На этой странице
Процент заполнения кабелепровода — это общая площадь поперечного сечения проводников и кабелей внутри кабельного канала, деленная на внутреннюю площадь поперечного сечения кабельного канала и умноженная на 100. Согласно общепринятым положениям главы 9 Национального электротехнического кодекса (NEC), нормативный максимальный коэффициент заполнения составляет 53% для одного проводника или кабеля, 31% для двух и 40% для более чем двух. Для кабелепровода или трубного ниппеля длиной не более 24 дюймов допускается предел 60%. Всегда проверяйте редакцию NEC, принятую органом, обладающим юрисдикцией (AHJ), а также примечания, применимые к данной установке.
Сам расчет прост. Большинство ошибок возникает из-за выбора неверной площади: использование площади медного проводника вместо площади изолированного проводника, использование номинального торгового размера кабелепровода в качестве его внутреннего диаметра или использование общего диаметра кабеля вместо точного наружного диаметра (OD), указанного производителем.
Формула заполнения кабелепровода
Для круглого кабеля или проводника с наружным диаметром d:
A = π × d² ÷ 4Для нескольких групп проводников или кабелей:
A_total = Σ(n × A_item)Процент заполнения кабелепровода составляет:
Заполнение % = A_total ÷ A_conduit × 100Где:
| Символ | Значение | Используйте |
|---|---|---|
d |
Готовый наружный диаметр | Используйте для круглого готового кабеля, если производитель предоставляет наружный диаметр (OD) |
A_item |
Площадь сечения одного проводника или кабеля | Используйте применимую таблицу нормативных документов или выполните расчет на основе подтвержденного наружного диаметра |
n |
Количество данного проводника или кабеля | Подсчитайте каждый элемент, который физически занимает кабельный канал |
A_total |
Сумма всех занятых площадей | Добавьте каждый проводник и группу кабелей |
A_conduit |
Общая внутренняя площадь кабельного канала | Используйте значение для конкретного типа кабельного канала и типоразмера |
Используйте одни и те же единицы измерения для всех размеров. Если диаметр указан в дюймах, результирующая площадь будет в квадратных дюймах. Если диаметр указан в миллиметрах, площадь будет в квадратных миллиметрах. Поскольку коэффициент заполнения является отношением, любая система единиц подходит при условии ее последовательного использования.
Пределы заполнения кабелепроводов согласно NEC
Таблица 1 главы 9 NEC устанавливает общеизвестные процентные ограничения, применяемые в Соединенных Штатах. Они относятся к внутреннему поперечному сечению кабелепровода, а не к его номинальному типоразмеру.
| Содержимое или состояние кабелепровода | Справочное значение максимального заполнения |
|---|---|
| Один проводник или кабель | 53% |
| Два проводника или кабеля | 31% |
| Более двух проводников или кабелей | 40% |
| Соединительный патрубок длиной не более 24 in | 60% |
Эти цифры не являются универсальными международными правилами. В проектах, выходящих за рамки NEC, необходимо использовать применимые национальные правила электромонтажа, проектную спецификацию и требования местных органов власти. Даже в проектах по NEC проверяйте все применимые примечания к главе 9 и статью, регулирующую выбранный кабелепровод.
Многожильный кабель, волоконно-оптический кабель или гибкий шнур, как правило, рассматриваются как один проводник при расчете коэффициента заполнения. Для эллиптического кабеля используйте предписанный нормами метод расчета площади, основанный на его наибольшем размере, а не на предположении, что его наименьший размер является диаметром кабеля. Сборка отдельных изолированных проводников без общей оболочки не считается автоматически одним кабелем; рассчитывайте отдельные проводники в соответствии с принятыми правилами.
Выберите правильную площадь перед расчетом
Следующая карта входных данных предотвращает три наиболее распространенные ошибки при расчетах.
| Устанавливаемый элемент | Источник правильной площади | Не заменять |
|---|---|---|
| Отдельный изолированный монтажный провод, такой как THHN/THWN-2 | Таблица допустимых сечений изолированных проводников для принятой редакции норм и конструкции проводника | Сечение неизолированной меди согласно обозначению AWG или в мм² |
| Круглый многожильный, контрольный, информационный, коаксиальный или волоконно-оптический кабель | Внешний диаметр готового кабеля по данным производителя, пересчитанный в площадь сечения | Размер проводника, среднее значение по каталогу или размер разъема |
| Эллиптический или плоский кабель | Метод, требуемый применимыми нормами, обычно использующий больший размер в качестве эффективного диаметра окружности | Только меньший диаметр |
| EMT, RMC/GRC, PVC или другой кабелепровод | Указанная внутренняя площадь для конкретного типа кабелепровода и условного прохода | Номинальный условный проход, рассматриваемый как внутренний диаметр |
Отдельные проводники: используйте указанную площадь изоляции
Обозначение AWG или мм² описывает размер проводника; оно не включает толщину установленной изоляции. Два проводника с одинаковой площадью медного сечения могут занимать разную площадь в кабелепроводе, поскольку их типы изоляции или конструкция различаются. Для расчета по NEC используйте применимое значение из Таблицы 5 Главы 9 или другой таблицы, требуемой для конкретной конструкции проводника.
Приложение C может ускорить расчет, если все проводники имеют одинаковый размер и тип. Если размеры проводников или типы изоляции различаются, используйте базовый метод расчета площади по Главе 9, а не выбор несвязанного справочного значения для одинаковых размеров.
Готовые кабели: определяются внешним диаметром (OD) от производителя
Для готового кабеля получите номинальный или максимальный наружный диаметр из точного технического паспорта изделия. Оболочка, экраны, заполнители, броня, внутренняя подушка и производственные допуски определяют пространство, занимаемое кабелем. Выполняйте измерение кабеля, когда этого требует руководство по монтажу или когда фактическое изделие может существенно отличаться от проектного значения.
Сайт Калькулятор заполнения кабелепроводов VIOX включает общие предустановки наружного диаметра кабеля для предварительного планирования и позволяет вводить пользовательские значения наружного диаметра. Данные производителя для выбранного кабеля всегда имеют приоритет над общими предустановками.
Размер кабелепровода: используйте внутреннюю площадь, а не номинальное обозначение размера
Кабелепровод 1 дюйм не имеет внутреннего диаметра 1,000 дюйма. Внутренние размеры различаются для тонкостенных стальных труб (EMT), жестких металлических труб (RMC/GRC), труб ПВХ Schedule 40, ПВХ Schedule 80 и других кабелепроводов. Используйте данные таблицы для конкретного типа кабелепровода и номинального размера.
Пошаговый расчет заполнения кабелепровода
Используйте эту последовательность для установки кабелей одинакового размера, разного размера или готовых кабелей:
- Определите действующие правила. Зафиксируйте юрисдикцию, принятую редакцию норм, статью о кабелепроводах и информацию о том, подпадает ли трасса под какие-либо особые условия, такие как правило для коротких участков (nipple rule).
- Перечислите всё, что находится в кабелепроводе. Запишите тип каждого проводника или кабеля, тип изоляции или конструкцию, количество и источник данных о размерах.
- Получите значение площади поперечного сечения для каждого заполненного участка. Используйте применимую таблицу проводников или рассчитайте площадь круглого кабеля на основе проверенного наружного диаметра (OD).
- Умножьте площадь на количество. Выполните это отдельно для каждой группы.
- Сложите значения для всех групп. Результат:
A_total. - Определите внутреннюю площадь кабельного канала. Используйте точный тип и номинальный размер.
- Рассчитайте процент заполнения. Разделите
A_totalпоA_conduit, затем умножьте на 100. - Примените соответствующее ограничение. Сравните с 53%, 31%, 40%, 60% или другим ограничением, требуемым действующими нормами.
- При необходимости увеличьте размер кабелепровода. Повторите расчет, используя внутреннюю площадь следующего варианта. Не округляйте в меньшую сторону результат, не соответствующий требованиям.
- Выполните отдельные инженерные проверки. Подтвердите корректировку допустимой токовой нагрузки, радиус изгиба, тяговое усилие, боковое давление, риск заклинивания кабеля, разделение, заземление и детали монтажа.
Пример 1: Девять отдельных проводников одинакового сечения
Предположим, что расчет по NEC выполняется для девяти проводников 12 AWG THHN в 3/4-дюймовой трубе EMT. Для этого примера приняты следующие табличные значения:
- площадь одного проводника 12 AWG THHN:
0.0133 in²; - общая внутренняя площадь трубы EMT 3/4 дюйма:
0.533 in²; - применимый предел для более чем двух проводников:
40%.
Шаг 1: Рассчитайте общую площадь проводников
A_total = 9 × 0.0133 = 0.1197 in²Шаг 2: Рассчитайте процент заполнения
Fill % = 0.1197 ÷ 0.533 × 100 = 22.5%Шаг 3: Сравните с пределом
Максимально допустимая площадь при 40% составляет:
A_allowed = 0.533 × 0.40 = 0.2132 in²Поскольку 0.1197 in² меньше, чем 0.2132 in², а 22.5% меньше 40%, данная комбинация проходит расчет заполнения сечения.
Этот результат не завершает процесс выбора сечения проводников. Количество токопроводящих жил может потребовать корректировки допустимой токовой нагрузки, и этот показатель определяется по иным правилам, отличным от правил подсчета физических элементов для заполнения кабельных каналов.
Пример 2: Один многожильный кабель с использованием фактического наружного диаметра (OD)
Предположим, имеется один круглый многожильный кабель с опубликованным производителем наружным диаметром (OD) 0.750 дюйма проложенный в трубе EMT 1-1/4 дюйма. Используйте внутренний диаметр трубы EMT, равный 1.380 дюйма, для этого наглядного геометрического примера.
Шаг 1: Расчет площади сечения кабеля
A_cable = π × 0.750² ÷ 4 = 0.4418 дюйма²Шаг 2: Расчет площади кабельного канала
A_conduit = π × 1.380² ÷ 4 = 1.4957 in²Шаг 3: Расчет процента заполнения
Fill % = 0.4418 ÷ 1.4957 × 100 = 29.5%Один многожильный кабель при данном расчете процента заполнения рассматривается как один кабель, поэтому предельное значение составляет 53%. При 29.5% данная комбинация проходит проверку по площади заполнения.
Перед приемкой электромонтажных работ убедитесь, что внешний диаметр (OD), указанный производителем, соответствует конкретной конструкции кабеля, а размеры кабельного канала соответствуют применимой таблице. Также проверьте минимальный радиус изгиба и допустимые тяговые усилия; кабель большого сечения может соответствовать требованиям по заполнению, но при этом быть сложным или непригодным для прокладки по трассе с несколькими изгибами.
Пример 3: Различные внешние диаметры кабелей и выбор следующего подходящего кабельного канала
Предположим, что низковольтная трасса содержит:
- восемь кабелей Cat6, каждый из которых имеет
0,236 дюймавнешний диаметр; - два коаксиальных кабеля RG6, каждый из которых имеет
0,275 дюймавнешний диаметр.
Данные внешние диаметры являются проектными исходными данными для примера. Для реального проекта используйте фактические размеры от выбранных производителей.
Шаг 1: Рассчитайте площадь каждой группы
Один кабель Cat6:
A_Cat6 = π × 0.236² ÷ 4 = 0.0437 дюйм²Восемь кабелей Cat6:
8 × 0.0437 = 0.3499 дюйм²Один кабель RG6:
A_RG6 = π × 0.275² ÷ 4 = 0.0594 дюйм²Два кабеля RG6:
2 × 0.0594 = 0.1188 дюйм²Общая занятая площадь:
A_total = 0.3499 + 0.1188 = 0.4687 in²Шаг 2: Проверка 1-дюймовой трубы EMT
Используя внутреннюю площадь приблизительно 0.8643 in²:
Коэффициент заполнения = 0.4687 ÷ 0.8643 × 100 = 54.21%Для десяти кабелей требуется соблюдение предельного значения 40%, установленного для случаев, когда количество проводников превышает два, поэтому 1-дюймовая труба EMT не подходит.
Шаг 3: Проверка 1-1/4-дюймовой трубы EMT
Используя внутреннюю площадь приблизительно 1,4957 дюйм²:
Коэффициент заполнения = 0,4687 ÷ 1,4957 × 100 = 31,3%Труба EMT 1-1/4 дюйма проходит проверку по коэффициенту заполнения 40%. Она также обеспечивает больший запас для протяжки кабеля и расширения системы в будущем, чем кабелепровод, выбранный точно по максимальному значению.
В данном примере рассматривается только физическая площадь. Подтвердите допустимые комбинации кабелей, требования к разделению, огнезащитные уплотнения, крепления, радиус изгиба и любые правила систем связи, применимые к данной установке.
Проверьте результат с помощью калькулятора заполнения кабелепроводов VIOX
Используйте калькулятор для сравнения EMT, RMC/GRC, ПВХ Schedule 40 и ПВХ Schedule 80, введите две группы кабелей или пользовательские наружные диаметры и определите первый подходящий типоразмер в рамках выбранного семейства кабелепроводов.
Калькулятор является вспомогательным средством для предварительного планирования. Перед закупкой или монтажом сверьте введенные данные с точными техническими паспортами кабелей, принятой редакцией нормативных документов, сертификатами на кабелепроводы и требованиями местного органа строительного надзора (AHJ).
Что не доказывает положительный результат проверки заполнения кабелепровода
Заполнение кабелепровода отвечает на один вопрос: какая часть внутреннего поперечного сечения кабелепровода занята? Это не доказывает, что проводники имеют достаточную допустимую токовую нагрузку или что кабели могут быть проложены без повреждений.
| Отдельная проверка | Почему это остается необходимым |
|---|---|
| Корректировка допустимой токовой нагрузки | Наличие нескольких токопроводящих жил в кабелепроводе может потребовать корректировки, даже если фактическое заполнение ниже предельного значения |
| Падение напряжения | Зона кабельного канала не показывает, является ли сопротивление проводника приемлемым для данной нагрузки и длины трассы |
| Тяговое усилие | Длина кабеля, изгибы, трение, метод протяжки и конструкция проводника определяют растягивающее напряжение |
| Боковое давление | Кабель может быть поврежден в местах, где тяговое усилие воздействует на изгибе |
| Риск заклинивания кабеля | Три или более одинаковых кабеля могут заклинить на изгибах даже при заполнении сечения ниже максимально допустимого |
| Минимальный радиус изгиба | Кабель может поместиться внутри кабельного канала, но при этом не иметь возможности пройти по маршруту, не превысив допустимый радиус изгиба. |
| Разделение и системные правила | К цепям питания, управления, связи, пожарной сигнализации и оптоволоконным цепям могут предъявляться дополнительные требования к прокладке. |
| Резервная емкость | Проектирование с использованием максимально допустимых по нормам значений может оставить мало практического пространства для протяжки кабеля или будущих расширений. |
Руководство по прокладке кабеля компании Southwire определяет коэффициент заклинивания как отношение внутреннего диаметра кабелепровода к внешнему диаметру кабеля и указывает на зону повышенного риска для трех одинаковых кабелей. Рассматривайте это как исходные данные для анализа тягового усилия, а не как замену применимым нормам, данным производителя кабеля или расчету тягового усилия для конкретного маршрута.
Для выбора проводников, выходящего за рамки физической площади кабельного канала, используйте руководство VIOX для Расчет сечения кабеля по IEC, падение напряжения, снижение номинальных характеристик и пропускная способность кабельных каналов. Для расчетов потерь на длинных участках см. руководство по падению напряжения и потерям в линии. Это отдельные проектные задачи, которые не следует выводить из результатов заполнения кабелепровода.
Контрольный список проверки заполнения кабелепровода
Перед утверждением размера кабельного канала проверьте следующее:
- юрисдикцию проекта и принятую редакцию правил устройства электроустановок;
- точное семейство кабельных каналов, типоразмер и внутреннюю площадь;
- тип изоляции проводника и применимая область таблицы;
- производитель готового кабеля, номер детали, конструкция и фактический наружный диаметр;
- обработка многожильных, эллиптических или сгруппированных кабельных сборок;
- правильный предел для одного, двух, более двух кабелей или уплотнительного ниппеля;
- расчет для каждой группы кабелей и преобразование единиц измерения;
- корректировка допустимой токовой нагрузки и температурные ограничения проводников;
- количество изгибов, радиус изгиба, тяговое усилие, давление на боковую стенку и риск заклинивания;
- требования к разделению цепей, заземлению, герметизации, огнезащите и условиям окружающей среды;
- практический запас при протяжке и запланированная резервная мощность на будущее.
Если какие-либо входные данные неточны, не пытайтесь устранить неопределенность путем округления в меньшую сторону. Получите точные данные о проводнике, кабеле и кабелепроводе, затем повторите расчет или используйте калькулятор заполнения кабелепроводов VIOX для проверки пересмотренной комбинации.
Технические источники
- NFPA 70, информация о разработке и доступе к Национальному электротехническому кодексу (National Electrical Code)
- Демонстрация NFPA LiNK: расчет заполнения кабелепровода согласно NEC
- Southwire: 20 передовых методов, которым следует следовать при прокладке кабеля
- Калькулятор заполнения кабелепроводов VIOX
