Elektros Laidų Skersmens Skaičiuoklė - AWG Dydžio Įrankis

Elektros laidų skerspjūvio skaičiuoklė

Elektros laidų skerspjūvio skaičiuoklė rekomenduoja saugų laido skerspjūvį, matuojamą AWG (Amerikos laidų skersmens sistema), namų elektros grandinei. Ji naudoja tris įvestis — apkrovą amperais arba vatais, laido trasos ilgį viena kryptimi pėdomis ir sistemos įtampą — kad parinktų mažiausią skerspjūvį turintį laidą, galintį praleisti srovę neperkaisdamas ir per daug nesumažindamas įtampos visoje trasoje.

Per plonas pagal apkrovą laidas gali perkaisti, išlydyti izoliaciją arba sukelti gaisrą. Per plonas ilgoje trasoje esantis laidas taip pat gali sukelti didelį įtampos kritimą, dėl kurio pritemsta lempos ir perkaista varikliai. Šis įrankis abi problemas tikrina vienu metu ir pateikia mažiausią skerspjūvį, atitinkantį abu kriterijus.

Kaip naudoti šią laidų skersmens skaičiuoklę

1. Pasirinkite projekto tipą (nebūtina). Sodo tvenkinio siurblio, ūkinio pastato laidų, mažo namo grandinės ar dirbtuvių išankstinės parinktys įrašo tipines reikšmes.
2. Įveskite apkrovą. Įrašykite amperus tiesiogiai arba pasirinkite vatus, kad skaičiuoklė padalytų juos iš įtampos ir apskaičiuotų amperus.
3. Įveskite atstumą viena kryptimi nuo automatinio jungiklio skydo iki įrenginio pėdomis. Tai trasos ilgis viena kryptimi, o ne pirmyn ir atgal. Skaičiuoklė viduje jį padvigubina, kad įvertintų tiek išeinantį, tiek grįžtamąjį laidininką.
4. Pasirinkite 120 V arba 240 V — dvi standartines gyvenamųjų namų įtampas.
5. Pažymėkite „nepertraukiamąją apkrovą“, jei grandinė veiks 3 valandas ar ilgiau be pertraukos, pavyzdžiui, elektromobilio įkroviklis ar patalpų šildytuvas. NEC taisyklė 210,19(A)(1) reikalauja, kad laidas būtų skirtas 125 % tokio tipo apkrovai.
6. Perskaitykite rezultatą. Jame rodomas rekomenduojamas skersmuo, didžiausia to skersmens srovė, įtampos kritimo procentinė dalis ir saugos žyma: saugu, atsargiai arba nesaugu.

Kaip apskaičiuojamas laido skersmuo

Skaičiuoklė atlieka dvi patikras kiekvienam laido skerspjūviui: pradeda nuo 14 AWG ir pereina prie storesnio laido, kol abi patikros būna sėkmingos.

1. Vatų perskaičiavimas į amperus

Jei apkrova pateikta vatais, pirmiausia ji perskaičiuojama į amperus:

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

čia I yra srovė amperais, P — galia vatais, o V — sistemos įtampa. 200 vatų siurblys, prijungtas prie 120 V grandinės, naudoja 200 ÷ 120 = 1,67 amperų srovę.

2. Nepertraukiamosios apkrovos atsargos pridėjimas

Nepertraukiamosios apkrovos atveju reikiama srovė prieš tikrinant leistinąją srovę padauginama iš 1,25 (įtampos kritimo patikrai vis tiek naudojama tikroji srovė):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Leistinosios srovės patikra

Leistinoji srovė yra didžiausia srovė, kurią galima praleisti tam tikro skerspjūvio laidu. Skaičiuoklė naudoja toliau pateiktas reikšmes — NEC lentelės 310,16 60 °C stulpelį nealavuotiems variniams laidininkams. Tai stulpelis, taikomas NM-B („Romex“) ir UF kabeliams — tipams, naudojamiems skaičiuoklės išankstinėse parinktyse, nors kabelio viduje esantys atskiri laidininkai skirti 90 °C temperatūrai. Storesnis kabelis metaliniame vamzdyje su 75 °C temperatūrai skirtais gnybtais kai kurių skersmenų atveju teisėtai gali praleisti didesnę srovę, tačiau ši skaičiuoklė tokios sąrankos nelaiko numatytąja.

Laidas atitinka šį kriterijų, jei jo vardinė srovė yra lygi reikiamai srovei iš 2 žingsnio arba už ją didesnė.

4. Įtampos kritimo patikra

Net ir pakankamą leistinąją srovę turinčiame laide ilgoje trasoje įtampa gali per daug nukristi. Skaičiuoklė naudoja pirmiau pateiktas varžos reikšmes:

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

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

Čia R yra laido varža omais per 1000 pėdų (300 m), I — tikroji srovė amperais (ne pagal nepertraukiamąją apkrovą pakoreguota reikšmė), L — atstumas viena kryptimi pėdomis, o 2 įvertina srovės tekėjimą vienu laidininku pirmyn ir kitu atgal.

Skaičiuoklė rezultatą pažymi taip:

• Saugus — įtampos kritimas mažesnis nei 3 %
• Atsargiai — įtampos kritimas nuo 3 % iki 5 %
• Atmestas — įtampos kritimas didesnis nei 5 %; skaičiuoklė vietoj jo bando kitą storesnį laidą

Jei nė vienas skerspjūvis iki 2 AWG neatitinka abiejų kriterijų, skaičiuoklė pateikia rezultatą „2 AWG arba didesnis“, pažymi jį kaip nesaugų ir rekomenduoja kreiptis į licencijuotą elektriką.

Išspręstas pavyzdys

Panagrinėkime 15 amperų apkrovą, trasoje 100 pėdų viena kryptimi, esant 120 V įtampai, kai apkrova nepertraukiamoji (skaičiuoklės ūkinio pastato laidų išankstinė parinktis).

Pabandykime 14 AWG. Jo leistinoji srovė yra 15 A, tad jis vos atitinka 15 A apkrovą. Jo įtampos kritimas yra:

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

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

Tai viršija 5 % ribą, todėl 14 AWG atmetamas, nors leistinosios srovės patikrą jis išlaikė.

Pabandykime 12 AWG. Jo leistinoji srovė yra 20 A, todėl jis tinka 15 A apkrovai. Jo įtampos kritimas yra:

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

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

Tai mažiau nei 5 % riba, todėl 12 AWG priimamas. Kadangi 4,83 % viršija 3 %, rezultatas pažymimas „atsargiai“, o ne „saugu“. Šioje trasoje skaičiuoklė rekomenduoja 12 AWG laidą su įspėjimu „atsargiai“.

Įprasti projektų tipai

• Sodo tvenkinio siurblys: paprastai kelių šimtų vatų galios, dažnai 50–200 pėdų nuo namo, prijungtas prie GFCI apsaugotos 120 V lauko grandinės.
• Ūkinio pastato laidai: 15–20 amperų grandinės, dažniausiai 50–150 pėdų nuo pagrindinio skydo.
• Mažo namo grandinės: trumpose vidaus trasose naudojamos 120 V ir 240 V grandinės.
• Dirbtuvių elektriniai įrankiai: 20 amperų ar didesnės grandinės, sunkiajai įrangai dažnai 240 V, trasose, kurių ilgis 20–100 pėdų.

Saugos pastabos

Licencijuotas elektrikas turėtų atlikti darbus prie įvadinio skydo, bet kokius darbus, kuriems reikia leidimo, ir bet kokį įrengimą, kurio naudotojas nesijaučia galintis saugiai atlikti. Laido skersmuo visada turi atitikti automatinio jungiklio vardinę srovę, o prieš pradedant projektą reikia patikrinti vietos elektros taisykles. Ši skaičiuoklė skirta planuoti, bet nepakeičia atitikties elektros taisyklėms patikros.

Dažnai užduodami klausimai

Kokio laido skersmens reikia 20 amperų srovei?

12 AWG skerspjūvio varinis laidas yra mažiausias leidžiamas variantas 20 amperų grandinei; jo leistinoji srovė yra tiksliai 20 A. Esant 120 V įtampai, įtampos kritimas išlieka mažesnis nei 3 % (saugu) iki maždaug 47 pėdų (14,3 m) ir mažesnis nei 5 % iki maždaug 78 pėdų (23,8 m). Už maždaug 78 pėdų (23,8 m) ši skaičiuoklė rekomendaciją pakeičia į 10 AWG.

Kokiu atstumu galima nutiesti 12 AWG laidą esant 20 amperų srovei?

Esant 20 amperų srovei ir 120 V įtampai, 12 AWG laidas išlieka „saugioje“ įtampos kritimo zonoje (mažiau nei 3 %) maždaug iki 47 pėdų (14,3 m). Maždaug nuo 47 iki 78 pėdų (23,8 m) jis vis dar tinkamas naudoti, tačiau pažymimas „atsargiai“ (kritimas 3–5%). Už maždaug 78 pėdų kritimas viršija 5 %, todėl skaičiuoklė rekomenduoja 10 AWG.

Ką reiškia AWG?

AWG reiškia American Wire Gauge — standartinę laidų skersmens sistemą, naudojamą Šiaurės Amerikoje. Mažesnis AWG skaičius reiškia storesnį laidą: 10 AWG yra storesnis už 14 AWG ir gali praleisti didesnę srovę.

Kuo skiriasi 12 AWG ir 14 AWG laidai?

12 AWG yra storesnis ir skirtas iki 20 amperų srovei. 14 AWG yra plonesnis ir skirtas iki 15 amperų srovei. Virtuvės ir vonios kambario lizdų grandinėms bei kitoms 20 amperų grandinėms įprastai naudojamas 12 AWG; 14 AWG įprastai naudojamas 15 amperų apšvietimo ir lizdų grandinėms.

Kas nutinka, jei apkrovai naudoju per ploną laidą?

Per mažo skersmens laidas gali perkaisti, išlydyti izoliaciją ir sukelti gaisro pavojų. Jis taip pat gali sukelti per didelį įtampos kritimą, dėl kurio pritemsta lempos, gali būti sugadinti varikliai ir automatinis jungiklis gali pakartotinai suveikti. Be to, pagal daugumą elektros taisyklių toks įrengimas nebus patvirtintas per patikrą.

Ar 10 AWG laidas tinka 30 amperų srovei?

Taip. Varinis 10 AWG laidas, naudojant NM-B ir UF kabeliams taikomą 60 °C stulpelį, skirtas 30 amperų srovei ir yra standartinis skersmuo daugeliui 30 amperų grandinių, pavyzdžiui, elektriniams vandens šildytuvams ir langų oro kondicionieriams. Automatinio jungiklio vardinė srovė vis tiek turi atitikti laido skersmenį, o ilgose trasose reikia patikrinti įtampos kritimą.

Apie šiuos skaičius

Ši skaičiuoklė naudoja NEC lentelės 310,16 60 °C leistinosios srovės stulpelį ir NEC skyriaus 9 lentelės 8 nealavuotų varinių laidininkų varžos reikšmes, taikydama 3 % įtampos kritimo atsargumo ribą ir 5 % atmetimo ribą atšakų grandinėms. Vietos taisyklės gali skirtis nuo Nacionalinio elektros kodekso, ir tik licencijuotas elektrikas arba vietos inspektorius gali patvirtinti, ko reikia konkrečiam įrengimui.