در این صفحه
درصد پرشدگی لوله (Conduit)، حاصل تقسیم مجموع سطح مقطع هادیها و کابلهای داخل یک مسیر سیمکشی بر سطح مقطع داخلی آن مسیر، ضربدر ۱۰۰ است. طبق چارچوب رایج فصل ۹ استاندارد ملی برق (NEC)، حداکثر پرشدگی مجاز برای یک هادی یا کابل ۵۳٪، برای دو هادی ۳۱٪ و برای بیش از دو هادی ۴۰٪ است. برای نیپلهای لوله یا تیوب با طول حداکثر ۲۴ اینچ، میتوان از حد ۶۰٪ استفاده کرد. همواره ویرایش NEC پذیرفتهشده توسط مرجع ذیصلاح (AHJ) و یادداشتهای مربوط به نصب را بررسی کنید.
محاسبه آن ساده است. بیشتر خطاها ناشی از انتخاب سطح مقطع اشتباه است: استفاده از سطح مقطع مس هادی بهجای سطح مقطع هادی عایقدار، استفاده از سایز اسمی لوله بهعنوان قطر داخلی آن، یا استفاده از قطر کابل عمومی بهجای قطر خارجی (OD) دقیق سازنده.
فرمول پرشدگی لوله (Conduit)
برای یک کابل یا هادی گرد با قطر خارجی د:
A = π × d² ÷ 4برای چندین گروه هادی یا کابل:
A_total = Σ(n × A_item)درصد پرشدگی مجرا عبارت است از:
درصد پرشدگی = A_total ÷ A_conduit × 100کجا:
| نماد | معنی | استفاده کنید |
|---|---|---|
د |
قطر خارجی نهایی | برای کابل گرد تکمیلشده هنگامی که سازنده OD را ارائه میدهد، استفاده کنید |
A_item |
سطح مقطع یک هادی یا کابل | از جدول استاندارد مربوطه استفاده کنید یا بر اساس OD تاییدشده محاسبه نمایید |
n |
تعداد آن هادی یا کابل | هر موردی که بهصورت فیزیکی فضای داکت (raceway) را اشغال میکند، بشمارید |
A_total |
مجموع تمام سطوح اشغالشده | هر گروه از هادیها و کابلها را اضافه کنید |
A_conduit |
سطح مقطع داخلی کل داکت (raceway) | از مقدار مربوط به نوع دقیق داکت و سایز تجاری آن استفاده کنید |
تمام ابعاد را با یک واحد یکسان نگه دارید. اگر قطر به اینچ باشد، مساحت حاصل به اینچ مربع خواهد بود. اگر قطر به میلیمتر باشد، مساحت به میلیمتر مربع است. از آنجا که ضریب پرشدگی یک نسبت است، هر سیستم واحدی در صورت استفاده یکپارچه، کارآمد خواهد بود.
محدودیتهای پر کردن مجرا طبق NEC
جدول ۱ فصل ۹ استاندارد NEC، محدودیتهای درصدی آشنایی را که در ایالات متحده استفاده میشود، تعیین میکند. این محدودیتها برای سطح مقطع داخلی مجرا اعمال میشوند، نه برای عدد اندازه اسمی تجاری آن.
| محتویات یا وضعیت مجرا | مرجع حداکثر پرشدگی |
|---|---|
| یک هادی یا کابل | 53% |
| دو هادی یا کابل | 31% |
| بیش از دو هادی یا کابل | 40% |
| نیپل واجد شرایط با طول حداکثر 24 in | 60% |
این ارقام قوانین بینالمللی جهانی نیستند. پروژههای خارج از چارچوب NEC باید از قوانین سیمکشی ملی قابل اجرا، مشخصات پروژه و الزامات مقامات محلی استفاده کنند. حتی در پروژههای NEC، تمام یادداشتهای فصل ۹ و ماده حاکم بر مسیر کابلکشی (raceway) انتخابشده را بررسی کنید.
یک کابل چندرشتهای، کابل فیبر نوری یا سیم انعطافپذیر، معمولاً برای اهداف محاسبه درصد پرشدگی به عنوان یک هادی در نظر گرفته میشود. برای کابل بیضوی، از روش مساحت تعیینشده توسط آییننامه بر اساس بُعد بزرگتر آن استفاده کنید، نه اینکه فرض کنید بُعد کوچکتر آن قطر کابل است. مجموعهای از هادیهای عایقدار مجزا بدون پوشش کلی، بهطور خودکار یک کابل محسوب نمیشود؛ هادیهای مجزا را طبق الزامات قوانین مصوب محاسبه کنید.
قبل از محاسبه، مساحت صحیح را انتخاب کنید
نقشه ورودی زیر از سه خطای محاسباتی رایج جلوگیری میکند.
| مورد در حال نصب | منبع مساحت صحیح | جایگزین نکنید |
|---|---|---|
| سیم ساختمانی عایقدار مجزا، مانند THHN/THWN-2 | جدول سطح مقطع هادیهای عایقدار قابل اعمال برای ویرایش آییننامه مورد استفاده و ساختار هادی | سطح مقطع مس لخت بر اساس استاندارد AWG یا میلیمتر مربع (mm²) |
| کابل گرد چندرشته، کنترل، دیتا، کواکسیال یا فیبر نوری | قطر خارجی (OD) کابل نهایی سازنده، تبدیلشده به سطح مقطع | سایز هادی، میانگین کاتالوگ عمومی، یا سایز کانکتور |
| کابل بیضوی یا تخت | روش مورد نیاز توسط آییننامه مربوطه، که معمولاً از بعد بزرگتر به عنوان قطر دایرهای مؤثر استفاده میکند | قطر کوچکتر به تنهایی |
| EMT، RMC/GRC، PVC یا سایر مسیرهای کابلکشی (raceway) | مساحت داخلی فهرستشده برای خانواده دقیق مسیر کابلکشی و سایز تجاری | سایز تجاری اسمی که به عنوان قطر داخلی در نظر گرفته میشود |
هادیهای تکی: از مساحت عایقدار فهرستشده استفاده کنید
یک نامگذاری AWG یا mm² سایز هادی را توصیف میکند؛ این نامگذاری شامل ضخامت عایق نصبشده نمیشود. دو هادی با مساحت مسی یکسان میتوانند مساحتهای متفاوتی از مسیر کابلکشی را اشغال کنند، زیرا نوع عایق یا ساختار آنها متفاوت است. برای محاسبات NEC، از مقدار قابل اعمال از فصل ۹ جدول ۵ یا جدول دیگری که برای ساختار دقیق هادی الزامی است، استفاده کنید.
پیوست C میتواند محاسبات را زمانی که تمام هادیها دارای سایز و نوع یکسان هستند، تسریع کند. هنگامی که سایز هادیها یا نوع عایقها متفاوت است، به جای انتخاب یک جدول جستجوی همسایز نامرتبط، از روش مساحت فصل ۹ استفاده کنید.
کابلهای تکمیلشده: قطر خارجی (OD) تعیینشده توسط سازنده
برای یک کابل تکمیلشده، قطر خارجی (OD) اسمی یا حداکثر را از برگه اطلاعات دقیق محصول به دست آورید. روکش، شیلدها، پرکنندهها، زره، لایه زیرین و تلورانس ساخت، فضای اشغالشده توسط کابل را تعیین میکنند. زمانی که دستورالعمل نصب آن را الزامی میداند یا زمانی که محصول واقعی ممکن است تفاوت قابلتوجهی با مقدار برنامهریزیشده داشته باشد، کابل را اندازهگیری کنید.
The ماشینحساب پرشدگی لوله برق (Conduit) VIOX شامل پیشفرضهای رایج برای قطر خارجی (OD) کابل جهت برنامهریزی اولیه است و امکان وارد کردن دستی OD را فراهم میکند. دادههای سازنده برای کابل انتخابشده همیشه بر پیشفرضهای عمومی اولویت دارد.
اندازه مسیر کابلکشی (Raceway): از سطح مقطع داخلی استفاده کنید، نه از برچسب اندازه تجاری
یک لوله برق (Conduit) ۱ اینچی، قطر داخلی ۱.۰۰۰ اینچ ندارد. ابعاد داخلی در لولههای فلزی برق (EMT)، لولههای فلزی سخت (RMC/GRC)، لولههای PVC رده ۴۰، PVC رده ۸۰ و سایر مسیرهای کابلکشی متفاوت است. از ورودی جدول مربوط به خانواده دقیق مسیر کابلکشی و اندازه تجاری آن استفاده کنید.
محاسبه گامبهگام پرشدگی لوله برق (Conduit)
از این توالی برای نصب کابلهای هماندازه، با اندازههای ترکیبی یا کابلهای تکمیلشده استفاده کنید:
- قوانین حاکم را شناسایی کنید. حوزه قضایی، ویرایش آییننامه پذیرفتهشده، ماده مربوط به مسیر کابلکشی (raceway) و اینکه آیا مسیر مذکور واجد شرایط هرگونه وضعیت خاص مانند قانون نیپل (nipple rule) است یا خیر را ثبت کنید.
- تمام موارد موجود در مسیر کابلکشی را فهرست کنید. نوع هر هادی یا کابل، عایق یا ساختار، تعداد و منبع ابعاد آن را ثبت کنید.
- مساحت اشغالشده توسط هر مورد را به دست آورید. از جدول هادیهای مربوطه استفاده کنید یا مساحت کابل گرد را از روی قطر خارجی (OD) تاییدشده محاسبه کنید.
- مساحت را در تعداد ضرب کنید. این کار را برای هر گروه بهصورت جداگانه انجام دهید.
- تمام گروهها را با هم جمع کنید. نتیجه برابر است با
A_total. - مساحت داخلی مسیر کابلکشی (raceway) را به دست آورید. از نوع و سایز تجاری دقیق استفاده کنید.
- درصد پرشدگی را محاسبه کنید. تقسیم کنید
A_totalتوسطA_conduit, ، سپس در 100 ضرب کنید. - محدودیت صحیح را اعمال کنید. با 53%، 31%، 40%، 60% یا محدودیت متفاوت مورد نیاز طبق قوانین حاکم مقایسه کنید.
- در صورت لزوم، اندازه مسیر کابلکشی (raceway) را افزایش دهید. محاسبه را با استفاده از سطح مقطع داخلی گزینه بعدی تکرار کنید. نتیجهای که منجر به عدم قبولی میشود را به سمت پایین گرد نکنید.
- بررسیهای مهندسی جداگانه را تکمیل کنید. تنظیم ظرفیت آمپراژ، شعاع خمش، کشش کابلکشی، فشار دیواره جانبی، خطر گیر کردن کابل، جداسازی، ارتینگ و جزئیات نصب را تأیید کنید.
مثال حلشده ۱: نه هادی مجزا با اندازه یکسان
یک محاسبه NEC برای نه هادی 12 AWG THHN در یک لوله 3/4 اینچی EMT را در نظر بگیرید. برای این مثال، مقادیر جدول انتخابشده عبارتند از:
- سطح مقطع یک هادی 12 AWG THHN:
0.0133 in²; - مساحت داخلی کل لوله EMT سایز 3/4 اینچ:
0.533 in²; - حد مجاز برای بیش از دو هادی:
40%.
گام ۱: محاسبه مساحت کل هادیها
A_total = 9 × 0.0133 = 0.1197 in²گام ۲: محاسبه درصد پرشدگی
Fill % = 0.1197 ÷ 0.533 × 100 = 22.5%گام ۳: مقایسه با حد مجاز
حداکثر سطح مجاز در ۴۰٪ برابر است با:
A_allowed = 0.533 × 0.40 = 0.2132 in²از آنجا که 0.1197 in² کمتر از 0.2132 in², است، و ۲۲.۵٪ کمتر از ۴۰٪ میباشد، این ترکیب در محاسبات پرشدگی مجرا (raceway fill) تأیید میشود.
این نتیجه، تعیین سایز هادی را تکمیل نمیکند. تعداد هادیهای حامل جریان ممکن است منجر به تعدیل آمپاسیته (ظرفیت جریاندهی) شود و این تعداد بر اساس قوانینی متفاوت از اقلام فیزیکی شمارششده برای پرشدگی مجرا تعیین میگردد.
مثال حلشده ۲: یک کابل چندرشته با استفاده از قطر خارجی (OD) واقعی
فرض کنید یک کابل گرد چندرشته با قطر خارجی (OD) اعلامشده توسط سازنده برابر با 0.750 in در یک لوله EMT سایز 1-1/4 اینچ نصب شده است. از قطر داخلی لوله EMT برابر با 1.380 in برای این مثال هندسی شفاف استفاده کنید.
گام ۱: محاسبه سطح مقطع کابل
A_cable = π × 0.750² ÷ 4 = 0.4418 in²گام ۲: محاسبه سطح مقطع داکت
A_conduit = π × 1.380² ÷ 4 = 1.4957 in²گام ۳: محاسبه درصد پرشدگی
Fill % = 0.4418 ÷ 1.4957 × 100 = 29.51%یک کابل چندرشتهای برای این مقایسه درصدی به عنوان یک کابل در نظر گرفته میشود، بنابراین حد مجاز مرجع ۵۳٪ است. در ۲۹.۵۱٪، این ترکیب از بررسی سطح مقطع پرشدگی عبور میکند.
پیش از تأیید نصب، اطمینان حاصل کنید که قطر خارجی (OD) اعلام شده توسط سازنده با ساختار دقیق کابل مطابقت دارد و ابعاد داکت با جدول مربوطه همخوانی دارد. همچنین حداقل شعاع خمش و محدودیتهای کشش را بررسی کنید؛ یک کابل بزرگ ممکن است از نظر سطح مقطع پرشدگی تأیید شود، اما نصب آن در مسیری با چندین خم دشوار یا نامناسب باشد.
مثال حلشده ۳: ترکیب قطرهای خارجی (OD) کابلها و انتخاب داکت مناسب بعدی
فرض کنید یک مسیر ولتاژ پایین شامل موارد زیر است:
- هشت کابل Cat6، هر کدام
0.236 اینچقطر خارجی؛; - دو کابل کواکسیال RG6، هر کدام
0.275 اینچقطر خارجی.
این قطرهای خارجی، ورودیهای برنامهریزی برای این مثال هستند. برای یک پروژه، از ابعاد واقعی تولیدکنندگان منتخب استفاده کنید.
گام ۱: محاسبه مساحت هر گروه
یک کابل Cat6:
A_Cat6 = π × 0.236² ÷ 4 = 0.0437 in²هشت کابل Cat6:
8 × 0.0437 = 0.3499 in²یک کابل RG6:
A_RG6 = π × 0.275² ÷ 4 = 0.0594 in²دو کابل RG6:
2 × 0.0594 = 0.1188 in²مساحت کل اشغالشده:
A_total = 0.3499 + 0.1188 = 0.4687 in²گام ۲: بررسی لوله EMT ۱ اینچی
با استفاده از مساحت داخلی تقریبی 0.8643 in²:
درصد پرشدگی = 0.4687 ÷ 0.8643 × 100 = 54.21%ده کابل نیازمند حد مرجع بیش از دو کابل یعنی 40% هستند، بنابراین لوله EMT ۱ اینچی تأیید نمیشود.
گام ۳: بررسی لوله برق EMT سایز 1-1/4 اینچ
با استفاده از مساحت داخلی تقریبی 1.4957 in²:
درصد پرشدگی = 0.4687 ÷ 1.4957 × 100 = 31.3%لوله EMT با سایز 1-1/4 اینچ، بررسی سطح پرشدگی 40% را با موفقیت پشت سر میگذارد. این لوله همچنین نسبت به مجرایی که دقیقاً بر اساس حداکثر ظرفیت انتخاب شده باشد، حاشیه بیشتری برای سیمکشی و ظرفیت آتی فراهم میکند.
این مثال تنها به سطح فیزیکی میپردازد. ترکیبات مجاز کابل، الزامات جداسازی، مسدودسازی حریق، تکیهگاهها، شعاع خمش و هرگونه قوانین سیستمهای مخابراتی قابل اعمال بر نصب را تأیید کنید.
نتیجه را با ماشینحساب پرشدگی مجرای VIOX بررسی کنید
از این ماشینحساب برای مقایسه EMT، RMC/GRC، PVC Schedule 40 و PVC Schedule 80 استفاده کنید، دو گروه کابل یا قطر خارجی سفارشی را وارد نمایید و اولین سایز تجاری مجاز در خانواده مجرای انتخابشده را شناسایی کنید.
این ماشینحساب یک ابزار برنامهریزی اولیه است. پیش از خرید یا نصب، ورودیهای آن را با برگه اطلاعات دقیق کابلها، ویرایش آییننامه مورد استفاده، لیستبندی مجرا و الزامات مرجع ذیصلاح (AHJ) مطابقت دهید.
نتیجه قبولی در آزمون پر کردن مجرا چه چیزی را اثبات نمیکند
پاسخ پر کردن مجرا به یک پرسش پاسخ میدهد: چه مقدار از سطح مقطع داخلی مسیر کابلکشی اشغال شده است؟ این موضوع اثبات نمیکند که هادیها دارای ظرفیت آمپری کافی هستند یا اینکه کابلها میتوانند بدون آسیبدیدگی نصب شوند.
| بررسی جداگانه | چرا این کار همچنان ضروری است |
|---|---|
| تنظیم ظرفیت آمپری | وجود چندین هادی حامل جریان در یک مجرا میتواند حتی زمانی که میزان پرشدگی فیزیکی کمتر از حد مجاز است، نیاز به تنظیم داشته باشد |
| افت ولتاژ | ناحیه داکتکشی نشان نمیدهد که آیا مقاومت هادی برای بار و طول مسیر قابل قبول است یا خیر |
| کشش کابلکشی | طول کابل، خمها، اصطکاک، روش کشش و ساختار هادی، تنش کششی را تعیین میکنند |
| فشار جانبی | کابل ممکن است در نقاطی که کشش کابلکشی در اطراف یک خم اعمال میشود، آسیب ببیند |
| خطر گیر کردن کابل | سه یا چند کابل مشابه ممکن است حتی در صورت کمتر بودن از حداکثر سطح پرشدگی، در خمها گیر کنند |
| حداقل شعاع خمش | یک کابل ممکن است درون داکت جای بگیرد، اما نتواند بدون تجاوز از حد مجاز خمش، مسیر را دنبال کند. |
| قوانین جداسازی و سیستم | مدارهای قدرت، کنترل، مخابرات، اعلام حریق و فیبر نوری ممکن است الزامات مسیریابی اضافی داشته باشند. |
| ظرفیت رزرو | طراحی بر اساس حداکثر مجاز آییننامه ممکن است فضای عملی کمی برای سیمکشی یا توسعههای آتی باقی بگذارد. |
راهنمای نصب کابل Southwire، نسبت گیر کردن (jam ratio) را به عنوان قطر داخلی لوله تقسیم بر قطر خارجی کابل تعریف کرده و یک ناحیه ریسک متداول برای سه کابل مشابه را مشخص میکند. با آن به عنوان یک ورودی برای تحلیل کشش رفتار کنید، نه به عنوان جایگزینی برای آییننامه مربوطه، دادههای سازنده کابل یا محاسبات کشش مخصوص مسیر.
برای انتخاب هادی فراتر از فضای فیزیکی مسیر، از راهنمای VIOX برای سایزبندی کابل مطابق استاندارد IEC، افت ولتاژ، کاهش ظرفیت و ظرفیت داکتکشی. برای محاسبات تلفات در مسیرهای طولانی، به راهنمای افت ولتاژ و تلفات خط. اینها وظایف طراحی جداگانهای هستند و نباید از نتیجه پرشدگی لوله (conduit-fill) استنباط شوند.
چکلیست تایید پرشدگی لوله (Conduit Fill)
پیش از تایید سایز مسیر کابلکشی (raceway)، موارد زیر را بررسی کنید:
- حوزه قضایی پروژه و ویرایش آییننامه سیمکشی مورد استفاده؛;
- خانواده دقیق مسیر کابلکشی، سایز تجاری و سطح مقطع داخلی آن؛;
- نوع عایق هادی و محدوده جدول قابل اعمال؛;
- سازنده کابل تکمیلشده، شماره قطعه، ساختار و قطر خارجی (OD) واقعی؛;
- نحوه برخورد با مجموعههای چندهادی، بیضوی یا دستهبندیشده؛;
- محدودیت صحیح یک، دو، بیش از دو، یا نیپلهای واجد شرایط؛;
- محاسبات ریاضی برای هر گروه کابل و تبدیل واحد؛;
- تعدیل ظرفیت جریان (آمپاسیته) و محدودیتهای دمایی هادی؛;
- تعداد خمها، شعاع خمش، کشش کابلکشی، فشار دیواره جانبی و ریسک گیر کردن؛;
- الزامات جداسازی مدار، زمینکردن، آببندی، مسدودسازی حریق و شرایط محیطی؛;
- حاشیه عملی سیمکشی و ظرفیت آتی برنامهریزیشده.
اگر هر یک از ورودیها نامشخص است، عدم قطعیت را با گرد کردن به پایین حل نکنید. دادههای دقیق هادی، کابل و مسیر کابلکشی (raceway) را به دست آورید، سپس محاسبات را تکرار کنید یا از ماشینحساب پر کردن لوله برق VIOX برای تأیید ترکیب اصلاحشده استفاده کنید.
