Velikost a amplituda vodiče: Jak číst grafy amplitudy a vybrat správný kabel

Technik údržby přepojuje 7,5 kW motor na balicí lince. Motor odebírá 15,5 A při plném zatížení a někdo navrhuje táhnout měď 14 AWG, aby se ušetřily náklady. Funguje to v čistém, chladném vedení s jedním kabelem, ale tento kabel musí urazit 60 metrů ocelovým potrubím sdíleným s dalšími třemi vodiči pod napětím v závodě, který v létě pravidelně setrvává nad 40 °C. Za těchto podmínek, 14 AWG je přinejlepším marginální a v závislosti na hodnocení izolace není v souladu s předpisy .

Velikost vodiče a proudová kapacita se proto musí odečítat společně, nikoli jako jediné číslo na grafu. Měřidlo definuje fyzickou velikost vodiče; ampacity definuje, kolik proudu může bezpečně přenášet v konkrétní instalaci. Zde je uvedeno, na čem závisí zatížitelnost, jak číst grafy zatížitelnosti, aniž byste se mýlili, a co specifikovat při nákupu kabelu pro skutečný obvod.

Ampacita je teplotní limit, nikoli vlastnost vodiče

Ampacita je maximální proud v ampérech, který může vodič nepřetržitě nést za podmínek použití, aniž by překročil svou teplotní třídu. Dvě části této definice jsou přehlíženy. "Nepřetržitě" znamená hodinu po hodině, nejen na několik sekund po spuštění motoru. „Za podmínek použití“ znamená, že na odpovědi se podílí teplota okolí, seskupení, kryt a ukončení.

Fyzika je jednoduchá: teplo generované ve vodiči je úměrné druhé mocnině proudu (I ² R ztráta). Měď a hliník to teplo tolerují, ale izolace kolem nich ne. Izolace z PVC je typicky dimenzována na 60 °C nebo 75 °C, XLPE 90 °C a silikonová pryž 150 °C nebo 180 °C ve specializovaných kabelech. Když izolace dosáhne své jmenovité teploty, vodič dosáhl své kapacity.

Jak číst tabulku velikosti a ampacity vodičů

Velikosti vodičů v Severní Americe se řídí systémem American Wire Gauge (AWG), kde menší číslo znamená tlustší vodič. Každé tři kroky měřidla přibližně zdvojnásobí nebo zmenší plochu průřezu, takže 10 AWG má zhruba dvojnásobek plochy 13 AWG.

Většina diagramů zatížitelnosti pro práci v Severní Americe je založena na tabulce NEC 310.16, která uvádí povolené proudové zatížení při třech hodnotách izolačních teplot: 60 °C, 75 °C a 90 °C. Stejný fyzický drát se objeví třikrát, protože limit určuje izolace, ne měď .

Hvězdičky označují pravidlo malého vodiče v NEC 240.4(D): 14 AWG je omezeno na 15 A nadproudové zařízení, 12 AWG do 20 A a 10 AWG do 30 A bez ohledu na hodnotu izolace. Vodič 12 AWG s izolací 90 °C může přenášet 30 A podle tabulky, ale kód jej stále považuje za vodič 20 A pro většinu obvodů.

Pět proměnných, které mění amplitudu daného měřidla

Pro každou jednotlivou velikost drátu můžete najít velkorysé hodnocení a konzervativní. Rozdíl spočívá v tom, jak dobře vodič odvádí teplo.

1. Teplotní třída izolace

Termosetové izolace, jako je XLPE a silikonová pryž, přežívají vyšší trvalé teploty než termoplastické PVC, což umožňuje vyšší proud pro stejný průřez. Ale záleží také na koncovkách: pokud jsou oka dimenzována na 60 °C nebo 75 °C, musíte použít sloupek 60 °C nebo 75 °C, i když je izolace kabelu dimenzována na 90 °C. Vysokoteplotní kabel může přenášet mnohem více proudu, ale pouze v případě, že každé spojení v obvodu je certifikováno pro tuto teplotu.

2. Okolní teplota a svazek vodičů

Tabulky amplitudy předpokládají okolní teplotu 30 °C. Ve strojovně při 45°C již vodič začíná blíže k hranici izolace, takže povolený proud klesá. Korekční faktory NEC násobí tabulkovou hodnotu faktorem, který se zmenšuje se stoupajícím okolním prostředím.

Sdružování má podobný účinek. Když čtyři až šest vodičů s proudem sdílí jedno vedení nebo zásobník, ohřívají se navzájem a standardní faktor nastavení je 0,80. Se sedmi až devíti vodiči klesne na 0,70 a s deseti až dvaceti na 0,50. Kabel, který vypadá správně dimenzovaný jako dvouvodičový napáječ, může být v přeplněném kabelovém nosiči poddimenzován.

3. Měděné versus hliníkové vodiče

Pro stejné měřidlo má hliník zhruba 61 procent vodivosti mědi, takže k dosažení stejné ampacity je potřeba větší průřez. V praxi je hliník asi o dvě velikosti AWG větší: hliník 6 AWG při 75 °C má jmenovitý proud 50 A, stejně jako měď 8 AWG při 75 °C. Hliník je lehčí a často levnější, ale vyžaduje antioxidační pastu na koncovkách, patky určené pro hliník a pečlivou pozornost k jeho vyšší tepelné roztažnosti. Detaily za sebou srovnání ampacity mědi a hliníku podle norem NEC vysvětlete, proč pravidlo o dvou velikostech je nejrychlejším způsobem, jak odhalit nesoulad.

4. Pokles napětí při dlouhých jízdách

Ampacita chrání kabel před přehřátím; pokles napětí chrání zátěž před nedostatečným výkonem. Obvyklé doporučené limity jsou 3 procenta pro odbočný okruh a 5 procent pro kombinaci odbočka a napáječ. U jednofázového obvodu se úbytek napětí rovná 2násobku jednosměrné délky krát proud krát odpor vodiče na 1000 stop, děleno 1000. Třífázové obvody používají 1,732 místo 2. Když je běh dlouhý, musí být vodič často zvětšen nad rámec požadavku na proudovou kapacitu. Vztah mezi dodávaným napětím a proudem zátěže je popsán v našem článku revize vstupního versus výstupního napětí kabelových efektů a oprav .

Zpracovaný příklad: Dimenzování měděného drátu pro zátěž 30 A

Vezměte nepřetržitou zátěž 30 A napájenou jednofázovým obvodem 240 V s jednosměrným chodem 40 m (asi 131 stop). Čtyři vodiče s proudem sdílejí jednu trubku, okolní teplota je 40 °C a izolace kabelu je dimenzována na 90 °C.

Začněte od sloupce 90°C v tabulce ampacity. Vodič 10 AWG má základní jmenovitý proud 40 A. Při použití korekce 0,91 okolí pro 40 °C a úpravy 0,80 pro čtyři vodiče dostaneme 40 × 0,91 × 0,80 = 29,1 A, což je pod zátěží 30 A. Vodič 8 AWG se základním jmenovitým proudem 55 A dává 55 × 0,91 × 0,80 = 40,0 A, pohodlně nad zátěží.

Kontrola poklesu napětí pro vodič 8 AWG používá odpor asi 0,78 ohmů na 1000 stop při 75 °C. Jednofázový úbytek napětí je 2 × 131 × 30 × 0,78 / 1000 = 6,1 V, což je 2,5 procenta z 240 V a v normálním limitu 3 procent. Pokud by vzdálenost byla 100 m místo 40 m, pokles napětí by dosáhl asi 6,4 procenta a správná volba by se posunula na 6 AWG, i když výpočet ampacity již prošel.

Výběr průmyslových kabelů: Kde se ampacity komplikuje

U pevných elektroinstalací v budovách jsou klíčovými otázkami velikost vodiče, izolační hodnota a způsob instalace. V průmyslových aplikacích a aplikacích pohyblivých zařízení se objevují další tři problémy: harmonické, nepřetržité ohýbání a pracovní cyklus.

Kabely VFD: proud není čistá sinusovka

Měnič s proměnnou frekvencí (VFD) poskytuje výstup modulovaný šířkou pulzu, který obsahuje harmonické složky. Harmonické zvyšují RMS ohřev vodiče, i když základní proud motoru vypadá rozumně, a rychlé napěťové hrany namáhají izolaci. U výstupních obvodů měniče je obvyklou odpovědí stíněný kabel se symetrickým zemním uspořádáním a kapacita by měla zahrnovat rezervu pro dodatečné vytápění. Praktické požadavky uvedené v našem průvodce požadavky na kabel VFD pro stíněné flexibilní vedení měniče stojí za to zkontrolovat, než dokončíte velikost. Pro novou instalaci měniče s izolací XLPE VFD flexibilní kabel se stíněním z měděného opletení kombinuje odolnost 90 °C s nepřetržitým stíněním EMI v jedné sestavě.

BPYJVRP XLPE izolovaný PVC opláštěný mědí opletený stíněný VFD flexibilní kabel S Jako dodavatelé a společnost BPYJVRP XLPE izolované PVC opláštěné mědí opletené stíněné VFD flexibilní kabely a společnost v Číně, Junshuai nabízí velkoobchodní... Zobrazit produkt →

Vlečný řetěz a průběžné ohebné kabely

Životnost v ohybu je určena pramenem, geometrií vodiče a materiálem pláště, nikoli ampacitou. Oba se však v praxi vzájemně ovlivňují. V kabelovém nosiči jsou vodiče obvykle svázány a uzavřeny, takže faktor 0,80 pro čtyři až šest vodičů, nebo hůře pro větší svazky, musí být aplikován na každé jádro. Jemné prameny, které se dobře ohýbají, jsou při stejném průřezu mírně teplejší, protože vzduchové mezery mezi prameny snižují účinnou vodivou plochu, i když rozdíl je dostatečně malý na to, aby zůstaly platné standardní tabulky ampacity. Plášť musí stále odolávat okolnímu prostředí, ať už PUR kvůli odolnosti vůči oleji nebo TPU kvůli oděru, zatímco měď běží na snížené hodnotě.

Svařovací kabely: pracovní cyklus mění výpočet

Svařovací vodiče ilustrují, proč na „podmínkách použití“ záleží. Svařovací kabel je navržen pro nízkonapěťový vysokoproudý provoz s omezeným pracovním cyklem, takže je dimenzován pomocí přerušovaných hodnot spíše než trvalého proudění. Jeho extra jemné prameny a pružný gumový plášť usnadňují navíjení a přetahování po dílně. A gumový svařovací kabel s vysokou pevností pravého průřezu vede proud svářeče bez přehřátí, ale stejný kabel by nebyl platnou volbou pro 24hodinový nepřetržitý napájecí obvod dimenzovaný na průběžné sloupce.

YH dodavatelé vysoce pevných pryžových svařovacích kabelů, velkoobchodní společnost - Jiangsu Jun Jako dodavatelé a společnost YH vysokopevnostních gumových svařovacích kabelů v Číně nabízí Junshuai velkoobchodní vysokopevnostní gumové svařovací kabely onli... Zobrazit produkt →

Co specifikovat při nákupu kabelu

Když požadujete cenovou nabídku, nestačí pouze číslo měřidla. Dodavatel potřebuje znát izolační a plášťové materiály, teplotní třídu, počet vodičů s proudem, okolní teplotu, způsob instalace a zda obvod běží nepřetržitě nebo přerušovaně. Teprve poté lze ověřit ampacitu podle správné tabulky.

U zařízení vyváženého do Severní Ameriky umožňuje certifikace UL hodnocení ověřit při kontrole. A Severoamerický napájecí kabel s certifikací UL s vytištěným teplotním hodnocením umožňuje elektroinspektorovi potvrdit, že velikost vodiče odpovídá ochraně obvodu. Pro dynamické aplikace platí stejná logika bez ohledu na to, zda jde o kabel typu s vlečným řetězem, navíjecí kabel nebo plochý kabel: v datovém listu by měla být uvedena kapacita za provozních podmínek, nikoli pouze průřez.

UL2586 UL Certified North American Power Wire Suppliers, Wholesale Company - Jia Jako UL2586 UL Certified North American Power Wire Suppliers and Company v Číně, Junshuai nabízí velkoobchodní UL Certified North American Pow... Zobrazit produkt →

Spolehlivý způsob, jak dimenzovat jakýkoli obvod, je pracovat pozpátku od zátěže. Přečtěte si proud při plném zatížení, vyberte velikost vodiče a hodnotu izolace, aplikujte korekce okolí a svazku, zkontrolujte pokles napětí na skutečnou vzdálenost a ověřte, že nadproudová ochrana odpovídá pravidlům pro malé vodiče. Tento proces trvá méně než deset minut a vyhne se drahé a potenciálně nebezpečné chybě považovat číslo měřidla za aktuální hodnocení .