في هذه الصفحة
نسبة ملء القناة هي إجمالي مساحة المقطع العرضي للموصلات والكابلات داخل مجرى التمديدات مقسومة على مساحة المقطع العرضي الداخلي للمجرى، مضروبة في 100. بموجب إطار العمل الشائع للفصل التاسع من الكود الكهربائي الوطني (NEC)، فإن الحد الأقصى الطبيعي للملء هو 53% لموصل أو كابل واحد، و31% لاثنين، و40% لأكثر من اثنين. يمكن استخدام حد 60% لحلمة (nipple) القناة أو الأنبوب التي لا يتجاوز طولها 24 بوصة. تحقق دائماً من إصدار NEC المعتمد من قبل السلطة المختصة (AHJ) والملاحظات التي تنطبق على التركيب.
الحساب في حد ذاته بسيط. تأتي معظم الأخطاء من اختيار المساحة الخاطئة: استخدام مساحة النحاس للموصل بدلاً من مساحة الموصل المعزول، أو استخدام الحجم التجاري الاسمي للقناة كقطر داخلي لها، أو استخدام قطر كابل عام بدلاً من القطر الخارجي (OD) الدقيق الخاص بالشركة المصنعة.
معادلة ملء القناة
لكابل أو موصل دائري بقطر خارجي d:
A = π × d² ÷ 4لمجموعات متعددة من الموصلات أو الكابلات:
A_total = Σ(n × A_item)نسبة ملء القناة هي:
نسبة الملء % = A_total ÷ A_conduit × 100أين:
| رمز | المعنى | الاستخدام |
|---|---|---|
d |
القطر الخارجي النهائي | يُستخدم للكابل الدائري المكتمل عندما توفر الشركة المصنعة القطر الخارجي (OD) |
A_item |
مساحة موصل أو كابل واحد | استخدم جدول الكود المعمول به أو احسب من القطر الخارجي (OD) المعتمد |
n |
كمية ذلك الموصل أو الكابل | قم بحساب كل عنصر يشغل مسار الكابلات فعلياً |
A_total |
مجموع كل المساحات المشغولة | أضف كل موصل ومجموعة كابلات |
A_conduit |
المساحة الداخلية الكلية لمسار الكابلات | استخدم القيمة الخاصة بنوع مسار الكابلات والمقاس التجاري الدقيق |
حافظ على جميع الأبعاد بنفس الوحدة. إذا كان القطر بالبوصة، تكون المساحة الناتجة بالبوصة المربعة. وإذا كان القطر بالمليمتر، تكون المساحة بالمليمتر المربع. ونظراً لأن نسبة الملء هي نسبة وتناسب، فإن أي نظام وحدات يعمل طالما تم استخدامه بشكل متسق.
حدود ملء المواسير وفقاً لـ NEC
يحدد الجدول 1 من الفصل 9 في NEC نسب الحدود المألوفة المستخدمة في الولايات المتحدة. وهي تنطبق على مساحة المقطع العرضي الداخلي للمسار الكهربائي، وليس على رقم مقاسه التجاري الاسمي.
| محتويات أو حالة المسار الكهربائي | مرجع الحد الأقصى للملء |
|---|---|
| موصل أو كابل واحد | 53% |
| موصلان أو كابلان | 31% |
| أكثر من موصلين أو كابلين | 40% |
| وصلة ربط (nipple) مطابقة لا يتجاوز طولها 24 in | 60% |
هذه الأرقام ليست قواعد دولية عالمية. يجب على المشاريع التي تقع خارج إطار NEC استخدام قواعد التمديدات الوطنية المعمول بها، ومواصفات المشروع، ومتطلبات السلطة المحلية. حتى في مشاريع NEC، تحقق من جميع ملاحظات الفصل 9 المعمول بها والمادة التي تحكم مسار الكابلات المختار.
يتم التعامل مع الكابل متعدد الموصلات، أو كابل الألياف الضوئية، أو السلك المرن بشكل عام كموصل واحد لأغراض نسبة الملء. بالنسبة للكابل البيضاوي، استخدم طريقة المساحة المنصوص عليها في الكود بناءً على بُعده الأكبر بدلاً من افتراض أن بُعده الأصغر هو قطر الكابل. إن تجميع الموصلات المعزولة الفردية بدون غطاء خارجي لا يُعتبر تلقائياً كابلاً واحداً؛ احسب الموصلات الفردية كما هو مطلوب بموجب القواعد المعتمدة.
اختر المساحة الصحيحة قبل البدء بالحساب
خريطة المدخلات التالية تمنع أكثر ثلاثة أخطاء حسابية شيوعاً.
| العنصر المراد تركيبه | مصدر المساحة الصحيح | لا تستبدل |
|---|---|---|
| سلك بناء معزول فردي، مثل THHN/THWN-2 | جدول مساحة الموصل المعزول المطبق لإصدار الكود المعتمد وهيكل الموصل | مساحة النحاس العاري من تصنيف AWG أو mm² |
| كابل دائري متعدد الموصلات، أو كابل تحكم، أو كابل بيانات، أو كابل محوري، أو كابل ألياف بصرية | القطر الخارجي للكابل النهائي الخاص بالشركة المصنعة، محولاً إلى مساحة | حجم الموصل، أو متوسط الكتالوج العام، أو حجم طرف التوصيل |
| كابل بيضاوي أو مسطح | الطريقة المطلوبة بموجب الكود المطبق، والتي تستخدم عادةً البعد الأكبر كقطر دائري فعال | القطر الأصغر فقط |
| EMT أو RMC/GRC أو PVC أو أي مسار كابلات آخر | المساحة الداخلية المدرجة لعائلة مسار الكابلات ومقاسها التجاري الدقيق | المقاس التجاري الاسمي الذي يُعامل كقطر داخلي |
الموصلات الفردية: استخدم المساحة المعزولة المدرجة
يصف تعيين AWG أو mm² حجم الموصل؛ وهو لا يشمل سمك العزل المثبت. يمكن لموصلين لهما نفس مساحة النحاس أن يشغلا مساحات مختلفة في مسار الكابلات لأن أنواع العزل أو التركيبات الخاصة بهما تختلف. بالنسبة لحسابات NEC، استخدم القيمة المعمول بها من الفصل 9 الجدول 5 أو أي جدول آخر مطلوب لتركيب الموصل الدقيق.
يمكن للملحق C تسريع عملية الحساب عندما تكون جميع الموصلات من نفس الحجم والنوع. عند خلط أحجام الموصلات أو أنواع العزل، استخدم طريقة المساحة الأساسية للفصل 9 بدلاً من اختيار بحث عن نفس الحجم غير ذي صلة.
الكابلات المكتملة: ضوابط القطر الخارجي (OD) الخاصة بالشركة المصنعة
بالنسبة للكابل المكتمل، احصل على القطر الخارجي (OD) الاسمي أو الأقصى من ورقة البيانات الدقيقة للمنتج. يحدد الغلاف، والشاشات، والحشوات، والتدريع، والبطانة، وتفاوت التصنيع المساحة التي يشغلها الكابل. قم بقياس الكابل عندما تتطلب إرشادات التركيب ذلك أو عندما قد يختلف المنتج الفعلي جوهرياً عن قيمة التخطيط.
إن حاسبة ملء المواسير VIOX تتضمن إعدادات مسبقة شائعة للقطر الخارجي (OD) للكابلات لأغراض التخطيط الأولي وتسمح بإدخال قطر خارجي مخصص. بيانات الشركة المصنعة للكابل المختار لها الأولوية دائماً على الإعداد المسبق العام.
حجم مسار الكابلات: استخدم المساحة الداخلية، وليس ملصق الحجم التجاري
ماسورة مقاس 1 بوصة لا يبلغ قطرها الداخلي 1.000 بوصة. تختلف الأبعاد الداخلية بين الأنابيب المعدنية الكهربائية (EMT)، والمواسير المعدنية الصلبة (RMC/GRC)، ومواسير PVC من الجدول 40، ومواسير PVC من الجدول 80، ومسارات الكابلات الأخرى. استخدم مدخل الجدول الخاص بعائلة مسار الكابلات والحجم التجاري الدقيق.
حساب ملء المواسير خطوة بخطوة
استخدم هذا التسلسل لعمليات التركيب ذات الأحجام المتماثلة، أو الأحجام المختلطة، أو الكابلات المكتملة:
- حدد القواعد الحاكمة. سجّل الولاية القضائية، وإصدار الكود المعتمد، ومادة مجرى التمديدات (raceway)، وما إذا كان المسار مؤهلاً لأي شرط خاص مثل قاعدة الحلمة (nipple rule).
- أدرج كل شيء موجود داخل مجرى التمديدات. سجّل نوع كل موصل أو كابل، والعزل أو البنية، والكمية، ومصدر الأبعاد.
- احصل على المساحة المشغولة لكل منها. استخدم جدول الموصلات المعمول به أو احسب مساحة الكابل الدائري من القطر الخارجي (OD) المعتمد.
- اضرب المساحة في الكمية. قم بإجراء ذلك بشكل منفصل لكل مجموعة.
- اجمع كل المجموعات. النتيجة هي
A_total. - احصل على المساحة الداخلية لمسار الكابلات. استخدم النوع الدقيق والمقاس التجاري.
- احسب نسبة الملء. اقسم
A_totalبواسطةA_conduit, ، ثم اضرب في 100. - طبق الحد الصحيح. قارن مع 53% أو 31% أو 40% أو 60% أو الحد المختلف المطلوب بموجب القواعد الحاكمة.
- قم بزيادة حجم مسار الكابلات (raceway) إذا لزم الأمر. كرر الحساب باستخدام المساحة الداخلية للمرشح التالي. لا تقم بتقريب النتيجة غير المطابقة إلى الأسفل.
- أكمل عمليات الفحص الهندسي المنفصلة. تأكد من ضبط سعة التيار (ampacity)، ونصف قطر الانحناء، وقوة السحب، وضغط الجدار الجانبي، وخطر انحشار الكابل، والفصل، والتأريض، وتفاصيل التركيب.
مثال محلول 1: تسعة موصلات فردية متساوية الحجم
افترض إجراء حساب وفقاً لـ NEC لتسعة موصلات من نوع 12 AWG THHN داخل مسار EMT مقاس 3/4 بوصة. في هذا المثال، قيم الجدول المعتمدة هي:
- مساحة موصل واحد من نوع 12 AWG THHN:
0.0133 in²; - المساحة الداخلية الإجمالية لمواسير EMT مقاس 3/4 بوصة:
0.533 بوصة مربعة; - الحد المسموح به لأكثر من موصلين:
40%.
الخطوة 1: حساب المساحة الإجمالية للموصلات
A_total = 9 × 0.0133 = 0.1197 بوصة مربعةالخطوة 2: حساب نسبة الملء
نسبة الملء = 0.1197 ÷ 0.533 × 100 = 22.5%الخطوة 3: المقارنة مع الحد المسموح به
الحد الأقصى للمساحة المسموح بها عند 40% هو:
A_allowed = 0.533 × 0.40 = 0.2132 in²بما أن 0.1197 in² أقل من 0.2132 in², ، وبما أن 22.5% أقل من 40%، فإن التركيبة تجتاز حسابات ملء المسار.
هذه النتيجة لا تُكمل عملية تحديد حجم الموصل. قد يؤدي عدد الموصلات الحاملة للتيار إلى تعديل سعة التيار، ويتم تحديد هذا العدد بموجب قواعد مختلفة عن العناصر المادية التي يتم احتسابها لملء مجرى الكابلات.
مثال عملي 2: كابل متعدد الموصلات واحد باستخدام القطر الخارجي الفعلي
افترض وجود كابل دائري واحد متعدد الموصلات بقطر خارجي منشور من قبل الشركة المصنعة يبلغ 0.750 in مثبت داخل أنبوب EMT مقاس 1-1/4 بوصة. استخدم القطر الداخلي لأنبوب EMT البالغ 1.380 in لمثال الهندسة الشفافة هذا.
الخطوة 1: حساب مساحة الكابل
A_cable = π × 0.750² ÷ 4 = 0.4418 in²الخطوة 2: حساب مساحة مجرى الكابلات
A_conduit = π × 1.380² ÷ 4 = 1.4957 in²الخطوة 3: حساب نسبة الملء
Fill % = 0.4418 ÷ 1.4957 × 100 = 29.51%يتم التعامل مع كابل متعدد الموصلات ككابل واحد لأغراض مقارنة النسبة هذه، لذا فإن الحد المرجعي هو 53%. عند نسبة 29.51%، تجتاز المجموعة فحص مساحة الملء.
قبل قبول التركيب، تأكد من أن القطر الخارجي (OD) الخاص بالشركة المصنعة ينطبق على بنية الكابل المحددة وأن أبعاد مجرى الكابلات تتطابق مع الجدول المعتمد. تحقق أيضاً من الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء وحدود السحب؛ فقد يجتاز كابل كبير فحص الملء ومع ذلك يكون تركيبه صعباً أو غير مناسب على طول مسار يحتوي على عدة انحناءات.
مثال عملي 3: أقطار خارجية (ODs) متنوعة للكابلات ومجرى الكابلات التالي المناسب
افترض أن مسار الجهد المنخفض يحتوي على:
- ثمانية كابلات Cat6، كل منها
0.236 بوصةقطر خارجي؛; - كابلان محوريان RG6، كل منهما
0.275 بوصةقطر خارجي.
هذه الأقطار الخارجية هي مدخلات تخطيطية لهذا المثال. استخدم الأبعاد الفعلية للشركات المصنعة المختارة لأي مشروع.
الخطوة 1: حساب مساحة كل مجموعة
كابل Cat6 واحد:
A_Cat6 = π × 0.236² ÷ 4 = 0.0437 in²ثمانية كابلات Cat6:
8 × 0.0437 = 0.3499 in²كابل RG6 واحد:
A_RG6 = π × 0.275² ÷ 4 = 0.0594 in²كابلان RG6:
2 × 0.0594 = 0.1188 in²إجمالي المساحة المشغولة:
A_total = 0.3499 + 0.1188 = 0.4687 in²الخطوة 2: فحص أنبوب EMT مقاس 1 بوصة
باستخدام مساحة داخلية تقريبية قدرها 0.8643 in²:
نسبة الملء = 0.4687 ÷ 0.8643 × 100 = 54.21%تتطلب الكابلات العشرة حدًا مرجعيًا يتجاوز كابلين بنسبة 40%، لذا فإن أنبوب EMT مقاس 1 بوصة لا يفي بالمتطلبات.
الخطوة 3: فحص أنبوب EMT مقاس 1-1/4 بوصة
باستخدام مساحة داخلية تقريبية قدرها 1.4957 بوصة مربعة:
نسبة الملء = 0.4687 ÷ 1.4957 × 100 = 31.3%أنبوب EMT مقاس 1-1/4 بوصة يجتاز فحص نسبة ملء المساحة البالغة 40%. كما أنه يوفر هامشاً أكبر لعمليات السحب والسعة المستقبلية مقارنة بمسار الكابلات الذي يتم اختياره عند الحد الأقصى تماماً.
يتناول هذا المثال المساحة المادية فقط. تأكد من مجموعات الكابلات المسموح بها، ومتطلبات الفصل، ومنع انتشار الحريق، والدعم، ونصف قطر الانحناء، وأي قواعد خاصة بأنظمة الاتصالات تنطبق على التركيب.
تحقق من النتيجة باستخدام حاسبة ملء الأنابيب VIOX
استخدم الحاسبة للمقارنة بين EMT، وRMC/GRC، وPVC Schedule 40، وPVC Schedule 80، وأدخل مجموعتي كابلات أو أقطاراً خارجية مخصصة، وحدد أول مقاس تجاري مطابق ضمن عائلة مسارات الكابلات المختارة.
تعد الحاسبة أداة مساعدة للتخطيط الأولي. تحقق من مدخلاتها مقابل أوراق البيانات الدقيقة للكابلات، وإصدار الكود المعتمد، وقائمة مسارات الكابلات، ومتطلبات السلطة المختصة (AHJ) قبل الشراء أو التركيب.
ما لا تثبته نتيجة ملء القناة المقبولة
تجيب عملية ملء القناة عن سؤال واحد: ما مقدار المساحة المقطعية الداخلية للمسار التي تم شغلها؟ إنها لا تثبت أن الموصلات ذات سعة تيار كافية أو أنه يمكن تركيب الكابلات دون حدوث تلف.
| فحص منفصل | لماذا يظل ذلك ضرورياً |
|---|---|
| ضبط سعة التيار | قد تتطلب الموصلات المتعددة الحاملة للتيار في مسار واحد إجراء ضبط حتى عندما يكون الملء المادي أقل من الحد المسموح به |
| انخفاض الجهد | لا توضح منطقة مسار الكابلات ما إذا كانت مقاومة الموصل مقبولة للحمل وطول المسار |
| قوة السحب | يحدد طول الكابل، والانحناءات، والاحتكاك، وطريقة السحب، وهيكل الموصل الإجهاد الشدي |
| ضغط الجدار الجانبي | يمكن أن يتضرر الكابل حيثما تؤثر قوة السحب حول انحناءة |
| خطر انحشار الكابل | يمكن لثلاثة كابلات متشابهة أو أكثر أن تنحشر عند الانحناءات حتى لو كانت أقل من الحد الأقصى لنسبة ملء المساحة |
| نصف قطر الانحناء الأدنى | قد يتسع مجرى الكابلات لكابل ما، لكنه قد لا يتمكن من اتباع المسار دون تجاوز حد الانحناء الخاص به |
| قواعد الفصل والنظام | قد تتطلب دوائر الطاقة، والتحكم، والاتصالات، وإنذار الحريق، والألياف الضوئية متطلبات تمديد إضافية |
| السعة الاحتياطية | قد يترك التصميم الذي يعتمد على الحد الأقصى للكود مساحة عملية ضئيلة لعمليات السحب أو الإضافات المستقبلية |
تُعرّف توجيهات تركيب الكابلات من Southwire نسبة الانحشار بأنها القطر الداخلي للقناة مقسوماً على القطر الخارجي للكابل، وتحدد منطقة خطر شائعة لثلاثة كابلات متشابهة. تعامل مع ذلك كمدخلات لتحليل السحب، وليس كبديل للكود المعمول به، أو بيانات الشركة المصنعة للكابل، أو حسابات السحب الخاصة بمسار معين.
لاختيار الموصلات بما يتجاوز مساحة المسار المادي، استخدم دليل VIOX لـ تحديد مقاسات الكابلات وفقاً لمعايير IEC، وهبوط الجهد، ومعاملات التصحيح، وسعة مجاري الكابلات. لحسابات الفقد في المسافات الطويلة، راجع دليل هبوط الجهد وفقد الخطوط. هذه مهام تصميم منفصلة ولا ينبغي استنتاجها من نتيجة ملء القناة.
قائمة التحقق من ملء القناة
قبل اعتماد مقاس مجرى التمديدات، تحقق من كل ما يلي:
- الاختصاص القضائي للمشروع وإصدار كود التمديدات المعتمد؛;
- عائلة مجرى التمديدات الدقيقة، والمقاس التجاري، والمساحة الداخلية؛;
- نوع عزل الموصل ومنطقة الجدول المطبقة؛;
- الشركة المصنعة للكابل المكتمل، ورقم الجزء، والتركيب، والقطر الخارجي الفعلي؛;
- معالجة الموصلات المتعددة، أو البيضاوية، أو التجميعات المجمعة؛;
- الحد الصحيح لواحد، أو اثنين، أو أكثر من اثنين، أو حلمة التوصيل المؤهلة؛;
- الحسابات الحسابية لكل مجموعة كابلات وتحويل الوحدات؛;
- ضبط سعة التيار وحدود درجة حرارة الموصل؛;
- عدد الانحناءات، ونصف قطر الانحناء، وقوة السحب، وضغط الجدار الجانبي، وخطر الانحشار؛;
- متطلبات فصل الدوائر، والتأريض، والإحكام، ومنع انتشار الحريق، والمتطلبات البيئية؛;
- هامش السحب العملي والسعة المستقبلية المخطط لها.
إذا كان أي مدخل غير مؤكد، فلا تحل حالة عدم اليقين عن طريق التقريب للنقصان. احصل على بيانات الموصل والكابل ومسار الكابلات الدقيقة، ثم أعد الحساب أو استخدم حاسبة ملء المواسير VIOX للتحقق من المجموعة المعدلة.
