מחשבון גודל חוט חשמלי - כלי גודל AWG

מחשבון מידת חוטי חשמל

מחשבון עובי חוטי חשמל ממליץ על עובי חוט בטוח, הנמדד ב־AWG (מד חוטים אמריקאי), עבור מעגל חשמלי ביתי. הוא משתמש בשלושה נתונים — העומס באמפרים או בוואטים, אורך החוט בכיוון אחד, ברגליים, ומתח המערכת — כדי לבחור את החוט בעל שטח החתך הקטן ביותר שיכול לשאת את הזרם בלי להתחמם יתר על המידה ובלי לאבד מתח רב מדי לאורך הדרך.

חוט דק מדי ביחס לעומס שלו עלול להתחמם יתר על המידה, להתיך את הבידוד שלו או לגרום לשרפה. חוט דק מדי לאורך מרחק גדול עלול גם לגרום לנפילת מתח גדולה, שמעמעמת את האורות וגורמת למנועים לפעול כשהם חמים. כלי זה בודק את שתי הבעיות בו־זמנית ומחזיר את הקליבר הדק ביותר שעובר את שני המבחנים.

כיצד להשתמש במחשבון מידת החוטים

1. בחרו סוג פרויקט (אופציונלי). הגדרות מוכנות מראש למשאבת בריכת נוי, לחיווט מחסן, למעגל בבית זעיר או לסדנה ממלאות ערכים אופייניים.
2. הזינו את העומס. הקלידו את הזרם באמפרים ישירות, או עברו לוואטים ואפשרו למחשבון לחלק את ההספק במתח כדי לקבל את הזרם באמפרים.
3. הזינו את המרחק בכיוון אחד מלוח החשמל אל ההתקן, ברגל. זהו אורך הפריסה בכיוון אחד, לא המרחק הלוך וחזור. המחשבון מכפיל אותו פנימית כדי להביא בחשבון גם את מוליך האספקה וגם את מוליך החזרה.
4. בחרו 120 V או 240 V, שני המתחים הסטנדרטיים למגורים.
5. סמנו "עומס רציף" אם המעגל יפעל במשך 3 שעות או יותר ללא הפסקה, למשל מטען לרכב חשמלי או תנור חימום לחלל. כלל 210.19(A)(1) של NEC מחייב שהחוט יהיה מדורג ל־125% מעומס מסוג זה.
6. קראו את התוצאה. היא מציגה את מידת החוט המומלצת, את הזרם המרבי של מידה זו, את אחוז נפילת המתח ותווית בטיחות: בטוח, אזהרה או לא בטוח.

כיצד לחשב את קליבר החוט

המחשבון מבצע שתי בדיקות עבור כל קליבר, החל ב־14 AWG ומתקדם לחוט עבה יותר עד ששתי הבדיקות עוברות.

1. המרת וואטים לאמפרים

אם העומס נתון בוואטים, הוא מומר תחילה לאמפרים:

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

כאשר I הוא הזרם באמפרים, P הוא ההספק בוואטים ו־V הוא מתח המערכת. משאבה בהספק 200 וואט במעגל של 120 V צורכת 200 ÷ 120 = 1.67 אמפר.

2. הוספת מרווח לעומס רציף

עבור עומס רציף, הזרם הנדרש מוכפל ב־1.25 לפני בדיקת כושר נשיאת הזרם (בדיקת נפילת המתח עדיין משתמשת בזרם בפועל):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. בדיקת כושר נשיאת הזרם

כושר נשיאת הזרם הוא הזרם המרבי שקליבר יכול לשאת. המחשבון משתמש בדירוגים הבאים, שהם העמודה של 310.16 60 °C בטבלת NEC עבור נחושת לא מצופה. זו העמודה המתאימה לכבלי NM-B ("Romex") ולכבלי UF — הסוגים המשמשים בהגדרות המוכנות מראש של המחשבון — אף שהמוליכים הבודדים בתוך הכבל מדורגים ל־90 °C. כבל עבה יותר בצינור מתכת, עם הדקי חיבור המדורגים ל־75 °C, יכול לשאת כחוק זרם רב יותר בחלק מהקליברים האלה, אך המחשבון אינו מניח תצורה כזו.

קליבר עובר שלב זה אם הזרם המדורג שלו שווה לזרם הנדרש משלב 2 או גדול ממנו.

4. בדיקת נפילת מתח

גם קליבר בעל כושר נשיאת זרם מספיק עלול לאבד מתח רב מדי בפריסה ארוכה. המחשבון משתמש בערכי ההתנגדות שלעיל:

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

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

כאן R היא התנגדות החוט באוהם לכל 1000 רגל, I הוא הזרם בפועל באמפרים (לא הנתון לאחר התאמה לעומס רציף), L הוא המרחק בכיוון אחד ברגל, וה־2 מביא בחשבון את זרימת הזרם החוצה במוליך אחד ובחזרה במוליך האחר.

המחשבון מסמן את התוצאה:

• בטוח — נפילת מתח מתחת ל־3%
• אזהרה — נפילת מתח מ־3% ועד 5%
• נדחה — נפילת מתח מעל 5%; המחשבון מנסה במקום זאת את מידת החוט הבאה, העבה יותר

אם אף קליבר עד 2 AWG אינו עומד בשתי הבדיקות, המחשבון מחזיר "2 AWG או גדול יותר" עם סימון לא בטוח וממליץ להיעזר בחשמלאי מורשה.

דוגמה פתורה

נבחן עומס של 15 אמפר בפריסה של 100 רגל בכיוון אחד, במתח 120 V, שאינו רציף (הגדרה מוקדמת לחיווט מחסן במחשבון).

ננסה 14 AWG. כושר נשיאת הזרם שלו הוא 15 A, בדיוק מספיק לעומס של 15 A. נפילת המתח שלו היא:

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

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

ערך זה גבוה מסף 5%, ולכן 14 AWG נדחה אף שעבר את בדיקת כושר נשיאת הזרם.

ננסה 12 AWG. כושר נשיאת הזרם שלו הוא 20 A, והוא מתאים לעומס של 15 A. נפילת המתח שלו היא:

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

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

ערך זה נמוך מסף 5%, ולכן 12 AWG מתקבל. מכיוון ש־4.83% גבוה מ־3%, התוצאה מסומנת "אזהרה" ולא "בטוח". המחשבון ממליץ על חוט 12 AWG עם סימון אזהרה עבור פריסה זו.

סוגי פרויקטים נפוצים

• משאבת בריכת נוי: בדרך כלל כמה מאות וואטים, ולעיתים קרובות במרחק של 50–200 רגל מהבית, במעגל חיצוני של 120 V המוגן במפסק פחת GFCI.
• חיווט מחסן: מעגלים של 15–20 אמפר, בדרך כלל במרחק 50–150 רגל מהלוח הראשי.
• מעגלים בבית זעיר: שילוב של מעגלי 120 V ו־240 V בפריסות פנימיות קצרות.
• כלי עבודה חשמליים בסדנה: מעגלים של 20 אמפר או יותר, לעיתים קרובות במתח 240 V עבור ציוד כבד, בפריסות באורך 20–100 רגל.

הערות בטיחות

חשמלאי מוסמך צריך לטפל בעבודות בלוח השירות, בכל עבודה הדורשת היתר ובכל התקנה שהמשתמש אינו בטוח ביכולתו לבצע בבטחה. קליבר החוט חייב להתאים תמיד לדירוג המפסק, ויש לבדוק את תקנות החשמל המקומיות לפני תחילת הפרויקט. מחשבון זה הוא כלי עזר לתכנון, לא תחליף לבדיקת עמידה בדרישות התקן.

שאלות נפוצות

איזה קליבר חוט דרוש עבור 20 אמפר?

חוט נחושת 12 AWG הוא המינימום למעגל של 20 אמפר; כושר נשיאת הזרם שלו הוא בדיוק 20 A. בפריסה של 120 V, נפילת המתח נשארת מתחת ל־3% (בטוח) עד למרחק של כ־47 רגל, ומתחת ל־5% עד למרחק של כ־78 רגל (23.8 m). מעבר לכ־78 רגל (23.8 m), המחשבון משנה את ההמלצה ל־10 AWG.

עד איזה מרחק אפשר לפרוס חוט 12 AWG בזרם של 20 אמפר?

בזרם של 20 אמפר ובמתח 120 V, חוט 12 AWG נשאר בתחום נפילת המתח ה"בטוח" (מתחת ל־3%) לאורך כ־47 רגל (14.3 m). בין כ־47 ל־78 רגל (23.8 m) הוא עדיין שמיש, אך מסומן "אזהרה" (נפילה של 3–5%). מעבר לכ־78 רגל (23.8 m), הנפילה עולה על 5%, והמחשבון ממליץ במקום זאת על 10 AWG.

מה פירוש AWG?

AWG הם ראשי התיבות של American Wire Gauge, שיטת התקן לקוטר חוטים בצפון אמריקה. מספר AWG קטן יותר מציין חוט עבה יותר: 10 AWG עבה יותר מ־14 AWG ויכול לשאת זרם רב יותר.

מה ההבדל בין חוט 12 AWG לחוט 14 AWG?

12 AWG עבה יותר ומדורג לעד 20 אמפר. 14 AWG דק יותר ומדורג לעד 15 אמפר. 12 AWG הוא הקליבר המקובל למעגלי שקעים במטבח ובחדר האמבטיה ולמעגלים אחרים של 20 אמפר; 14 AWG הוא הקליבר המקובל למעגלי תאורה ושקעים של 15 אמפר.

מה קורה אם משתמשים בחוט דק מדי לעומס?

חוט שגודלו קטן מדי עלול להתחמם יתר על המידה, להתיך את הבידוד וליצור סכנת שרפה. הוא עלול גם לגרום לנפילת מתח חריגה, שמעמעמת את האורות ועלולה להזיק למנועים, וכן לגרום להפעלה חוזרת של המפסק. ברוב תקנות החשמל הוא גם ייכשל בבדיקה.

האם חוט 10 AWG מתאים ל־30 אמפר?

כן. חוט נחושת 10 AWG מדורג ל־30 אמפר בעמודת 60 °C המשמשת לכבלי NM-B ו־UF, והוא הקליבר המקובל למעגלים רבים של 30 אמפר, כגון דודי מים חשמליים ומזגני חלון. המפסק עדיין חייב להתאים לקליבר החוט, ויש לבדוק את נפילת המתח בפריסות ארוכות.

על המספרים האלה

מחשבון זה משתמש בעמודת כושר נשיאת הזרם 310.16 60 °C בטבלת NEC ובערכי ההתנגדות בפרק 9, טבלה 8 של NEC עבור מוליכי נחושת לא מצופים, עם סף אזהרה של 3% וסף דחייה של 5% עבור נפילת מתח במעגלי הסתעפות. התקנות המקומיות עשויות להיות שונות מהקוד החשמלי הלאומי, ורק חשמלאי מוסמך או מפקח מקומי יכולים לאשר מה נדרש בהתקנה מסוימת.