky NEC 300.5.
• USE-2 (vstup do podzemních služeb): Určeno pro přímé pohřební a servisní aplikace. Vodiče USE-2 jsou odolné proti slunečnímu záření a jsou dimenzovány na 90 °C za mokra i za sucha, díky čemuž jsou vhodné pro elektroinstalaci fotovoltaického systému a servisní postranní vedení od síťového transformátoru k základně elektroměru.
• THWN-2 / XHHW-2 v potrubí: U podzemních napáječů o větší kapacitě jsou jednotlivé vodiče se jmenovitými hodnotami pro mokré umístění protaženy potrubím PVC Schedule 40 nebo Schedule 80 – potrubí slouží jako mechanická ochrana a minimální hloubka zasypání potrubí ve výkopu je mělčí (18 palců pro potrubí z PVC podle tabulky NEC 300.5) než kabel s přímým zakopáním.
• Kabel podnosu pro přímé uložení (TC-ER): Používá se v průmyslových a užitkových aplikacích pro vícevodičové napájecí a řídicí obvody uložené bez vedení ve větších měřítcích.

Bez ohledu na typ kabelu by instalace pro přímé zakopávání měla obsahovat výstražnou pásku zakopanou 12 palců nad kabelem, aby upozornila budoucí rypadla, a všechny spoje musí být provedeny v přístupných spojovacích krabicích nebo pomocí gelem naplněných vodotěsných spojovacích souprav určených pro přímé zakopání – standardní drátěné matice a elektrická páska nejsou odolné proti vlhkosti a pod zemí selžou.

Stoupačka vs plénum Cable: Jaký je rozdíl?

Stoupačka a přetlaková komora jsou hodnoty požární odolnosti pro komunikační a nízkonapěťové kabely – nikoli elektrické napájecí kabely – které určují, kde lze instalovat konkrétní typy kabelů na základě jejich chování při požáru budovy. Hodnocení existují, protože směsi pláště kabelů a izolace mohou při hoření uvolňovat toxické plyny a šířit plameny vzduchovými cestami budov. NEC (článek 800 pro komunikace, články 770 a 820 pro optické a koaxiální kabely) a stavební předpisy nařizují konkrétní hodnocení kabelů pro konkrétní místa.

Plenum Cable (CMP)

Přetlaková komora je jakýkoli prostor používaný pro cirkulaci vzduchu v systému HVAC budovy – včetně vzduchového prostoru nad sníženými stropy (při použití jako přetlakové komory) a zvýšených přístupových podlah používaných pro distribuci klimatizovaného vzduchu. Kabel s hodnocením Plenum (označený CMP pro Communications Multipurpose Plenum) musí splňovat nejpřísnější normy požární odolnosti a tvorby kouře: UL 910 (test Steiner Tunnel), který měří jak šíření plamene, tak hustotu kouře. Přetlakové kabelové pláště jsou obvykle vyrobeny z nízkokouřových, nehořlavých sloučenin, jako je fluorovaný etylen propylen (FEP) nebo speciálně upravené PVC. Přetlakový kabel je vyžadován kódem v každém kabelovém vedení přes vzduchové prostory. Jedná se o nejdražší úroveň hodnocení kabelů.

Stoupací kabel (CMR)

Riser-hodnocený kabel (CMR) je testován podle UL 1666 (test stoupacího plamene), který hodnotí schopnost kabelu odolávat vertikálnímu šíření plamene mezi podlahami – kritický problém v šachtě, schodišti nebo vedení, které prochází podlahovými sestavami. Stoupací kabel musí být samozhášecí a nesmí přenášet plameny z jednoho patra do druhého, ale nemusí splňovat požadavky na nízkou hustotu kouře pro přetlakový kabel. Stoupací kabel používá standardní PVC nebo podobné pláště a stojí méně než plénum. Je vhodný pro vertikální vedení v potrubních nebo kabelových žlabech, které procházejí podlahami, ale nevstupují do vzduchových prostorů.

Substituční hierarchie

Pravidla náhrady kabelů NEC se řídí přísnou hierarchií: Plenum (CMP) může nahradit stoupací kabel (CMR), kabel pro všeobecné použití (CM) nebo kabel s omezeným použitím (CMX) na jakémkoli místě . Stoupačka může nahradit kabel pro všeobecné použití nebo kabel pro omezené použití. Kabel pro všeobecné použití nelze použít ve stoupacích nebo přetlakových prostorech. To znamená, že instalační technik může vždy použít kabel vyšší třídy místo kabelu nižší třídy, ale nikdy naopak. Praktický důsledek: budova propojená výhradně kabelem pro přetlakovou komoru je všude plně v souladu s předpisy, ale za podstatně vyšší materiálové náklady než použití stoupačky v šachtách a přetlakové komory pouze ve vzduchotechnických prostorech.