מחשבון נפח קופסת חיבורים - תואם קוד NEC

מהו מחשבון נפח לקופסת חיבורים?

מחשבון נפח לקופסת חיבורים מוצא את נפח הקופסה הקטן ביותר, באינצ'ים מעוקבים, שיכול להכיל בבטחה מערכת נתונה של חוטים ורכיבים. הוא מיישם את כללי מילוי הקופסאות של קוד החשמל הלאומי (NEC), טבלה 314.16(B). חשמלאים ובעלי בתים משתמשים בו כדי לבחור קופסה העומדת בדרישות הקוד לפני התקנתה, במקום לגלות שהיא קטנה מדי לאחר שהחוטים כבר בתוכה.

מהי קופסת חיבורים?

קופסת הסתעפות, המכונה גם קופסת שקע או קופסת התקן, היא מארז המכיל חיבורי הסתעפות וחיבורים חשמליים. היא מגינה על החוטים מפני נזק פיזי ומרחיקה ניצוצות או חום מכל דבר סמוך שעלול להידלק. הקופסאות עשויות מתכת או פלסטיק ומגיעות בכמה צורות, ובהן קופסה בעלת מקום להתקן יחיד, קופסה מרובעת וקופסה מתומנת.

מדוע נפח הקופסה חשוב

חיבורי חשמל מוליכים זרם, וזרם יוצר חום. קופסה שאין בה מספיק מקום פנוי דוחסת את החוטים זה אל זה, ולכן מקשה על פיזור החום. דחיסה עלולה גם לחרוץ או למעוך את בידוד החוטים בזמן דחיפתם פנימה, ובכך להגדיל לאורך זמן את הסיכון לקצר. ה-NEC קובע נפח מינימלי לכל קופסה, כדי שיהיה מספיק מקום למוליכים, לחיבורי ההסתעפות ולהתקנים בלי לדחוס אותם.

כיצד לחשב את נפח קופסת החיבורים

טבלת NEC 314.16(B) מקצה נפח מותר, באינצ'ים מעוקבים, לכל מידת חוט לפי תקן החוטים האמריקאי (American Wire Gauge, או AWG). הטבלה כוללת את המידות 18 AWG עד 6 AWG. מוליכים גדולים יותר אינם נקבעים לפי שיטה זו; חלק נפרד בקוד, NEC 314.28, עוסק בקופסאות משיכה וחיבורים לחוטים גדולים יותר.

הנפח הכולל הנדרש מורכב מכמה סוגים של הקצבות:

• מוליכים. כל חוט שמוליך זרם ונכנס לקופסה ומחובר בחיבור הסתעפות או להתקן מקבל הקצבה אחת, בהתאם למידתו.
• מוליכי הארקה. כל חוטי ההארקה החשופים או הירוקים בקופסה חולקים הקצבה יחידה, בהתאם לחוט ההארקה הגדול ביותר. אם יש יותר מארבעה חוטי הארקה, כל חוט מעבר לרביעי מוסיף רבע מהקצבה הזו.
• מהדקי כבלים. כל מהדקי הכבלים הפנימיים בקופסה חולקים יחד הקצבה אחת, המחושבת לפי המוליך הגדול ביותר בקופסה. הדבר נכון בלי קשר למספר המהדקים.
• תושבות התקנים. כל תושבת התקן, רצועת מתכת שעליה מותקנים מפסק או שקע, מוסיפה הקצבה כפולה, המחושבת לפי המוליך הגדול ביותר בקופסה.

בניסוח כנוסחה:

$V = C + G + K + Y$

כאשר V הוא נפח הקופסה הנדרש, C הוא סכום הקצבאות של המוליכים, G היא הקצבת ההארקה היחידה, K היא הקצבת המהדקים (נספרת רק אם יש בקופסה מהדקים), ו-Y הן הקצבאות של רצועות ההתקנים.

דוגמה פתורה

קופסה למפסק תלת־כיווני כוללת:

• שלושה מוליכים 14 AWG
• שני מוליכים 12 AWG
• חוט הארקה אחד 14 AWG
• מהדק כבל אחד
• רצועת התקן אחת

הקצבאות למוליכים: (3 × 2.0) + (2 × 2.25) = 6.0 + 4.5 = 10.5 אינצ'ים מעוקבים (172 cm³).

המוליך הגדול ביותר בקופסה הוא 12 AWG, עם הקצבה של 2.25 אינצ'ים מעוקבים (36.9 cm³). ערך זה משמש בהמשך עבור המהדק ורצועת ההתקן.

הקצבת ההארקה: חוט הארקה אחד 14 AWG, ולכן יש להוסיף 2.0 אינצ'ים מעוקבים (32.8 cm³). סכום ביניים: 12.5.

הקצבת המהדק: הקצבה אחת לפי מידת המוליך הגדול ביותר, 2.25 אינצ'ים מעוקבים (36.9 cm³). סכום ביניים: 14.75.

הקצבת רצועת ההתקן: 2.25 × 2 × 1 = 4.5 אינצ'ים מעוקבים (73.7 cm³). הסכום הסופי: 19.25 אינצ'ים מעוקבים (315 cm³).

קופסה זו זקוקה לנפח של לפחות 19.25 אינצ'ים מעוקבים (315 cm³). קופסאות רבות להתקן יחיד מכילות נפח קטן יותר, ולכן חיווט זה יצריך בדרך כלל קופסה גדולה יותר, כגון קופסה דו-מקומית או קופסה עמוקה חד-מקומית המדורגת לנפח של 19.25 אינצ'ים מעוקבים (315 cm³) או יותר. נפח הקופסה מוטבע בדרך כלל בתוכה או מצוין במפרטי היצרן.

מה כולל מחשבון זה

המחשבון תומך במידות חוט מ-18 AWG עד 6 AWG, בהתאם לטבלה 314.16(B) של ה-NEC. הוא אינו כולל:

• מוליכים גדולים יותר מ-6 AWG, הכפופים במקום זאת ל-NEC 314.28.
• קופסאות מרובות התקנים עם מחיצות פנימיות.
• קופסאות המשלבות חיווט מתח עם חיווט במתח נמוך, כגון כבל קואקסיאלי או כבל רשת.

עבור מילוי קופסה שאינו נכלל במקרים אלה, או לצורך החלטה סופית על עמידה בדרישות, יש לעיין ישירות בטבלה 314.16(A) ו-(B) של ה-NEC או להתייעץ עם חשמלאי מוסמך.

שאלות נפוצות

מה נחשב מוליך לצורך מילוי הקופסה? כל חוט מבודד שנכנס לקופסה ומחובר בחיבור הסתעפות או להתקן נחשב למוליך אחד. חוט מגשר קצר, שאורכו פחות מכ־6 אינץ' בערך (15 cm), שאינו יוצא מהקופסה, בדרך כלל אינו נספר.

האם כל חוט הארקה מוסיף הקצבה משלו? לא. כל מוליכי ההארקה בקופסה חולקים הקצבה אחת, המחושבת לפי חוט ההארקה הגדול ביותר. רק לאחר חוט ההארקה הרביעי כל חוט נוסף מוסיף כמות קטנה, רבע מהקצבה הזו.

אם בקופסה יש שלושה מהדקי כבלים, האם הם נספרים פי שלושה? לא. כל המהדקים בקופסה משתמשים יחד בהקצבה יחידה, המחושבת לפי המוליך הגדול ביותר בקופסה, בלי קשר למספר המהדקים.

כיצד רצועת התקן משפיעה על הסכום הכולל? כל רצועת התקן, כגון הרצועה של מפסק או שקע, מוסיפה פי שניים מהקצבת המוליך הגדול ביותר בקופסה. שתי רצועות מוסיפות את ההקצבה הכפולה הזו פעמיים.

מה אם החוט שלי גדול יותר מ-6 AWG? טבלה 314.16(B) של ה-NEC אינה מקצה נפחים מעל 6 AWG, וגם מחשבון זה אינו עושה זאת. קופסאות למוליכים גדולים יותר נקבעות לפי NEC 314.28.

האם קופסאות מתכת ופלסטיק זקוקות לנפחים שונים? לא. כללי הנפח זהים לשני החומרים. בקופסאות מתכת יש לפעמים מהדקים מובנים, וגם הם נכללים בהקצבה שתוארה לעיל.