විදුලි ධාරාව, වෝල්ටීයතාවය සහ බලය අතර සම්බන්ධතාවය නවීන විදුලි පද්ධතිවල අත්තිවාරම සාදයි. නේවාසික සහ කාර්මික විදුලි නිර්මාණයේ තීරණාත්මක ප්‍රශ්නයක් වන්නේ ඇම්පියර් 20 පරිපථ කඩනයක ආරක්ෂිත වොට් ධාරිතාව තීරණය කිරීම වටා ය. මෙම වාර්තාව මෙම මාතෘකාව පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක පරීක්ෂණයක් සැපයීම සඳහා විදුලි ඉංජිනේරු විද්‍යාව, නියාමන ප්‍රමිතීන් සහ ප්‍රායෝගික යෙදුම් වලින් මූලධර්ම සංස්ලේෂණය කරයි.
විදුලි බලයේ මූලික මූලධර්ම
ඕම්ගේ නියමය සහ බල සූත්‍රය
විදුලි බලය ගණනය කිරීමේ මූලික ගල ඕම්ගේ නියමය තුළ පිහිටා ඇති අතර එය වෝල්ටීයතාවය (V), ධාරාව (I) සහ ප්‍රතිරෝධය (R) අතර සම්බන්ධතාවය නිර්වචනය කරයි. බලය (P) සඳහා, සූත්‍රය පහත පරිදි පුළුල් වේ:
පී = වී × අයි
ප්‍රත්‍යාවර්ත ධාරා (AC) පද්ධතිවල, ප්‍රේරක හෝ ධාරිත්‍රක භාර සඳහා බල සාධකය (PF) මෙම සමීකරණය වෙනස් කරයි:
පී = වී × මම × පීඑෆ්
කෙසේ වෙතත්, ප්‍රතිරෝධක බර සඳහා (උදා: හීටර්, තාපදීප්ත ආලෝකකරණය), PF = 1, ගණනය කිරීම් සරල කිරීම.
නේවාසික පද්ධතිවල වෝල්ටීයතා ප්‍රමිතීන්
නේවාසික විදුලි පද්ධති සාමාන්‍යයෙන් සාමාන්‍ය අලෙවිසැල් සඳහා 120V සහ අධි බලැති උපකරණ සඳහා 240V (උදා: විදුලි උදුන්, HVAC පද්ධති) හි ක්‍රියාත්මක වේ. මෙම වෝල්ටීයතාවයන් ඇම්පියර් 20 පරිපථයක වොට් ධාරිතාවයට සෘජුවම බලපායි.
20-Amp පරිපථයක් සඳහා වොට් ගණනය කිරීම
මූලික ගණනය කිරීම
බල සූත්‍රය භාවිතා කිරීම:
120V දී:
20 A × 120 V = 2,400 W
240V දී:
20 A × 240 V = 4,800 W
මෙම අගයන් බ්‍රේකරය පැද්දීමට පෙර න්‍යායාත්මක උපරිම වොට් ප්‍රමාණය නියෝජනය කරයි.
අඛණ්ඩ බර අඩු කිරීම (80% රීතිය)
ජාතික විදුලි සංග්‍රහය (NEC) අධි තාපනය වැළැක්වීම සඳහා අඛණ්ඩ බර (ක්‍රියාකාරී පැය ≥3) පරිපථයක ශ්‍රේණිගත ධාරිතාවෙන් 80% නොඉක්මවිය යුතු බව නියම කරයි. මෙම රීතිය යෙදීම:
120V පරිපථය:
20 A × 0.8 × 120 V = 1,920 W
240V පරිපථය:
20 A × 0.8 × 240 V = 3,840 W
මෙම අවප්‍රමාණය දිගුකාලීන විශ්වසනීයත්වය සහ ආරක්ෂක ප්‍රමිතීන්ට අනුකූල වීම සහතික කරයි.
පරිපථ ධාරිතාවට බලපාන සාධක
වයර් මාපකය සහ විස්තාරය
ඇමරිකානු වයර් මාපකය (AWG) පද්ධතිය සන්නායක ප්‍රමාණය නියම කරයි. ඇම්පියර් 20 පරිපථ සඳහා:
12 AWG තඹ: 20A (60°C පරිවරණය) හෝ 25A (90°C පරිවරණය) සඳහා ශ්‍රේණිගත කර ඇත.
14 AWG තඹ: 15A ට සීමා කර ඇති අතර, එය 20A පරිපථ සඳහා නුසුදුසු වේ.
වයර් මාපකයට නොගැලපෙන බ්‍රේකරයක් උත්ශ්‍රේණි කිරීම (උදා: 30A බ්‍රේකරයක 12 AWG) NEC මාර්ගෝපදේශ උල්ලංඝනය කරන අතර ගිනි අවදානම් ඇති කරයි.
පරිපථ වර්ගය සහ පැටවුම් ලක්ෂණ
කැපවූ එදිරිව සාමාන්‍ය පරිපථ: කැපවූ පරිපථ (උදා: ශීතකරණ) බෙදාගත් බර වළක්වන අතර, සාමාන්‍ය පරිපථවලට සම්බන්ධිත සියලුම උපාංග සාරාංශ කිරීම අවශ්‍ය වේ.
ප්‍රේරක බර: මෝටර සහ ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ප්‍රතික්‍රියාශීලී බලය හඳුන්වා දෙන අතර, බල සාධක නිවැරදි කිරීම් අවශ්‍ය වේ. උදාහරණයක් ලෙස, PF = 0.8 සහිත 1,500W මෝටරයක් පහත සඳහන් දේ ලබා ගනී:
I = 1,500 W / (120 V × 0.8) = 15.63 A
20A පරිපථයක ධාරිතාව 80% (16A) ඉක්මවීම.
ප්‍රායෝගික යෙදුම් සහ සිද්ධි අධ්‍යයන
නේවාසික තාපන පද්ධති
බේස්බෝඩ් හීටර් බොහෝ විට ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් සඳහා 240V පරිපථ භාවිතා කරයි. 20A, 240V පරිපථයක් අඛණ්ඩ තාපන බර 3,840W දක්වා සහය දක්වයි. මෙය ඉක්මවා යාම සඳහා 30A බ්‍රේකරයක් සහ 10 AWG රැහැන් අවශ්‍ය වේ, මන්ද 12 AWG ආරක්ෂිතව 30A හැසිරවිය නොහැක.
අධි-ඝනත්ව බල භාවිතය
GPU කැණීම් යන්ත්‍ර වැනි අවස්ථා වලදී, 20A/120V පරිපථයක බහු 1,200W බල සැපයුම් අධි බර පැටවීමේ අවදානමක් ඇත:
1,200 W × 4 / 120 V = 40 A (50A පරිපථයක් අවශ්‍ය වේ)
එවැනි සැකසුම් සඳහා පැකිලීම සහ අනතුරු වැළැක්වීම සඳහා කැපවූ පරිපථ අවශ්‍ය වේ.
නියාමන සහ ආරක්ෂක සලකා බැලීම්
NEC අනුකූලතාවය
210.20(A) වගන්තිය: අධි ධාරා ආරක්ෂාව සන්නායක විස්තාරකයට අනුරූප විය යුතුය.
424.3(B) වගන්තිය: අඛණ්ඩ බර ලෙස වර්ගීකරණය කරන ලද ස්ථාවර විදුලි තාපන උපකරණ.
20A පරිපථවල AWG 14ක් භාවිතා කිරීම වැනි උල්ලංඝනයන්, ආරක්ෂාවට හානි කරන අතර රක්ෂණය අවලංගු කරයි.
GFCI සහ AFCI අවශ්යතා
බිම් දෝෂ පරිපථ බාධා (GFCIs) සහ චාප දෝෂ පරිපථ බාධා (AFCIs) ආරක්ෂාව වැඩි දියුණු කරන නමුත් වොට් සීමාවන්ට බලපාන්නේ නැත. AFCIs චාප දෝෂ හඳුනා ගන්නා අතර GFCIs විදුලි සැර වැදීම වළක්වයි, එය මුළුතැන්ගෙයි සහ නාන කාමර දෙකෙහිම ඉතා වැදගත් වේ.
පොදු වැරදි වැටහීම් සහ දෝෂ
අලෙවිසැල් ශ්‍රේණිගත කිරීම් වැරදි ලෙස අර්ථකථනය කිරීම
15A අලෙවිසැල් සහිත 20A පරිපථයක් තනි අලෙවිසැල් ධාරිතාව වැඩි නොකරයි. සෑම අලෙවිසැලක්ම 15A (120V දී 1,800W) දක්වා සීමා වේ, නමුත් පරිපථයේ මුළු භාරය අඛණ්ඩව 1,920W නොඉක්මවිය යුතුය.
දිගු පරිපථවල වෝල්ටීයතා පහත වැටීම
දිගු වයර් ධාවනය මඟින් ප්‍රතිරෝධය හඳුන්වා දෙන අතර ඵලදායී වෝල්ටීයතාවය අඩු කරයි. අඩි 100 12 AWG පරිපථයක් සඳහා:
V පහත වැටීම = 2 × L × I × R = 2 × 100 අඩි × 20 A × 1.588 Ω / 1,000 අඩි = 6.35 V
ප්‍රතිඵලයක් ලෙස 120 V − 6.35 V = 113.65 V, භාවිතා කළ හැකි වොට් ප්‍රමාණය අඩු කරයි.
නිගමනය
20-amp පරිපථ කඩනයක වොට් ධාරිතාව තීරණය කිරීම සඳහා න්‍යායාත්මක මූලධර්ම, නියාමන ප්‍රමිතීන් සහ ප්‍රායෝගික සීමාවන් ඒකාබද්ධ කිරීම අවශ්‍ය වේ. 120V දී, පරිපථය 2,400W (1,920W අඛණ්ඩ) සඳහා සහය දක්වයි; 240V දී, 4,800W (3,840W අඛණ්ඩ) වේ. වයර් මිනුම් පිරිවිතර, බර වර්ගය සහ NEC මාර්ගෝපදේශ පිළිපැදීම ආරක්ෂිත සහ කාර්යක්ෂම ක්‍රියාකාරිත්වය සහතික කරයි. පරිපථ ආරක්ෂාව සහ බලශක්ති කළමනාකරණයේ අනාගත නවෝත්පාදනයන් මෙම සීමාවන් තවදුරටත් පිරිපහදු කළ හැකි නමුත්, මෙහි දක්වා ඇති මූලික මූලධර්ම විදුලි පද්ධති නිර්මාණය සඳහා තීරණාත්මකව පවතී.
