Sähköjohdon Paksuuden Laskuri - AWG-Koko Työkalu

Sähköjohdon johdinkoon laskuri

Sähköjohdon poikkipinnan laskuri suosittelee kodin sähköpiiriin turvallista johdinkokoa, joka ilmoitetaan AWG-järjestelmänä (American Wire Gauge). Se käyttää kolmea syöttötietoa — kuormaa ampeereina tai watteina, johdon yksisuuntaista pituutta jalkoina ja järjestelmän jännitettä — valitakseen pienimmän johdon, joka pystyy kuljettamaan virran ylikuumenematta ja aiheuttamatta liian suurta jännitehäviötä matkan aikana.

Kuormalle liian ohut johto voi ylikuumentua, sulattaa eristeensä tai sytyttää tulipalon. Pitkälle matkalle liian ohut johto voi myös aiheuttaa suuren jännitehäviön, jolloin valot himmenevät ja moottorit kuumenevat. Tämä työkalu tarkistaa molemmat ongelmat kerralla ja palauttaa pienimmän poikkipinnan, joka läpäisee molemmat testit.

Johdon poikkipinnan laskurin käyttö

1. Valitse projektityyppi (valinnainen). Puutarhalammen pumpun, vajan johdotuksen, pienen talon sähköpiirin tai työpajan esiasetukset täyttävät tyypilliset arvot.
2. Anna kuorma. Syötä ampeerimäärä suoraan tai vaihda watteihin, jolloin laskuri jakaa tehon jännitteellä ja laskee ampeerit.
3. Anna yksisuuntainen etäisyys sähkökeskukselta laitteelle jalkoina. Tämä on johdon pituus yhteen suuntaan, ei meno-paluumatka. Laskuri kaksinkertaistaa arvon sisäisesti ottaakseen huomioon meno- ja paluujohtimen.
4. Valitse 120 V tai 240 V, jotka ovat kaksi tavallista asuinrakennusten jännitettä.
5. Valitse ”jatkuva kuorma”, jos piiri toimii 3 tuntia tai kauemmin keskeytyksettä, kuten sähköauton latauslaite tai tilalämmitin. NEC:n sääntö 210,19(A)(1) edellyttää, että johto on mitoitettu 125 %:lle tällaisesta kuormasta.
6. Lue tulos. Se näyttää suositellun poikkipinnan, kyseisen poikkipinnan suurimman sallitun virran, jännitehäviön prosenttiosuuden sekä turvallisuusmerkinnän: turvallinen, varovaisuutta vaativa tai vaarallinen.

Johdon poikkipinnan laskeminen

Laskuri tekee jokaiselle johdinkoolle kaksi tarkistusta. Se aloittaa arvosta 14 AWG ja siirtyy paksumpaan johtoon, kunnes molemmat tarkistukset läpäistään.

1. Muunna watit ampeereiksi

Jos kuorma ilmoitetaan watteina, se muunnetaan ensin ampeereiksi:

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

Tässä I on virta ampeereina, P teho watteina ja V järjestelmän jännite. 200 watin pumppu 120 V:n piirissä ottaa virtaa 200 ÷ 120 = 1,67 ampeeria.

2. Lisää jatkuvan kuorman varakerroin

Jatkuvan kuorman tapauksessa vaadittu virta kerrotaan arvolla 1,25 ennen virtakestoisuuden tarkistusta (jännitehäviö tarkistetaan edelleen todellisella virralla):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Tarkista virtakestoisuus

Virtakestoisuus tarkoittaa suurinta virtaa, jonka tietyn kokoinen johto voi kuljettaa. Laskuri käyttää seuraavia arvoja, jotka ovat päällystämättömälle kuparille NEC:n taulukon 310,16 sarakkeessa 60 °C ilmoitettuja arvoja. Tätä saraketta sovelletaan NM-B-johtoon (”Romex”) ja UF-kaapeliin — laskurin esiasetuksissa käytettyihin tyyppeihin — vaikka niiden sisäiset yksittäiset johtimet on mitoitettu 90 °C:een. Paksumpi metalliputkeen asennettu kaapeli, jossa on 75 °C:een mitoitetut liittimet, voi joillakin näistä poikkipinnoista kuljettaa lain mukaan suurempaa virtaa, mutta laskuri ei oleta tällaista asennusta.

Johto läpäisee tämän vaiheen, jos sen nimellisvirta on vähintään vaiheen 2 perusteella vaadittu virta.

4. Tarkista jännitehäviö

Riittävän virtakestoisuuden omaava johto voi silti menettää pitkällä matkalla liikaa jännitettä. Laskuri käyttää edellä ilmoitettuja resistanssiarvoja:

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

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

Tässä R on johdon resistanssi ohmeina per 1000 jalkaa (300 m), I todellinen virta ampeereina (ei jatkuvan kuorman mukaan säädetty arvo), L yksisuuntainen etäisyys jalkoina, ja 2 ottaa huomioon virran kulkemisen toista johdinta pitkin ulos ja toista pitkin takaisin.

Laskuri merkitsee tuloksen seuraavasti:

• Turvallinen — jännitehäviö alle 3 %
• Varoitus — jännitehäviö vähintään 3 % ja enintään 5 %
• Hylätty — jännitehäviö yli 5 %; laskuri kokeilee seuraavaksi paksumpaa poikkipintaa

Jos mikään johdinkoko 2 AWG:hen asti ei läpäise molempia tarkistuksia, laskuri palauttaa tuloksen ”2 AWG tai suurempi”, merkitsee sen vaaralliseksi ja suosittelee pätevän sähköasentajan kutsumista.

Esimerkkilaskelma

Tarkastellaan 15 ampeerin kuormaa 100 jalkaa yksisuuntaisella matkalla 120 V:n jännitteellä ilman jatkuvaa käyttöä (laskurin vajan johdotuksen esiasetus).

Kokeile 14 AWG:tä. Sen virtakestoisuus on 15 A, mikä juuri riittää 15 A:n kuormalle. Sen jännitehäviö on:

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

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

Se ylittää rajan 5 %, joten 14 AWG hylätään, vaikka se läpäisi virtakestoisuustarkistuksen.

Kokeile 12 AWG:tä. Sen virtakestoisuus on 20 A, mikä riittää 15 A:n kuormalle. Sen jännitehäviö on:

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

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

Se alittaa rajan 5 %, joten 12 AWG hyväksytään. Koska 4,83 % on suurempi kuin 3 %, tulokseksi merkitään ”varoitus” eikä ”turvallinen”. Laskuri suosittelee tälle matkalle 12 AWG:n johtoa varoitusmerkinnällä.

Tavalliset projektityypit

• Puutarhalammen pumppu: yleensä muutama sata wattia, usein 50–200 jalkaa talosta, vikavirtasuojatulla 120 V:n ulkopiirillä.
• Vajan johdotus: 15–20 ampeerin piirejä, yleensä 50–150 jalan päässä pääkeskuksesta.
• Pienen talon sähköpiirit: lyhyillä sisätilojen johdoilla yhdistelmä 120 V- ja 240 V-piirejä.
• Työpajan sähkötyökalut: 20 ampeerin tai suurempia piirejä, raskailla laitteilla usein 240 V, johdon pituuden ollessa 20–100 jalkaa.

Turvallisuusohjeet

Pätevä sähköasentaja tulisi palkata sähkökeskuksen huoltotöihin, lupaa vaativiin töihin ja kaikkiin asennuksiin, joiden turvallisesta tekemisestä käyttäjä ei ole varma. Johdinkoon on aina sovittava yhteen johdonsuojakatkaisijan nimellisvirran kanssa, ja paikalliset sähkömääräykset on tarkistettava ennen työn aloittamista. Tämä laskuri on suunnittelun apuväline, ei korvaa määräystenmukaisuuden tarkistamista.

Usein kysyttyä

Minkä kokoista johtoa tarvitsen 20 ampeerille?

12 AWG:n kuparijohto on vähimmäiskoko 20 ampeerin piirille; sen virtakestoisuus on täsmälleen 20 A. 120 V:n järjestelmässä jännitehäviö pysyy alle 3 %:n (turvallinen) noin 47 jalan (14,3 m) matkaan asti ja alle 5 %:n noin 78 jalan (23,8 m) matkaan asti. Noin 78 jalan (23,8 m) jälkeen laskuri vaihtaa suositukseksi 10 AWG:n.

Kuinka pitkälle 12 AWG:n johdon voi vetää 20 ampeerilla?

Kun virta on 20 ampeeria ja jännite 120 V, 12 AWG pysyy turvallisella jännitehäviöalueella (alle 3 %) noin 47 jalan (14,3 m) matkaan asti. Noin 47–78 jalan (23,8 m) matkalla sitä voi edelleen käyttää, mutta se merkitään varoitukseksi (jännitehäviö 3–5%). Noin 78 jalan (23,8 m) jälkeen häviö ylittää 5 %, ja laskuri suosittelee sen sijaan 10 AWG:tä.

Mitä AWG tarkoittaa?

AWG tulee sanoista American Wire Gauge, joka on Pohjois-Amerikassa käytetty johtimen halkaisijan standardijärjestelmä. Pienempi AWG-numero tarkoittaa paksumpaa johtoa: 10 AWG on paksumpi kuin 14 AWG ja kestää suuremman virran.

Mitä eroa on 12 AWG- ja 14 AWG-johdolla?

12 AWG on paksumpi, ja sen nimellisvirta on enintään 20 ampeeria. 14 AWG on ohuempi, ja sen nimellisvirta on enintään 15 ampeeria. 12 AWG on keittiöiden ja kylpyhuoneiden pistorasiapiirien sekä muiden 20 ampeerin piirien vakiokoko; 14 AWG on 15 ampeerin valaistus- ja pistorasiapiirien vakiokoko.

Mitä tapahtuu, jos käytän kuormalle liian ohutta johtoa?

Liian ohut johto voi ylikuumentua, sulattaa eristeensä ja aiheuttaa palovaaran. Se voi myös aiheuttaa liian suuren jännitehäviön, joka himmentää valoja ja voi vaurioittaa moottoreita, ja johdonsuojakatkaisija voi laueta toistuvasti. Lisäksi asennus ei yleensä läpäise sähkömääräysten mukaista tarkastusta.

Käykö 10 AWG:n johto 30 ampeerille?

Kyllä. 10 AWG:n kuparijohdon nimellisvirta on 30 ampeeria NM-B- ja UF-kaapelille käytetyssä 60 °C-sarakkeessa, ja se on monien 30 ampeerin piirien vakiokoko, esimerkiksi sähköisille vedenlämmittimille ja ikkuna-ilmastointilaitteille. Johdonsuojakatkaisijan on silti vastattava johdon poikkipintaa, ja pitkien johtojen jännitehäviö on tarkistettava.

Näiden lukujen taustaa

Tämä laskuri käyttää päällystämättömille kuparijohtimille NEC:n taulukon 310,16 60 °C virtakestoisuussaraketta ja NEC:n luvun 9 taulukon 8 resistanssiarvoja. Haaroituspiirien jännitehäviölle käytetään 3 %:n varoitusrajaa ja 5 %:n hylkäysrajaa. Paikalliset määräykset voivat poiketa National Electrical Code -säännöstöstä, ja vain pätevä sähköasentaja tai paikallinen tarkastaja voi vahvistaa tietyn asennuksen vaatimukset.