Kalkulačka elektrických vodičů - Nástroj pro velikost AWG

Kalkulačka průřezu elektrických vodičů

Kalkulačka průřezu elektrických vodičů doporučí bezpečnou velikost vodiče měřenou v AWG (American Wire Gauge) pro domácí elektrický obvod. Používá tři vstupy — zatížení v ampérech nebo wattech, jednosměrnou délku vedení ve stopách a napětí soustavy — a vybere vodič s nejmenším průřezem, který dokáže vést proud bez přehřívání a bez nadměrného úbytku napětí.

Vodič příliš tenký pro dané zatížení se může přehřát, roztavit izolaci nebo způsobit požár. Vodič příliš tenký pro dlouhé vedení může také způsobit velký úbytek napětí, kvůli němuž světla pohasínají a motory se přehřívají. Tento nástroj kontroluje oba problémy současně a vrátí nejmenší průřez, který splní obě zkoušky.

Jak používat tuto kalkulačku průřezu vodičů

1. Vyberte typ projektu (volitelné). Předvolby pro čerpadlo zahradního jezírka, rozvody v kůlně, obvod malého domu nebo dílnu doplní typické hodnoty.
2. Zadejte zatížení. Zadejte přímo ampéry nebo přepněte na watty a kalkulačka vydělí výkon napětím, aby získala proud v ampérech.
3. Zadejte jednosměrnou vzdálenost od rozvodné skříně k zařízení ve stopách. Jde o délku vedení jedním směrem, nikoli o cestu tam a zpět. Kalkulačka ji interně zdvojnásobí, aby zohlednila odchozí i zpětný vodič.
4. Zvolte 120 V nebo 240 V, dvě standardní napětí používaná v domácnostech.
5. Zaškrtněte „trvalé zatížení“, pokud bude obvod pracovat 3 hodiny nebo déle bez přerušení, například pro nabíječku elektromobilu nebo přímotop. Pravidlo NEC 210,19(A)(1) vyžaduje, aby byl vodič dimenzován na 125 % tohoto typu zatížení.
6. Přečtěte si výsledek. Zobrazí doporučený průřez, maximální proud tohoto průřezu, procentuální úbytek napětí a bezpečnostní označení: bezpečné, upozornění nebo nebezpečné.

Jak vypočítat průřez vodiče

Kalkulačka provede u každého průřezu dvě kontroly, počínaje průřezem 14 AWG a postupným přechodem k silnějším vodičům, dokud neprojdou obě.

1. Převod wattů na ampéry

Pokud je zatížení uvedeno ve wattech, nejprve se převede na ampéry:

$I = \frac{P}{V}$

kde I je proud v ampérech, P je výkon ve wattech a V je napětí soustavy. Čerpadlo o výkonu 200 wattů v obvodu s napětím 120 V odebírá 200 ÷ 120 = 1,67 ampéru.

2. Přidání rezervy pro trvalé zatížení

U trvalého zatížení se požadovaný proud před kontrolou proudové zatížitelnosti násobí hodnotou 1,25 (kontrola úbytku napětí však stále používá skutečný proud):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Kontrola proudové zatížitelnosti

Proudová zatížitelnost je maximální proud, který může vodič daného průřezu vést. Kalkulačka používá následující hodnoty, což je sloupec 310,16 60 °C tabulky NEC pro měděné vodiče bez povrchové úpravy. Tento sloupec se vztahuje na kabely NM-B („Romex“) a UF — typy použité v předvolbách kalkulačky — přestože jednotlivé vodiče uvnitř těchto kabelů jsou dimenzovány na 90 °C. Silnější kabel v kovové trubce se svorkami dimenzovanými na 75 °C může u některých těchto průřezů legálně vést větší proud, ale kalkulačka takové uspořádání nepředpokládá.

Průřez touto kontrolou projde, pokud je jeho jmenovitý proud stejný jako požadovaný proud z kroku 2 nebo vyšší.

4. Kontrola úbytku napětí

I vodič s dostatečnou proudovou zatížitelností může při dlouhém vedení způsobit příliš velký úbytek napětí. Kalkulačka používá výše uvedené hodnoty odporu:

$V_{drop} = \frac{2 \times R \times I \times L}{1000}$

$V_{drop\%} = \frac{V_{drop}}{V_{source}} \times 100$

Zde R je odpor vodiče v ohmech na 1000 stop (300 m), I je skutečný proud v ampérech (nikoli hodnota upravená pro trvalé zatížení), L je jednosměrná vzdálenost ve stopách a 2 zohledňuje průchod proudu jedním vodičem tam a druhým zpět.

Kalkulačka výsledek označí takto:

• Bezpečné — úbytek napětí pod 3 %
• Upozornění — úbytek napětí od 3 % do 5 %
• Nevyhovující — úbytek napětí nad 5 %; kalkulačka místo něj zkusí další silnější průřez

Pokud žádný průřez až do 2 AWG nesplní obě kontroly, kalkulačka vrátí „2 AWG nebo větší“ s označením nebezpečné a doporučí licencovaného elektrikáře.

Příklad výpočtu

Uvažujme zatížení 15 ampérů na jednosměrném vedení dlouhém 100 stop při napětí 120 V, které není trvalé (předvolba kalkulačky pro rozvody v kůlně).

Zkuste 14 AWG. Jeho proudová zatížitelnost je 15 A, což právě stačí pro zatížení 15 A. Jeho úbytek napětí je:

$V_{drop} = \frac{2 \times 3.07 \times 15 \times 100}{1000} = 9.21\text{ V}$

$V_{drop\%} = \frac{9.21}{120} \times 100 = 7.68\%$

To je nad mezí 5 %, takže 14 AWG nevyhovuje, přestože prošel kontrolou proudové zatížitelnosti.

Zkuste 12 AWG. Jeho proudová zatížitelnost je 20 A, což pokrývá zatížení 15 A. Jeho úbytek napětí je:

$V_{drop} = \frac{2 \times 1.93 \times 15 \times 100}{1000} = 5.79\text{ V}$

$V_{drop\%} = \frac{5.79}{120} \times 100 = 4.83\%$

To je pod mezí 5 %, takže 12 AWG vyhovuje. Protože 4,83 % je vyšší než 3 %, výsledek je označen jako „upozornění“, nikoli „bezpečné“. Kalkulačka pro toto vedení doporučuje vodič 12 AWG s upozorněním.

Běžné typy projektů

• Čerpadlo zahradního jezírka: obvykle několik set wattů, často 50–200 stop od domu, na venkovním obvodu s napětím 120 V chráněném proudovým chráničem GFCI.
• Rozvody v kůlně: obvody 15–20 ampérů, obvykle 50–150 stop od hlavní rozvodné skříně.
• Obvody malého domu: kombinace obvodů s napětím 120 V a 240 V při krátkých vnitřních vedeních.
• Elektrické nářadí v dílně: obvody s proudem 20 ampérů nebo vyšším, často 240 V pro náročná zařízení, s délkou vedení 20–100 stop.

Bezpečnostní pokyny

Práce v rozvodné skříni, každá práce vyžadující povolení i každou instalaci, kterou uživatel nedokáže bezpečně provést, by měl řešit autorizovaný elektrikář. Průřez vodiče musí vždy odpovídat jmenovitému proudu jističe a před zahájením projektu je třeba ověřit místní elektrotechnické předpisy. Tato kalkulačka slouží jako pomůcka pro plánování, nikoli jako náhrada kontroly souladu s předpisy.

Často kladené otázky

Jaký vodič potřebuji pro 20 ampérů?

Měděný vodič 12 AWG je minimum pro obvod s proudem 20 ampérů; jeho proudová zatížitelnost je přesně 20 A. Při napětí 120 V zůstává úbytek napětí pod 3 % (bezpečné) přibližně do vzdálenosti 47 stop (14,3 m) a pod 5 % přibližně do 78 stop (23,8 m). Za přibližně 78 stopami (23,8 m) kalkulačka doporučení změní na 10 AWG.

Jak daleko lze vést vodič 12 AWG při proudu 20 ampérů?

Při proudu 20 ampérů a napětí 120 V zůstává vodič 12 AWG v pásmu „bezpečného“ úbytku napětí (pod 3 %) přibližně do 47 stop (14,3 m). Mezi přibližně 47 a 78 stopami (23,8 m) je stále použitelný, ale označený jako „upozornění“ (úbytek 3–5%). Za přibližně 78 stopami úbytek překročí 5 % a kalkulačka doporučí místo něj 10 AWG.

Co znamená zkratka AWG?

AWG znamená American Wire Gauge, standardní systém pro určování průměru vodičů používaný v Severní Americe. Menší číslo AWG znamená silnější vodič: 10 AWG je silnější než 14 AWG a může vést větší proud.

Jaký je rozdíl mezi vodiči 12 AWG a 14 AWG?

12 AWG je silnější a je dimenzován až na 20 ampérů. 14 AWG je tenčí a je dimenzován až na 15 ampérů. 12 AWG je standardem pro zásuvkové obvody v kuchyních a koupelnách a další obvody s proudem 20 ampérů; 14 AWG je standardem pro světelné a zásuvkové obvody s proudem 15 ampérů.

Co se stane, když použiji vodič příliš tenký pro dané zatížení?

Vodič s nedostatečným průřezem se může přehřát, roztavit izolaci a vytvořit nebezpečí požáru. Může také způsobit nadměrný úbytek napětí, což ztlumí světla, může poškodit motory a vést k opakovanému vypínání jističe. Takový vodič také nevyhoví kontrole podle většiny elektrotechnických předpisů.

Je vodič 10 AWG vhodný pro 30 ampérů?

Ano. Měděný vodič 10 AWG je podle sloupce 60 °C používaného pro kabely NM-B a UF dimenzován na 30 ampérů a jde o standardní průřez pro mnoho obvodů s proudem 30 ampérů, například pro elektrické ohřívače vody a okenní klimatizace. Jistič však stále musí odpovídat průřezu vodiče a u dlouhých vedení je třeba zkontrolovat úbytek napětí.

O těchto číslech

Tato kalkulačka používá sloupec proudové zatížitelnosti 60 °C tabulky NEC 310,16 a hodnoty odporu z kapitoly 9, tabulky 8 NEC pro měděné vodiče bez povrchové úpravy, s prahem upozornění 3 % a prahem zamítnutí 5 % pro úbytek napětí ve větvích obvodu. Místní předpisy se mohou od National Electrical Code lišit a pouze autorizovaný elektrikář nebo místní inspektor může potvrdit, co konkrétní instalace vyžaduje.