Elektrisk Ledningsdiameter Beregner - AWG Størrelsesværktøj

Beregner til dimensionering af elektriske ledninger

En beregner til ledningsdimension anbefaler en sikker ledningsstørrelse, målt i AWG (American Wire Gauge), til et elektrisk kredsløb i en bolig. Den bruger tre inputværdier: belastningen i ampere eller watt, ledningens længde i én retning i fod og systemspændingen. Ud fra dem vælger den den tyndeste ledning, der kan føre strømmen uden at overophede og uden at miste for meget spænding undervejs.

En ledning, der er for tynd til belastningen, kan blive overophedet, smelte isoleringen eller starte en brand. En ledning, der er for tynd til en lang føring, kan også give et stort spændingsfald, så lamper lyser svagere, og motorer bliver varme. Dette værktøj kontrollerer begge problemer på én gang og viser den mindste ledningsstørrelse, der opfylder begge krav.

Sådan bruger du denne beregner til ledningsdimensionering

1. Vælg en projekttype (valgfrit). Forudindstillinger til en havedamspumpe, ledningsføring i et skur, et tiny house-kredsløb eller et værksted udfylder typiske værdier.
2. Indtast belastningen. Skriv ampereværdien direkte, eller skift til watt, så beregneren dividerer med spændingen for at finde ampere.
3. Indtast afstanden i én retning fra tavlen til enheden, i fod. Beregneren fordobler værdien internt, så både den udgående og den returnerende leder tælles med.
4. Vælg 120 V eller 240 V, de to standardspændinger i boliger.
5. Markér "kontinuerlig belastning", hvis kredsløbet skal køre i 3 timer eller mere uden afbrydelse, f.eks. en elbiloplader eller en varmeovn. NEC-regel 210.19(A)(1) kræver, at ledningen er dimensioneret til 125 % af denne type belastning.
6. Læs resultatet. Det viser den anbefalede AWG-størrelse, størrelsens mærkestrøm, spændingsfaldet i procent og en sikkerhedsmærkat: sikker, forsigtig eller usikker.

Sådan beregnes ledningsdimensionen

Beregneren udfører to kontroller for hver dimension. Den begynder ved 14 AWG og går videre til tykkere ledninger, indtil begge kontroller er bestået.

1. Omregn watt til ampere

Hvis belastningen er angivet i watt, omregnes den først til ampere:

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

Her er I strømmen i ampere, P effekten i watt, og V systemspændingen. En pumpe på 200 watt i et kredsløb på 120 V trækker 200 ÷ 120 = 1,67 ampere.

2. Tilføj margen for kontinuerlig belastning

Ved kontinuerlig belastning multipliceres den nødvendige strøm med 1,25 før kontrollen af strømføringsevnen (kontrollen af spændingsfald bruger stadig den faktiske strøm):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Kontrollér strømføringsevnen

Strømføringsevne er den maksimale strøm, en ledningsstørrelse kan føre. Beregneren bruger følgende værdier, som svarer til kolonnen for 60 °C i NEC-tabel 310.16 for ubelagt kobber. Det er den kolonne, der gælder for NM-B-kabel ("Romex") og UF-kabel, som er de typer, der bruges i beregnerens forudindstillinger, selv om de enkelte ledere i kablet er klassificeret til 90 °C. Et tykkere kabel i metalrør med terminaler klassificeret til 75 °C kan lovligt føre mere strøm for nogle af disse størrelser, men beregneren går ikke ud fra den opsætning.

En dimension består denne kontrol, hvis dens nominelle strøm er lig med eller større end den nødvendige strøm fra trin 2.

4. Kontrollér spændingsfaldet

Selv en ledningsstørrelse med tilstrækkelig strømføringsevne kan miste for meget spænding over en lang føring. Beregneren bruger modstandsværdierne ovenfor, som gælder for kobber ved 75 °C. For 14 til 8 AWG stemmer de overens med NIST's tabel over kobbertråd ved 75 °C, for eksempel 3,07 Ω pr. 1000 fod (300 m) for 14 AWG. Værdierne for 6 til 2 AWG er cirka 2 % højere end NIST's tal for massiv tråd, hvilket forventes for flertrådet ledning.

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

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

Her er R ledningens modstand i ohm pr. 1000 fod, I den faktiske strøm i ampere (ikke den strøm, der er justeret for kontinuerlig belastning), L afstanden i én retning målt i fod, og 2 tager højde for, at strømmen løber ud i den ene leder og tilbage i den anden.

Beregneren angiver resultatet således:

• Sikker: spændingsfald under 3 %
• Forsigtig: spændingsfald fra 3 % op til 5 %
• Afvist: spændingsfald over 5 %; beregneren prøver i stedet den næste tykkere ledning

Hvis ingen dimension op til 2 AWG opfylder begge kontroller, viser beregneren "2 AWG eller større" med angivelsen usikker og anbefaler en autoriseret elektriker.

Eksempel

Betragt en belastning på 15 ampere med en føring på 100 fod i én retning ved 120 V, som ikke er kontinuerlig (beregnerens forudindstilling for ledningsføring i skur).

Prøv 14 AWG. Dens strømføringsevne er 15 A, hvilket netop svarer til belastningen på 15 A. Dens spændingsfald er:

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

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

Det ligger over grænsen på 5 %, så 14 AWG afvises, selv om den bestod kontrollen af strømføringsevnen.

Prøv 12 AWG. Dens strømføringsevne er 20 A, hvilket dækker belastningen på 15 A. Dens spændingsfald er:

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

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

Det ligger under grænsen på 5 %, så 12 AWG accepteres. Fordi 4,83 % ligger over 3 %, angives resultatet som "forsigtighed" i stedet for "sikker". Beregneren anbefaler en 12 AWG-ledning med en forsigtighedsmarkering for denne føring.

Almindelige projekttyper

• Havedamspumpe: typisk nogle få hundrede watt, ofte 50–200 fod fra huset på et udendørs 120 V-kredsløb beskyttet af en fejlstrømsafbryder.
• Ledningsføring i skur: 15–20-amperekredsløb, almindeligvis 50–150 fod fra hovedtavlen.
• Kredsløb i tiny house: en blanding af 120 V- og 240 V-kredsløb over korte indendørs føringer.
• Elværktøj i værksted: kredsløb på 20 ampere eller mere, ofte 240 V til tungt udstyr, over føringer på 20–100 fod.

Sikkerhedsbemærkninger

En autoriseret elektriker bør håndtere arbejde på hovedtavlen, opgaver der kræver en tilladelse, samt installationer, som brugeren ikke føler sig sikker på at kunne udføre forsvarligt. Ledningsdimensionen skal altid passe til automatsikringens mærkestrøm, og de lokale elregler bør kontrolleres, før et projekt påbegyndes. Denne beregner er et planlægningsværktøj og ikke en erstatning for kontrol af, om installationen overholder reglerne.

Ofte stillede spørgsmål

Hvilken ledningsdimension skal jeg bruge til 20 ampere?

Kobberledning på 12 AWG er minimum for et kredsløb på 20 ampere; dens strømføringsevne er præcis 20 A. På en 120 V-føring forbliver spændingsfaldet under 3 % (sikkert) op til cirka 47 fod (14,3 m) og under 5 % op til cirka 78 fod (23,8 m). Efter omkring 78 fod (23,8 m) skifter denne beregner anbefalingen til 10 AWG.

Hvor langt kan jeg føre en 12 AWG-ledning ved 20 ampere?

Ved 20 ampere og 120 V forbliver 12 AWG i området for "sikkert" spændingsfald (under 3 %) i cirka 47 fod (14,3 m). Mellem cirka 47 og 78 fod (23,8 m) kan den stadig bruges, men markeres som "forsigtighed" (spændingsfald på 3–5%). Over cirka 78 fod (23,8 m) overstiger spændingsfaldet 5 %, og beregneren anbefaler i stedet 10 AWG.

Hvad står AWG for?

AWG står for American Wire Gauge, standardsystemet for ledningsdiameter, der bruges i Nordamerika. Et mindre AWG-tal betyder en tykkere ledning: 10 AWG er tykkere end 14 AWG og kan føre mere strøm.

Hvad er forskellen på ledninger af 12 AWG og 14 AWG?

12 AWG er tykkere og dimensioneret til op til 20 ampere. 14 AWG er tyndere og dimensioneret til op til 15 ampere. 12 AWG er standard til stikkontaktkredsløb i køkkener og badeværelser samt andre kredsløb på 20 ampere; 14 AWG er standard til belysnings- og stikkontaktkredsløb på 15 ampere.

Hvad sker der, hvis jeg bruger en ledning, der er for tynd til belastningen?

En for tynd ledning kan blive overophedet, smelte isoleringen og udgøre en brandfare. Den kan også forårsage et for stort spændingsfald, som dæmper lyset og kan beskadige motorer, og den kan få automatsikringen til at udløse gentagne gange. Den vil også blive afvist ved kontrol efter de fleste elregler.

Er en ledning på 10 AWG egnet til 30 ampere?

Ja. Kobberledning på 10 AWG er dimensioneret til 30 ampere i kolonnen 60 °C, der bruges til NM-B- og UF-kabel, og det er standarddimensionen til mange kredsløb på 30 ampere, f.eks. elektriske vandvarmere og vinduesmonterede klimaanlæg. Automatsikringen skal stadig passe til ledningsdimensionen, og spændingsfaldet bør kontrolleres ved lange føringer.

Om disse tal

Denne beregner bruger strømføringsevnekolonnen 310.16 60 °C i NEC-tabel og modstandsværdierne i NEC kapitel 9 tabel 8 for ubelagte kobberledere, med en forsigtighedsgrænse på 3 % og en afvisningsgrænse på 5 % for spændingsfald i afgreningskredsløb. Lokale regler kan afvige fra National Electrical Code, og kun en autoriseret elektriker eller lokal tilsynsførende kan bekræfte, hvad en bestemt installation kræver.

Referencer

1. National Bureau of Standards (nu NIST). Copper Wire Tables, Handbook 100. NBS-håndbog 100 — tabel 6, modstand i udglødet kobbertråd i ohm pr. 1.000 fod ved 75 °C (14 AWG 3,07, 12 AWG 1,93, 10 AWG 1,215, 8 AWG 0,7639); flertrådede ledere ligger 2 til 5 procent højere end massive.