Kalkulačka elektrického drôtu - Nástroj na veľkosť AWG

Kalkulačka prierezu elektrického vodiča

Kalkulačka prierezu elektrického vodiča odporučí bezpečnú veľkosť vodiča meranú v AWG (American Wire Gauge) pre domový elektrický obvod. Používa tri vstupy — zaťaženie v ampéroch alebo wattoch, dĺžku jednosmernej trasy v stopách a napätie sústavy — aby vybrala najtenší vodič, ktorý dokáže prenášať prúd bez prehrievania a bez príliš veľkého poklesu napätia po celej dĺžke.

Vodič, ktorý je vzhľadom na svoje zaťaženie príliš tenký, sa môže prehriať, roztaviť svoju izoláciu alebo spôsobiť požiar. Príliš tenký vodič pri dlhom vedení môže spôsobiť aj veľký pokles napätia, v dôsledku čoho svetlá svietia slabšie a motory sa prehrievajú. Tento nástroj kontroluje oba problémy naraz a vráti najmenší prierez, ktorý vyhovie obom skúškam.

Ako používať túto kalkulačku prierezu vodiča

1. Vyberte typ projektu (voliteľné). Predvoľby pre čerpadlo záhradného jazierka, elektroinštaláciu v kôlni, obvod malého domu alebo dielňu doplnia typické hodnoty.
2. Zadajte zaťaženie. Zadajte priamo ampéry alebo prepnite na watty a nechajte kalkulačku vydeliť výkon napätím, aby získala hodnotu prúdu v ampéroch.
3. Zadajte jednosmernú vzdialenosť od rozvádzača s ističmi k zariadeniu v stopách. Ide o dĺžku vedenia jedným smerom, nie tam a späť. Kalkulačka ju interne zdvojnásobí, aby zohľadnila prívodný aj spätný vodič.
4. Vyberte 120 V alebo 240 V, dve štandardné napätia používané v domácnostiach.
5. Zaškrtnite „trvalé zaťaženie“, ak bude obvod pracovať 3 hodiny alebo dlhšie bez prerušenia, napríklad pri nabíjačke elektromobilu alebo pri ohrievači. Pravidlo NEC 210,19(A)(1) vyžaduje, aby bol vodič dimenzovaný na 125 % takéhoto zaťaženia.
6. Prečítajte výsledok. Zobrazí odporúčaný prierez, maximálny prúd pre tento prierez, percentuálny pokles napätia a bezpečnostné označenie: bezpečné, upozornenie alebo nebezpečné.

Ako vypočítať prierez vodiča

Kalkulačka vykoná pre každý prierez dve kontroly. Začína pri 14 AWG a postupuje k hrubším vodičom, kým nevyhovejú obom.

1. Prevod wattov na ampéry

Ak je zaťaženie uvedené vo wattoch, najprv sa prevedie na ampéry:

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

kde I je prúd v ampéroch, P je výkon vo wattoch a V je napätie sústavy. Čerpadlo s výkonom 200 wattov v obvode s napätím 120 V odoberá 200 ÷ 120 = 1,67 ampéra.

2. Pridanie rezervy pre trvalé zaťaženie

Pri trvalom zaťažení sa požadovaný prúd pred kontrolou prúdovej zaťažiteľnosti vynásobí hodnotou 1,25 (pri kontrole poklesu napätia sa naďalej používa skutočný prúd):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Kontrola prúdovej zaťažiteľnosti

Prúdová zaťažiteľnosť je maximálny prúd, ktorý môže vodič daného prierezu prenášať. Kalkulačka používa nasledujúce hodnoty, ktoré zodpovedajú stĺpcu 60 °C tabuľky NEC 310,16 pre holé medené vodiče. Ide o stĺpec platný pre káble NM-B („Romex“) a UF — typy použité v predvoľbách kalkulačky — hoci jednotlivé vodiče v týchto kábloch sú dimenzované na 90 °C. Hrubší kábel v kovovej rúrke s koncovkami dimenzovanými na 75 °C môže pri niektorých z týchto prierezov legálne prenášať väčší prúd, no táto kalkulačka takúto konfiguráciu nepredpokladá.

Prierez vyhovie tomuto kroku, ak je jeho menovitý prúd rovný požadovanému prúdu z kroku 2 alebo vyšší.

4. Kontrola poklesu napätia

Aj vodič s dostatočnou prúdovou zaťažiteľnosťou môže pri dlhom vedení stratiť príliš veľa napätia. Kalkulačka používa vyššie uvedené hodnoty odporu:

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

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

Tu R predstavuje odpor vodiča v ohmoch na 1000 stôp (300 m), I je skutočný prúd v ampéroch (nie hodnota upravená pre trvalé zaťaženie), L je jednosmerná vzdialenosť v stopách a 2 zohľadňuje tok prúdu po jednom vodiči tam a po druhom späť.

Kalkulačka výsledok označí takto:

• Bezpečné — pokles napätia pod 3 %
• Upozornenie — pokles napätia od 3 % do 5 %
• Zamietnuté — pokles napätia nad 5 %; kalkulačka namiesto toho skúsi ďalší hrubší prierez

Ak žiadny prierez až po 2 AWG nevyhovie obom kontrolám, kalkulačka vráti „2 AWG alebo väčší“ s označením nebezpečné a odporučí licencovaného elektrikára.

Vyriešený príklad

Zvážme zaťaženie 15 ampérov na jednosmernej trase s dĺžkou 100 stôp pri napätí 120 V, ktoré nie je trvalé (predvoľba kalkulačky pre elektroinštaláciu v kôlni).

Skúste 14 AWG. Jeho prúdová zaťažiteľnosť je 15 A, čo práve postačuje na zaťaženie 15 A. Jeho pokles napätia je:

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

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

To je nad hranicou 5 %, takže 14 AWG je zamietnutý, hoci vyhovel kontrole prúdovej zaťažiteľnosti.

Skúste 12 AWG. Jeho prúdová zaťažiteľnosť je 20 A, čo postačuje na zaťaženie 15 A. Jeho pokles napätia je:

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

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

To je pod hranicou 5 %, takže 12 AWG je prijatý. Keďže 4,83 % je viac ako 3 %, výsledok je označený ako „upozornenie“, nie ako „bezpečné“. Kalkulačka pre toto vedenie odporúča vodič 12 AWG s upozornením.

Bežné typy projektov

• Čerpadlo záhradného jazierka: zvyčajne niekoľko stoviek wattov, často 50–200 stôp od domu, vo vonkajšom obvode s napätím 120 V chránenom prúdovým chráničom GFCI.
• Elektroinštalácia v kôlni: obvody s prúdom 15–20 ampéra, zvyčajne 50–150 stôp od hlavného rozvádzača.
• Obvody malého domu: kombinácia obvodov s napätím 120 V a 240 V na krátkych vnútorných vedeniach.
• Elektrické náradie v dielni: obvody s prúdom 20 ampéra alebo vyšším, pri ťažkých zariadeniach často s napätím 240 V, na vedeniach s dĺžkou 20–100 stôp.

Bezpečnostné poznámky

Licencovaný elektrikár by mal vykonávať práce na servisnom rozvádzači, každú prácu vyžadujúcu povolenie a každú inštaláciu, pri ktorej si používateľ nie je istý, že ju dokáže bezpečne vykonať. Prierez vodiča musí vždy zodpovedať menovitému prúdu ističa a pred začatím projektu treba skontrolovať miestne elektrotechnické predpisy. Táto kalkulačka slúži ako pomôcka pri plánovaní, nie ako náhrada kontroly súladu s predpismi.

Najčastejšie otázky

Aký vodič potrebujem na 20 ampérov?

Medený vodič 12 AWG je minimálny pre obvod s prúdom 20 ampérov; jeho prúdová zaťažiteľnosť je presne 20 A. Pri vedení s napätím 120 V zostáva pokles napätia pod 3 % (bezpečné) približne do vzdialenosti 47 stôp (14,3 m) a pod 5 % približne do 78 stôp (23,8 m). Za približne 78 stopami (23,8 m) kalkulačka zmení odporúčanie na 10 AWG.

Ako ďaleko môžem viesť vodič 12 AWG pri 20 ampéroch?

Pri 20 ampéroch a napätí 120 V zostáva vodič 12 AWG v pásme „bezpečného“ poklesu napätia (pod 3 %) približne do 47 stôp (14,3 m). V rozmedzí približne 47 až 78 stôp (23,8 m) je stále použiteľný, ale označený ako „upozornenie“ (pokles 3–5%). Za približne 78 stopami (23,8 m) pokles prekročí 5 % a kalkulačka namiesto neho odporučí 10 AWG.

Čo znamená skratka AWG?

AWG znamená American Wire Gauge, štandardný systém na označovanie priemeru vodičov používaný v Severnej Amerike. Menšie číslo AWG znamená hrubší vodič: 10 AWG je hrubší než 14 AWG a môže prenášať väčší prúd.

Aký je rozdiel medzi vodičmi 12 AWG a 14 AWG?

12 AWG je hrubší a je dimenzovaný na prúd do 20 ampérov. 14 AWG je tenší a je dimenzovaný na prúd do 15 ampérov. 12 AWG je štandardný pre zásuvkové obvody v kuchyniach a kúpeľniach a ďalšie obvody s prúdom 20 ampérov; 14 AWG je štandardný pre osvetľovacie a zásuvkové obvody s prúdom 15 ampérov.

Čo sa stane, ak použijem vodič, ktorý je na dané zaťaženie príliš tenký?

Vodič s nedostatočným prierezom sa môže prehriať, roztaviť svoju izoláciu a spôsobiť riziko požiaru. Môže tiež spôsobiť nadmerný pokles napätia, ktorý stlmí svetlá a môže poškodiť motory, a istič môže opakovane vypínať. Takýto vodič tiež nevyhovie kontrole podľa väčšiny elektrotechnických predpisov.

Je vodič 10 AWG vhodný pre 30 ampérov?

Áno. Medený vodič 10 AWG je podľa stĺpca 60 °C používaného pre káble NM-B a UF dimenzovaný na 30 ampérov a je štandardným prierezom pre mnohé obvody s prúdom 30 ampérov, napríklad pre elektrické ohrievače vody a okenné klimatizácie. Istič musí stále zodpovedať prierezu vodiča a pri dlhých vedeniach treba skontrolovať pokles napätia.

O týchto číslach

Táto kalkulačka používa stĺpec prúdovej zaťažiteľnosti 60 °C tabuľky NEC 310,16 a hodnoty odporu z tabuľky NEC 8 v kapitole 9 pre holé medené vodiče, s hranicou upozornenia 3 % a hranicou zamietnutia 5 % pre pokles napätia vo vetvových obvodoch. Miestne predpisy sa môžu líšiť od National Electrical Code a iba licencovaný elektrikár alebo miestny inšpektor môže potvrdiť požiadavky konkrétnej inštalácie.