انتخاب گیج سیم مناسب برای قطعکنندهی مدار شما فقط به منظور رعایت قوانین نیست، بلکه برای جلوگیری از آتشسوزیهای الکتریکی، آسیب به تجهیزات و توقفهای پرهزینه است. رابطه بین اندازه سیم و آمپراژ قطعکننده، اساس ایمنی الکتریکی در هر نصب و راهاندازی، از پنلهای مسکونی گرفته تا تابلوهای برق صنعتی را تشکیل میدهد. این راهنما، نمودارهای اندازهبندی قطعی، استراتژیهای انطباق با NEC و اصول هماهنگی را ارائه میدهد که مهندسان برق و سازندگان پنل برای طراحی سیستمهای ایمن و قابل اعتماد به آن نیاز دارند.
نکات کلیدی
- گیج سیم باید همیشه با درجهبندی قطعکننده مدار مطابقت داشته باشد یا از آن فراتر رود.— یک قطعکننده ۲۰ آمپری به حداقل سیم مسی ۱۲ AWG نیاز دارد، در حالی که یک قطعکننده ۱۵ آمپری به حداقل ۱۴ AWG نیاز دارد.
- قانون ۸۰٪ برای بارهای پیوسته اعمال میشود.: قطعکنندهها را در ۱۲۵٪ جریان پیوسته اندازهبندی کنید تا از تریپهای مزاحم و تنش حرارتی جلوگیری شود.
- عوامل کاهش درجه حرارت و پر شدن لوله برق میتواند آمپراژ سیم را ۲۰-۵۰٪ کاهش دهد، که نیاز به هادیهای بزرگتر از آنچه جداول استاندارد نشان میدهند، دارد.
- ماده ۲۴۰.۴(D) NEC حداکثر حفاظت در برابر جریان اضافی را محدود میکند. برای هادیهای کوچک: ۱۵ آمپر برای ۱۴ AWG، ۲۰ آمپر برای ۱۲ AWG و ۳۰ آمپر برای سیم مسی ۱۰ AWG.
- هماهنگی انتخابی نیاز به اندازهبندی دقیق قطعکننده دارد.— قطعکنندههای بالادستی باید به طور قابل توجهی بالاتر از دستگاههای پاییندستی درجهبندی شوند تا خطاها را بدون تریپهای آبشاری جدا کنند.
درک اصول گیج سیم و آمپراژ
گیج سیم به قطر فیزیکی یک هادی الکتریکی اشاره دارد که در سیستم American Wire Gauge (AWG) برای اکثر کاربردهای آمریکای شمالی اندازهگیری میشود. سیستم AWG به طور معکوس عمل میکند— اعداد کوچکتر نشان دهنده قطرهای سیم بزرگتر و ظرفیت حمل جریان بالاتر هستند. به عنوان مثال، سیم ۱۰ AWG قطر بزرگتری نسبت به سیم ۱۴ AWG دارد و میتواند با خیال راحت جریان بیشتری را حمل کند.
آمپراژ حداکثر جریان پیوستهای را تعریف میکند که یک هادی میتواند بدون تجاوز از درجه حرارت خود حمل کند. این پارامتر حیاتی به عوامل متعددی بستگی دارد: جنس هادی (مس در مقابل آلومینیوم)، نوع عایق (THHN، THWN، XHHW)، روش نصب (لوله برق، سینی کابل، هوای آزاد)، دمای محیط و تعداد هادیهای حامل جریان که با هم بستهبندی شدهاند.
جدول ۳۱۰.۱۶ کد ملی برق (NEC) مقادیر آمپراژ پایه را برای هادیهای مسی و آلومینیومی تحت شرایط استاندارد ارائه میدهد: سه یا کمتر هادی حامل جریان در کانال یا کابل، دمای محیط ۳۰ درجه سانتیگراد (۸۶ درجه فارنهایت) و درجهبندیهای عایق خاص. با این حال، تاسیسات دنیای واقعی به ندرت با این شرایط ایدهآل مطابقت دارند و مهندسان را ملزم به اعمال عوامل اصلاح و تنظیم میکنند که آمپراژ موثر را کاهش میدهند.
درک این اصول از خطرناکترین اشتباه در طراحی الکتریکی جلوگیری میکند: نصب یک قطعکننده مدار با درجهبندی بالاتر از آمپراژ سیم. این پیکربندی به سیم اجازه میدهد تا بیش از حد گرم شود و قبل از اینکه قطعکننده تریپ کند، به طور بالقوه مشتعل شود و یک خطر جدی آتشسوزی ایجاد کند. قطعکننده مدار در درجه اول برای محافظت از سیم وجود دارد، نه بار متصل.
نمودار استاندارد گیج سیم به آمپراژ قطعکننده
نمودار جامع زیر جفتسازی صحیح اندازههای سیم با درجهبندیهای قطعکننده مدار را برای هادیهای مسی با عایق ۷۵ درجه سانتیگراد (THHN/THWN)، رایجترین مشخصات در کاربردهای تجاری و صنعتی نشان میدهد. این مقادیر با الزامات NEC 2020 مطابقت دارند و شرایط نصب استاندارد را فرض میکنند.
| اندازه سیم (AWG) | آمپراژ در ۷۵ درجه سانتیگراد | حداکثر اندازه قطع کننده | برنامه های کاربردی معمولی | ملاحظات افت ولتاژ |
|---|---|---|---|---|
| ۱۴ AWG | 20A | 15A | مدارهای روشنایی، پریزها | حداکثر ۵۰ فوت برای ۱۵ آمپر |
| ۱۲ وات | 25A | 20A | پریزهای عمومی، لوازم کوچک | حداکثر ۶۰ فوت برای ۲۰ آمپر |
| ۱۰ وات | 35A | 30A | آبگرمکنهای برقی، لوازم بزرگ | حداکثر ۶۴ فوت برای ۳۰ آمپر |
| ۸ وات | 50A | 40A | اجاقهای برقی، واحدهای بزرگ HVAC | حداکثر ۸۰ فوت برای ۴۰ آمپر |
| 6 AWG | 65 آمپر | 60A | کورههای برقی، زیرپنلها | حداکثر ۱۰۰ فوت برای ۶۰ آمپر |
| ۴ AWG | 85A | 70A | تجهیزات تجاری بزرگ | حداکثر ۱۳۰ فوت برای ۷۰ آمپر |
| 3 AWG | ۱۰۰ آمپر | 90A | هادیهای ورودی سرویس | حداکثر ۱۵۰ فوت برای ۹۰ آمپر |
| ۲ AWG | ۱۱۵ آمپر | ۱۰۰ آمپر | پنلهای اصلی، موتورهای بزرگ | حداکثر ۱۷۰ فوت برای ۱۰۰ آمپر |
| ۱ AWG | 130A | ۱۱۰ آمپر | فیدرهای صنعتی | حداکثر ۱۹۰ فوت برای ۱۱۰ آمپر |
| ۱/۰ وزن مخصوص متوسط | ۱۵۰ آمپر | ۱۲۵A | ورودی سرویس، زیرپنلهای بزرگ | حداکثر ۲۱۵ فوت برای ۱۲۵ آمپر |
| ۲/۰ AWG | ۱۷۵ آمپر | ۱۵۰ آمپر | ورودی سرویس تجاری | حداکثر ۲۴۰ فوت برای ۱۵۰ آمپر |
| 3/0 AWG | 200A | ۱۷۵ آمپر | توزیع صنعتی | حداکثر ۲۷۰ فوت برای ۱۷۵ آمپر |
| 4/0 AWG | ۲۳۰ آمپر | 200A | هادیهای سرویس اصلی | حداکثر ۳۰۰ فوت برای ۲۰۰ آمپر |
نکات مهم:
- حداکثر اندازههای قطعکننده، محدودیتهای NEC 240.4(D) را برای هادیهای ۱۰ AWG و کوچکتر منعکس میکنند.
- ملاحظات افت ولتاژ مدارهای تک فاز ۱۲۰ ولت با حداکثر افت ۳٪ را فرض میکنند.
- برای هادیهای آلومینیومی، اندازه سیم را تقریباً دو اندازه AWG برای آمپراژ معادل افزایش دهید.
- این مقادیر برای هادیهای مسی در لوله برق در دمای محیط ۳۰ درجه سانتیگراد اعمال میشود.
این نمودار به عنوان مرجع اصلی شما برای تطبیق گیج سیم با آمپراژ قطعکننده مدار عمل میکند، اما همیشه با کدهای الکتریکی محلی و شرایط نصب خاص تأیید کنید. برای کاربردهای حفاظت از موتور طراحی شده اند, ، ملاحظات اضافی فراتر از تطبیق آمپراژ ساده اعمال میشود.
قانون حیاتی ۸۰٪ برای بارهای پیوسته
قانون ۸۰٪ NEC یکی از پرتکرارترین الزامات نادرست در اندازهبندی قطعکننده مدار را نشان میدهد. این قانون، که در NEC 210.19(A) و 210.20(A) تدوین شده است، حکم میکند که قطعکنندههای مدار باید در ۱۲۵٪ بارهای پیوسته اندازهبندی شوند—یا برعکس، بارهای پیوسته نباید از ۸۰٪ آمپراژ نامی قطعکننده تجاوز کنند.
یک بار پیوسته به مدت سه ساعت یا بیشتر بدون وقفه کار میکند. نمونههای رایج عبارتند از سیستمهای HVAC، تجهیزات تبرید، منابع تغذیه مرکز داده و ماشینآلات فرآیند صنعتی. قانون ۸۰٪ وجود دارد زیرا قطعکنندههای مدار هنگام حمل جریان نزدیک به ظرفیت نامی خود برای مدت طولانی، تنش حرارتی را تجربه میکنند و به طور بالقوه باعث خرابی زودرس یا تریپ مزاحم میشوند.
مثال کاربردی:
یک واحد HVAC تجاری را در نظر بگیرید که به طور مداوم ۳۲ آمپر جریان میکشد. بسیاری از نصابها به اشتباه فرض میکنند که یک قطعکننده ۴۰ آمپری کافی است زیرا ۳۲ آمپر < ۴۰ آمپر. با این حال، با اعمال قانون ۸۰٪:
- بار پیوسته: ۳۲ آمپر
- ظرفیت مورد نیاز کلید: 32A ÷ 0.80 = حداقل 40A
- از آنجایی که 40A × 0.80 = 32A (دقیقاً در حد مجاز)، بهترین روش توصیه میکند که از سایز استاندارد بعدی استفاده شود.
- سایز صحیح کلید: 45A یا 50A
- سایز مورد نیاز سیم: حداقل سیم مسی 8 AWG (ظرفیت آمپر 50A در دمای 75 درجه سانتیگراد)
این رویکرد محافظهکارانه حاشیه حرارتی ایجاد میکند، استرس روی اجزای کلید را کاهش میدهد و از قطع ناخواسته در طول حالتهای گذرا در هنگام راهاندازی جلوگیری میکند. برای برنامههای نگهداری الکتریکی, ، کلیدهای با سایز مناسب، تعداد دفعات نیاز به سرویس را کاهش داده و عمر تجهیزات را افزایش میدهند.
قانون 80% برای کلیدهایی که به طور خاص با عنوان “دارای رتبه 100%” فهرست شدهاند، اعمال نمیشود، که میتوانند جریان نامی کامل خود را به طور مداوم حمل کنند. با این حال، این کلیدهای تخصصی هزینه بسیار بیشتری دارند و به شرایط نصب خاصی نیاز دارند، که باعث میشود در کاربردهای استاندارد غیرمعمول باشند.
عوامل کاهش جریان ناشی از دما و پر شدن لوله (Conduit Fill)
جداول استاندارد ظرفیت آمپر، شرایط ایدهآلی را فرض میکنند که به ندرت در تاسیسات واقعی وجود دارد. دو عامل حیاتی - دمای محیط و دستهبندی هادیها - میتوانند به طور چشمگیری ظرفیت جریان ایمن یک سیم را کاهش دهند، گاهی اوقات تا 50% یا بیشتر. عدم در نظر گرفتن این عوامل کاهش، یک غفلت رایج اما خطرناک در طراحی الکتریکی است.
عوامل تصحیح دما
جدول 310.15(B)(2)(a) NEC عوامل تصحیح دما را زمانی ارائه میدهد که دمای محیط از خط مبنای استاندارد 30 درجه سانتیگراد (86 درجه فارنهایت) فراتر رود. محیطهای با دمای بالا به طور قابل توجهی ظرفیت آمپر را کاهش میدهند زیرا سیم قبل از رسیدن به حد دمای عایق خود، حاشیه حرارتی کمتری دارد.
| دمای محیط | ضریب تصحیح (عایق 75 درجه سانتیگراد) | ضریب تصحیح (عایق 90 درجه سانتیگراد) |
|---|---|---|
| 30 درجه سانتیگراد (86 درجه فارنهایت) | 1.00 | 1.00 |
| 40°C (104°F) | 0.88 | 0.91 |
| 50 درجه سانتیگراد (122 درجه فارنهایت) | 0.75 | 0.82 |
| 60 درجه سانتیگراد (140 درجه فارنهایت) | 0.58 | 0.71 |
| 70 درجه سانتیگراد (158 درجه فارنهایت) | — | 0.58 |
مثال: یک هادی مسی 10 AWG با رتبه 35A در 75 درجه سانتیگراد در یک محیط 50 درجه سانتیگراد، ظرفیت آمپر تنظیم شده 35A × 0.75 = 26.25A دارد. این امر نیاز به افزایش سایز به 8 AWG (50A × 0.75 = 37.5A) برای حفظ ظرفیت کافی دارد.
عوامل تنظیم پر شدن لوله (Conduit Fill)
هنگامی که بیش از سه هادی حامل جریان، یک مسیر عبور یا کابل را اشغال میکنند، گرمایش متقابل ظرفیت آمپر هر هادی را کاهش میدهد. جدول 310.15(B)(3)(a) NEC عوامل تنظیم را بر اساس تعداد هادیها مشخص میکند.
| تعداد هادیها | ضریب تنظیم |
|---|---|
| 1-3 | 1.00 |
| 4-6 | 0.80 |
| 7-9 | 0.70 |
| 10-20 | 0.50 |
| 21-30 | 0.45 |
| 31-40 | 0.40 |
مثال کاهش ترکیبی:
یک نصب تابلوی کنترل صنعتی به شش هادی 12 AWG در یک لوله واحد واقع در یک محیط 45 درجه سانتیگراد نیاز دارد:
- ظرفیت آمپر پایه (12 AWG، 75 درجه سانتیگراد): 25A
- تصحیح دما (45 درجه سانتیگراد): 0.82
- تنظیم پر شدن لوله (6 هادی): 0.80
- ظرفیت آمپر تنظیم شده: 25A × 0.82 × 0.80 = 16.4A
- سیم استاندارد 12 AWG، که معمولاً برای کلیدهای 20A کافی است، اکنون فقط حداکثر 15A را پشتیبانی میکند.
این مثال نشان میدهد که چرا طراحی پانل کنترل صنعتی نیاز به محاسبات دقیق ظرفیت آمپر فراتر از جستجوهای ساده در جدول دارد. برای کاربردهای تابلوی برق, ، کاهش مناسب از گرم شدن بیش از حد جلوگیری میکند و عمر تجهیزات را افزایش میدهد.
ماده 240.4(D) NEC: محدودیتهای حفاظت از هادیهای کوچک
ماده 240.4(D) NEC محدودیتهای حداکثر حفاظت در برابر جریان بیش از حد مطلق را برای هادیهای کوچک، صرف نظر از رتبهبندی ظرفیت آمپر آنها از جدول 310.16، اعمال میکند. این مقررات ایمنی حیاتی از بزرگتر کردن کلیدها روی سیمهای کوچک توسط نصابها، حتی زمانی که عوامل کاهش ممکن است در غیر این صورت اجازه دهند، جلوگیری میکند.
این قانون این اندازههای حداکثر کلید را برای هادیهای مسی تعیین میکند:
- 14 AWG: حداکثر 15A (حتی اگر 14 AWG ظرفیت آمپر 20A در 75 درجه سانتیگراد داشته باشد)
- 12 AWG: حداکثر 20A (حتی اگر 12 AWG ظرفیت آمپر 25A در 75 درجه سانتیگراد داشته باشد)
- 10 AWG: حداکثر 30A (حتی اگر 10 AWG ظرفیت آمپر 35A در 75 درجه سانتیگراد داشته باشد)
این محدودیتها وجود دارند زیرا هادیهای کوچک جرم حرارتی محدودی دارند و میتوانند به سرعت در شرایط خطا بیش از حد گرم شوند، حتی قبل از رسیدن به محدودیتهای ظرفیت آمپر حالت پایدار خود. این قانون یک حاشیه ایمنی اضافی برای رایجترین اندازههای سیم مورد استفاده در کاربردهای مسکونی و تجاری سبک ایجاد میکند.
پیامد حیاتی: شما نمیتوانید یک کلید را روی هادیهای کوچک “بزرگتر” کنید تا عوامل کاهش را جبران کنید. اگر ظرفیت آمپر یک هادی 12 AWG به دلیل دما یا کاهش دستهبندی به زیر 20A کاهش یابد، باید:
- بار مدار را کاهش دهید تا در محدوده ظرفیت آمپر کاهش یافته باقی بمانید.
- سایز سیم را به 10 AWG یا بزرگتر افزایش دهید.
- شرایط نصب را برای کاهش الزامات کاهش اصلاح کنید.
این قانون اغلب بر انتخاب قطع کننده مدار مراجعه کنید. در پانلهای متراکم و محیطهای با دمای بالا تأثیر میگذارد. برای کاربردهای MCCB, ، درک این محدودیتها از خطاهای مشخصات که ایمنی را به خطر میاندازند، جلوگیری میکند.
هماهنگی انتخابی و استراتژی سایزینگ کلید
هماهنگی انتخابی تضمین میکند که فقط کلید مدار نزدیک به یک خطا باز میشود، و تمام کلیدهای بالادست را بسته نگه میدارد و برق را به مدارهای تحت تأثیر قرار نگرفته حفظ میکند. این اصل طراحی حیاتی، زمان خرابی را در تاسیسات تجاری و صنعتی به حداقل میرساند، به ویژه در کاربردهایی که NEC هماهنگی را الزامی میکند: سیستمهای اضطراری (NEC 700.28)، سیستمهای آماده به کار مورد نیاز قانونی (NEC 701.27) و سیستمهای قدرت عملیات حیاتی (COPS).
دستیابی به هماهنگی انتخابی نیازمند توجه دقیق به رابطه بین رتبهبندی کلیدهای بالادست و پاییندست، ویژگیهای زمان-جریان و سطوح جریان خطای موجود است. اصل اساسی: کلیدهای بالادست باید به طور قابل توجهی بالاتر از دستگاههای پاییندست رتبهبندی شوند و ویژگیهای قطع کندتری داشته باشند.
دستورالعملهای نسبت هماهنگی
در حالی که الزامات هماهنگی خاص به تجزیه و تحلیل دقیق منحنی زمان-جریان بستگی دارد، نسبتهای سایزینگ کلی یک نقطه شروع را ارائه میدهند:
- حداقل نسبت 2:1 برای کلیدهای حرارتی-مغناطیسی: یک کلید اصلی 100A میتواند با کلیدهای شاخه 50A هماهنگ شود.
- نسبت 1.5:1 ممکن است با کلیدهای قطع الکترونیکی کار کند.: واحدهای قطع پیشرفته، تبعیض بهتری ارائه میدهند.
- نسبتهای بالاتر در جریانهای خطای بالا مورد نیاز است.: هماهنگی اتصال کوتاه چالش برانگیزتر از هماهنگی اضافه بار است.
مثال هماهنگی عملی:
طراحی سیستم الکتریکی یک ساختمان تجاری:
- ورودی سرویس: کلید اصلی 400A
- فیدرهای تابلوی فرعی: بریکرهای 200 آمپر (نسبت 2:1 حفظ شود)
- مدارهای شاخهای: بریکرهای 20 تا 60 آمپر (نسبتهای 3:1 تا 10:1)
این رویکرد مرحلهای تضمین میکند که یک خطا در مدار روشنایی 20 آمپر فقط بریکر همان شاخه را قطع کند، نه فیدر 200 آمپر یا اصلی 400 آمپر. توان برای تمام سیستمهای دیگر ساختمان در دسترس باقی میماند.
چالشهای هماهنگی با بریکرهای کوچک
هماهنگی با سایزهای کوچکتر بریکر به طور فزایندهای دشوار میشود زیرا افزایشهای رتبهبندی موجود کاهش مییابد. یک مدار شاخه 15 آمپر تا 20 آمپر فقط نسبت 1.33:1 را ارائه میدهد، که هماهنگی واقعی را با بریکرهای حرارتی-مغناطیسی استاندارد تقریباً غیرممکن میکند. این محدودیت توضیح میدهد که چرا بسیاری از تاسیسات مسکونی و تجاری سبک نمیتوانند به هماهنگی انتخابی کامل دست یابند.
برای حفاظت قوس الکتریکی و حفاظت از خطای زمین کاربردها، هماهنگی نیازمند ملاحظات اضافی در مورد عملکردهای تریپ تخصصی فراتر از حفاظت اضافه جریان ساده است. مدرن واحدهای تریپ الکترونیکی تاخیرهای زمانی قابل برنامهریزی ارائه میدهند که امکانات هماهنگی را بهبود میبخشد.
اشتباهات رایج در سایزینگ سیم و نحوه اجتناب از آنها
حتی برقکاران و مهندسان با تجربه نیز اشتباهات سایزینگ سیم را مرتکب میشوند که ایمنی و انطباق با کد را به خطر میاندازد. درک این اشتباهات رایج به شما کمک میکند از بازکاری پرهزینه و خطرات احتمالی جلوگیری کنید.
اشتباه #1: نادیده گرفتن افت ولتاژ
بسیاری از نصابها منحصراً بر آمپراژ تمرکز میکنند در حالی که افت ولتاژ را نادیده میگیرند، به ویژه در مسیرهای طولانی مدار. NEC توصیه میکند که افت ولتاژ را به 3% برای مدارهای شاخه و 5% کل برای فیدر به اضافه مدارهای شاخه محدود کنید. افت ولتاژ بیش از حد باعث اختلال در عملکرد تجهیزات، کاهش راندمان و کاهش عمر موتور میشود.
راه حل: برای مدارهایی که طول آنها بیشتر از 50 فوت است، افت ولتاژ را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کنید:
VD = 2 × K × I × L / CM
کجا:
- VD = افت ولتاژ (ولت)
- K = ثابت مقاومت (12.9 برای مس، 21.2 برای آلومینیوم)
- I = جریان (آمپر)
- L = طول یک طرفه مدار (فوت)
- CM = میل دایرهای (مساحت سطح مقطع سیم)
هنگامی که افت ولتاژ محاسبه شده از 3% ولتاژ سیستم فراتر میرود، سایز هادیها را افزایش دهید. برای راهنمای سایزینگ کابل, ، به استانداردهای IEC 60204-1 مراجعه کنید.
اشتباه #2: استفاده از سایز بریکر به عنوان نشانگر سایز سیم
یک فرض رایج اما خطرناک: “من یک بریکر 30 آمپر دارم، بنابراین به سیم 10 AWG نیاز دارم.” این منطق زمانی که عوامل کاهش رتبه اعمال میشوند یا زمانی که بریکر از چندین مدار با سایزهای مختلف سیم محافظت میکند، با شکست مواجه میشود.
راه حل: همیشه آمپراژ مورد نیاز را بر اساس بار واقعی محاسبه کنید، تمام عوامل کاهش رتبه مربوطه را اعمال کنید، سپس سایز سیم را از جداول آمپراژ انتخاب کنید. فقط پس از تعیین سایز سیم باید رتبه بندی مناسب بریکر را انتخاب کنید.
اشتباه #3: مخلوط کردن مس و آلومینیوم بدون تنظیم
هادیهای آلومینیومی تقریباً به دو سایز AWG بزرگتر از مس برای آمپراژ معادل نیاز دارند. نصب سیم آلومینیومی که برای مقادیر آمپراژ مس سایز شده است، یک خطر جدی آتش سوزی ایجاد میکند.
راه حل: هنگام استفاده از هادیهای آلومینیومی، به ستونهای آلومینیومی در جدول 310.16 NEC مراجعه کنید و اطمینان حاصل کنید که تمام پایانهها برای هادیهای آلومینیومی (علامت AL یا AL/CU) رتبه بندی شدهاند. برای کاربردهای شینه, ، انتخاب مواد به طور قابل توجهی بر عملکرد تأثیر میگذارد.
اشتباه #4: نادیده گرفتن رتبهبندی دمای ترمینال
حتی اگر آمپراژ سیم از رتبه بندی بریکر بیشتر باشد، محدودیتهای دمای ترمینال ممکن است نیاز به کاهش رتبه داشته باشد. NEC 110.14(C) ایجاب میکند که هادیها بر اساس کمترین رتبه دمای هادی یا رتبه دمای ترمینال سایز شوند.
راه حل: برای تجهیزات با رتبه 100 آمپر یا کمتر، از ستون آمپراژ 60 درجه سانتیگراد استفاده کنید، مگر اینکه تجهیزات به طور خاص برای پایانههای 75 درجه سانتیگراد علامت گذاری شده باشند. برای تجهیزات با رتبه بیش از 100 آمپر، از ستون 75 درجه سانتیگراد استفاده کنید، مگر اینکه خلاف آن علامت گذاری شده باشد. این اغلب به سیم بزرگتری نسبت به آنچه که محاسبات آمپراژ به تنهایی نشان میدهد، نیاز دارد.
برای چارچوب حفاظت مدار توسعه، رسیدگی سیستماتیک به این اشتباهات رایج، تاسیسات قابل اعتماد و مطابق با کد را تضمین میکند.
کاربردهای ویژه: موتورها، HVAC و بارهای پیوسته
بارهای الکتریکی خاصی نیاز به رویکردهای سایزینگ سیم اصلاح شده فراتر از محاسبات استاندارد مدار شاخه دارند. درک این موارد خاص از کم سایزینگ و نقض کد جلوگیری میکند.
سایزینگ مدار موتور
مدارهای موتور چالشهای منحصر به فردی را ارائه میدهند زیرا جریان شروع میتواند به 600-800% جریان بار کامل برسد. NEC ماده 430 الزامات خاصی را تعیین میکند:
- هادی ها: سایز در 125% جریان بار کامل موتور (FLA) از جدول 430.250 NEC
- بریکر مدار شاخه: سایز در 250% از FLA برای بریکرهای زمان معکوس (NEC 430.52)
- محافظت در برابر اضافه بار: رله اضافه بار جداگانه سایز شده در 115-125% از FLA
مثال: یک موتور 10 اسب بخار، 230 ولت، 3 فاز با 28 آمپر FLA:
- سایزینگ هادی: 28 آمپر × 1.25 = 35 آمپر → حداقل به مس 8 AWG نیاز دارد
- بریکر شاخه: 28 آمپر × 2.5 = 70 آمپر → از بریکر 70 آمپر یا 80 آمپر استفاده کنید
- رله اضافه بار: تنظیم 28 آمپر × 1.15 = 32.2 آمپر
این رویکرد به جریان شروع بالا اجازه میدهد تا بدون تریپ مزاحم جریان یابد در حالی که حفاظت اضافه بار کافی را در طول شرایط کار فراهم میکند. برای راهنمایی جامع، به ما مراجعه کنید راهنمای انتخاب استارتر موتور و مقایسه رله اضافه بار حرارتی.
تجهیزات HVAC
تجهیزات تهویه مطبوع و پمپ حرارتی به دلیل جریان روتور قفل شده، ویژگیهای شروع کمپرسور و عملکرد مداوم نیاز به ملاحظات ویژهای دارند. پلاک تجهیزات مشخص میکند:
- حداقل آمپراژ مدار (MCA): سایز سیم مورد نیاز را تعیین میکند
- حداکثر حفاظت اضافه جریان (MOP): حداکثر سایز بریکر را تعیین میکند
همیشه از این مقادیر پلاک به جای محاسبه از جریان در حال اجرا به تنهایی استفاده کنید. سازنده قبلاً جریان شروع، موتورهای متعدد و عملکرد مداوم را در نظر گرفته است.
ایستگاه های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی
شارژرهای EV بارهای پیوستهای را نشان میدهند که نیاز به اعمال ضریب سایزینگ 125% دارند. علاوه بر این، NEC ماده 625 الزامات خاصی را تحمیل میکند:
- شارژرهای سطح 2 (240 ولت، 40 آمپر): به بریکر 50 آمپر و حداقل مس 6 AWG نیاز دارد
- شارژرهای متعدد: سیستمهای مدیریت بار ممکن است الزامات سایزینگ را کاهش دهند
- حفاظت GFCI: برای تمام تجهیزات تامین EV مورد نیاز است
برای راهنمایی دقیق، به ما مراجعه کنید راهنمای سایزینگ بریکر مدار شارژر EV و حفاظت از شارژ خودروهای الکتریکی تجاری.
استانداردهای بینالمللی: رویکردهای IEC در مقابل NEC
در حالی که این راهنما عمدتاً بر الزامات NEC رایج در آمریکای شمالی تمرکز دارد، بسیاری از مشتریان VIOX با استانداردهای IEC در سطح بینالمللی کار میکنند. درک تفاوتهای کلیدی از بروز خطا در پروژههای جهانی جلوگیری میکند.
تفاوتهای سایزینگ سیم
- سیستم اندازهگیری: IEC از سطح مقطع بر حسب mm² به جای AWG استفاده میکند.
- جداول آمپراژ: IEC 60364-5-52 مقادیر آمپراژ متفاوتی نسبت به جدول 310.16 NEC ارائه میدهد.
- روشهای نصب: IEC دستههای روش نصب بیشتری را تعریف میکند که بر آمپراژ تأثیر میگذارند.
تبدیلهای رایج:
- 14 AWG ≈ 2.5 mm²
- 12 AWG ≈ 4 mm²
- 10 AWG ≈ 6 mm²
- 8 AWG ≈ 10 mm²
رویکردهای هماهنگی بریکر
IEC 60947-2 ویژگیهای مختلف بریکر و الزامات هماهنگی را در مقایسه با استانداردهای NEC/UL تعریف میکند. بریکرهای IEC از نامگذاریهای منحنی تریپ متفاوتی (منحنیهای B، C، D) نسبت به روشهای آمریکای شمالی استفاده میکنند. برای پروژههایی که به هر دو استاندارد نیاز دارند، به [راهنمای اصطلاحات NEC در مقابل IEC] ما مراجعه کنید. راهنمای اصطلاحات NEC در مقابل IEC.
سوالات متداول
س: آیا میتوانم از یک بریکر 20 آمپری روی سیم 14 AWG استفاده کنم؟
خیر. NEC 240.4(D) سیم مسی 14 AWG را به حداکثر حفاظت جریان اضافی 15 آمپر محدود میکند، حتی اگر رتبهبندی آمپراژ آن 20 آمپر در 75 درجه سانتیگراد باشد. این قانون برای ایجاد حاشیه ایمنی اضافی برای کوچکترین اندازه هادی که معمولاً استفاده میشود، وجود دارد. همیشه از یک بریکر 15 آمپری با سیم 14 AWG استفاده کنید.
س: اگر بریکری بزرگتر از آنچه سیم میتواند تحمل کند نصب کنم، چه اتفاقی میافتد؟
نصب یک بریکر بزرگتر از حد مجاز، خطر جدی آتشسوزی ایجاد میکند. سیم بیش از حد گرم میشود و به طور بالقوه عایق یا مواد اطراف را قبل از تریپ بریکر مشتعل میکند. عملکرد اصلی مدارشکن محافظت از سیم است، نه بار متصل. هرگز هنگام انتخاب اندازه بریکر، از رتبهبندی آمپراژ سیم تجاوز نکنید.
س: چگونه افت ولتاژ را در مسیرهای طولانی سیم در نظر بگیرم؟
افت ولتاژ را با استفاده از فرمول VD = 2 × K × I × L / CM محاسبه کنید، که در آن K = 12.9 برای مس است. اگر افت ولتاژ محاسبه شده از 3٪ ولتاژ سیستم بیشتر شود، اندازه هادی را به گیج بزرگتر بعدی افزایش دهید و دوباره محاسبه کنید. برای مدارهای 120 ولت، 3٪ برابر با حداکثر افت 3.6 ولت است. مسیرهای طولانی اغلب به اندازههای سیم بسیار بزرگتر از آنچه که آمپراژ به تنهایی نشان میدهد، نیاز دارند.
س: آیا باید آمپراژ سیم را برای هر نصب کاهش دهم؟
کاهش آمپراژ زمانی اعمال میشود که شرایط نصب واقعی با فرضیات استاندارد در جدول 310.16 NEC متفاوت باشد: سه یا کمتر هادی حامل جریان، دمای محیط 30 درجه سانتیگراد و انواع عایق مشخص شده. اکثر تاسیسات دنیای واقعی حداقل به اصلاح دما یا تنظیم پر شدن لوله نیاز دارند. همیشه ارزیابی کنید که آیا عوامل کاهش برای نصب خاص شما اعمال میشوند یا خیر.
س: آیا میتوانم به جای سیم مسی از سیم آلومینیومی برای صرفهجویی در هزینهها استفاده کنم؟
سیم آلومینیومی برای بسیاری از کاربردها قابل قبول است، اما برای آمپراژ معادل، تقریباً به دو اندازه AWG بزرگتر از مس نیاز دارد. تمام اتصالات باید برای آلومینیوم رتبهبندی شوند (با علامت AL یا AL/CU) و باید از ترکیب آنتیاکسیدان مناسب استفاده شود. آلومینیوم برای هادیهای بزرگ (4 AWG و بزرگتر) مقرون به صرفهترین است، جایی که صرفهجویی در هزینه مواد بیشتر از نیاز به اندازه بزرگتر است.
س: تفاوت بین بریکرهای دارای رتبه 80٪ و 100٪ چیست؟
مدارشکنهای استاندارد دارای رتبه 80٪ هستند، به این معنی که بارهای پیوسته نمیتوانند از 80٪ رتبه بریکر تجاوز کنند. بریکرهایی که به طور خاص به عنوان دارای رتبه 100٪ فهرست شدهاند، میتوانند جریان نامی کامل خود را به طور مداوم حمل کنند، اما به شرایط نصب خاصی (معمولاً محصور در محفظههای مناسب) نیاز دارند و هزینه بسیار بیشتری دارند. اکثر برنامهها از بریکرهای استاندارد دارای رتبه 80٪ با عوامل اندازهگیری مناسب استفاده میکنند.
نتیجهگیری: ساخت سیستمهای الکتریکی ایمنتر از طریق هماهنگی مناسب
گیج سیم صحیح و هماهنگی مدارشکن، پایه و اساس ایمنی الکتریکی در هر نصب را تشکیل میدهد. با درک اصول آمپراژ، اعمال الزامات NEC از جمله قانون 80٪ و محدودیتهای ماده 240.4(D)، در نظر گرفتن عوامل کاهش و اجرای استراتژیهای هماهنگی انتخابی، میتوانید سیستمهای الکتریکی را طراحی کنید که از افراد و تجهیزات محافظت کرده و در عین حال زمان خرابی را به حداقل برسانید.
رابطه بین اندازه سیم و آمپراژ بریکر تصادفی نیست - این نشان دهنده دههها دانش مهندسی برق و دادههای ایمنی است که در کد ملی برق تدوین شده است. هر انتخاب گیج سیم و تصمیمگیری در مورد اندازه بریکر، ایمنی نصب الکتریکی شما را یا افزایش میدهد یا به خطر میاندازد.
برای تهیه تجهیزات الکتریکی B2B، VIOX Electric طیف کاملی از [محصولات] را تولید میکند. قطع کننده مدار, MCB ها, کلیدهای مینیاتوری (MCCB)، و تجهیزات توزیع طراحی شده برای مطابقت با استانداردهای NEC و IEC. تیم فنی ما پشتیبانی کاربردی را برای اطمینان از اندازه سیم مناسب و هماهنگی بریکر برای نیازهای خاص شما ارائه میدهد.
