حاسبة حجم علبة التوصيل - متوافق مع كود NEC

ما حاسبة حجم علبة التوصيل؟

تحسب حاسبة حجم علبة التوصيل أصغر حجم للعلبة، بالبوصات المكعبة، يمكنه احتواء مجموعة معينة من الأسلاك والأجزاء بأمان. وتطبّق قواعد ملء العلب الواردة في الكود الكهربائي الوطني (NEC)، الجدول 314.16(B). ويستخدمها الكهربائيون وأصحاب المنازل لاختيار علبة مطابقة للكود قبل تركيبها، بدلاً من اكتشاف أنها صغيرة جداً بعد إدخال الأسلاك فيها.

ما علبة التوصيل؟

علبة التوصيل، التي تُسمى أيضاً علبة المخرج أو علبة الجهاز، هي غلاف يحتوي على وصلات وتوصيلات كهربائية. وتحمي الأسلاك من الأضرار المادية، وتُبقي الشرر أو الحرارة بعيداً عن أي مواد قريبة قد تشتعل. وتُصنع العلب من المعدن أو البلاستيك، وتأتي بأشكال عدة، منها العلبة أحادية الوحدة والمربعة والثمانية الأضلاع.

لماذا يهم حجم العلبة؟

تحمل التوصيلات الكهربائية تياراً، والتيار ينتج حرارة. فالعلبة ذات الحيز الحر القليل تحشر الأسلاك معاً بإحكام، مما يصعّب انتشار الحرارة وتبددها. وقد يؤدي الحشر الشديد أيضاً إلى خدش عازل السلك أو سحقه أثناء دفع الأسلاك إلى الداخل، مما يزيد خطر حدوث قصر كهربائي بمرور الوقت. ويحدد الكود الكهربائي الوطني حداً أدنى لحجم كل علبة، بحيث يتوافر حيز كافٍ للموصلات والوصلات والأجهزة من دون تزاحم.

كيفية حساب حجم علبة التوصيل

يخصص الجدول 314.16(B) من NEC حجمًا مسموحًا، بالبوصات المكعبة، لكل مقاس سلك (المقياس الأمريكي للأسلاك، أي AWG). ويغطي الجدول من 18 AWG إلى 6 AWG. ولا تُحدَّد أحجام الموصلات الأكبر بهذه الطريقة؛ فهناك جزء منفصل من الكود، هو NEC 314.28، يتناول علب السحب والتوصيل للأسلاك الأكبر.

يُحسب الحجم الكلي المطلوب بجمع عدة أنواع من الأحجام المسموحة:

• الموصلات. كل سلك ناقل للتيار يدخل العلبة ويُوصَل أو يُربط يحصل على حجم مسموح واحد بحسب مقاسه. أما السلك الذي يبدأ وينتهي داخل العلبة، مثل الذيل الوصلي، فلا يُحتسب.
• موصلات التأريض. تشترك جميع أسلاك التأريض العارية أو الخضراء في العلبة في حجم مسموح واحد، يُحدَّد بحسب أكبر سلك تأريض موجود. وإذا زادت أسلاك التأريض على أربعة، أضاف كل سلك بعد الرابع ربع ذلك الحجم المسموح، وهي قاعدة أُضيفت في NEC لعام 2020.
• مشابك الكابلات. تشترك جميع مشابك الكابلات الداخلية في العلبة في حجم مسموح واحد، يُحدَّد بحسب أكبر موصل في العلبة. ويصح ذلك مهما كان عدد المشابك.
• أطر الأجهزة. يضيف كل إطار جهاز، وهو الشريط المعدني الذي يثبّت المفتاح أو المقبس، حجمًا مسموحًا مضاعفًا. ويحدده NEC بحسب أكبر موصل متصل بذلك الجهاز. أما الحاسبة فتستخدم أكبر موصل في العلبة كلها، فتعطي نتيجة مماثلة أو أكبر قليلًا.

تُكتب المعادلة كما يلي:

الحجم المطلوب = (الأحجام المسموحة للموصلات) + (حجم مسموح واحد للتأريض) + (حجم مسموح واحد للمشابك، إن وُجدت مشابك) + (الأحجام المسموحة لأطر الأجهزة)

مثال

تحتوي علبة مفتاح ثلاثي الاتجاهات على:

• ثلاثة موصلات 14 AWG
• موصلين 12 AWG
• سلك تأريض واحد 14 AWG
• مشبك كابل واحد
• إطار جهاز واحد

الأحجام المسموحة للموصلات: (3 × 2.0) + (2 × 2.25) = 6.0 + 4.5 = 10.5 بوصات مكعبة (172 cm³).

أكبر موصل في العلبة هو 12 AWG، وحجمه المسموح 2.25 بوصة مكعبة (36.9 cm³). وتُستخدم هذه القيمة أدناه للمشبك والإطار.

الحجم المسموح للتأريض: سلك تأريض واحد 14 AWG، لذا يُضاف 2.0 بوصة مكعبة (32.8 cm³). المجموع المرحلي: 12.5.

الحجم المسموح للمشبك: حجم مسموح واحد بحسب أكبر موصل، وهو 2.25 بوصة مكعبة (36.9 cm³). المجموع المرحلي: 14.75.

الحجم المسموح لإطار الجهاز: 2.25 × 2 × 1 = 4.5 بوصة مكعبة (73.7 cm³). المجموع النهائي: 19.25 بوصة مكعبة (315 cm³).

تحتاج هذه العلبة إلى حجم لا يقل عن 19.25 بوصة مكعبة (315 cm³). وتكون سعة كثير من علب الأجهزة المفردة أقل من ذلك، لذا تتطلب هذه التوصيلات عادةً علبة أكبر، مثل علبة ثنائية الوحدة أو علبة أحادية الوحدة عميقة مصنفة لحجم 19.25 بوصة مكعبة (315 cm³) أو أكثر. ويُختم حجم العلبة عادةً على سطحها الداخلي أو يُذكر في مواصفات الشركة المصنّعة.

ما الذي تغطيه هذه الحاسبة؟

تدعم الحاسبة مقاسات الأسلاك من 18 AWG إلى 6 AWG، بما يتوافق مع الجدول 314.16(B) من الكود الكهربائي الوطني. ولا تغطي ما يلي:

• الموصلات الأكبر من 6 AWG، التي تخضع بدلاً من ذلك للمادة NEC 314.28.
• العلب متعددة الوحدات ذات الحواجز الداخلية.
• العلب التي تجمع بين تمديدات القدرة وتمديدات الجهد المنخفض، مثل الكابل متحد المحور أو كابل الشبكة.

بالنسبة إلى ملء العلب خارج هذه الحالات، أو لاتخاذ قرار نهائي بشأن المطابقة، يُرجع مباشرةً إلى الجدولين (A) و(B) من NEC 314.16 أو يُستعان بكهربائي مرخّص.

الأسئلة الشائعة

ما الذي يُعدّ موصلًا في حساب ملء العلبة؟ يُعدّ أي سلك معزول يدخل العلبة ويُوصَل بجهاز أو يُربط به موصلًا واحدًا. والسلك الذي يمر عبر العلبة مباشرة يُحتسب مرة واحدة أيضًا. أما الذيل الوصلي أو الوصلة القصيرة التي تبدأ وتنتهي داخل العلبة دون أن يخرج منها أي جزء فلا تُحتسب، مهما كان طولها.

هل يضيف كل سلك تأريض حجمه المسموح الخاص؟ لا. تشترك حتى أربعة موصلات تأريض في حجم مسموح واحد، يُحدَّد بحسب أكبر سلك تأريض. ويضيف كل سلك تأريض بعد الرابع مقدارًا صغيرًا، هو ربع ذلك الحجم المسموح.

إذا كانت في العلبة ثلاثة مشابك كابلات، فهل تُحسب ثلاث مرات؟ لا. تستخدم جميع المشابك في العلبة معًا حجمًا مسموحًا واحدًا، يُحدد وفقًا لأكبر موصل في العلبة، بصرف النظر عن عدد المشابك الموجودة.

كيف يؤثر إطار الجهاز في المجموع؟ يضيف كل إطار جهاز، مثل الشريط المعدني في المفتاح أو المقبس، ضعف الحجم المسموح لأكبر موصل. وتستخدم الحاسبة أكبر موصل في العلبة. ويضيف إطاران ذلك الحجم المسموح المضاعف مرتين.

ماذا لو كان السلك أكبر من 6 AWG؟ لا يحدد الجدول 314.16(B) من NEC أحجامًا مسموحة للمقاسات الأكبر من 6 AWG، وكذلك لا تفعل هذه الحاسبة. وتُحدد أحجام العلب الخاصة بالموصلات الأكبر وفقاً لـ NEC 314.28.

هل تحتاج العلب المعدنية والبلاستيكية إلى أحجام مختلفة؟ لا. فقواعد الحجم واحدة لكلا المادتين. وقد تحتوي العلب المعدنية أحياناً على مشابك مدمجة، وتظل هذه المشابك محسوبة ضمن الحجم المسموح الموضح أعلاه.

المراجع

1. ABB Thomas & Betts (إعادة طبع لـ NFPA 70، الكود الكهربائي الوطني). Steel City metallic boxes: NEC 314.16 and Table 314.16(B). إعادة طبع NEC 314.16 (PDF) — الأحجام المسموحة في الجدول 314.16(B) (من 18 AWG بواقع 1.50 بوصة³ إلى 6 AWG بواقع 5.00 بوصة³)، وحجم مسموح واحد لجميع المشابك، وموصلات غير محتسبة لا تغادر العلبة.
2. EC&M. Code Quiz: Box Volume Calculations and EGCs. اختبار EC&M عن الكود — يضيف NEC لعام 2020 ربع حجم مسموح لكل موصل تأريض بعد الرابع.