Kalkulator žičnih presekov - Orodje za velikost AWG

Kalkulator prereza električne žice

Kalkulator prereza električne žice za domači električni tokokrog priporoči varno velikost žice, izraženo v AWG (ameriški standard za merjenje premera žic). Uporabi tri vnose — obremenitev v amperih ali vatih, enosmerno dolžino trase v čevljih in sistemsko napetost — ter izbere najmanjši presek žice, po katerem lahko teče tok brez pregrevanja in prevelikega padca napetosti.

Žica, ki je glede na obremenitev pretanka, se lahko pregreje, stopi svojo izolacijo ali povzroči požar. Pretanka žica pri dolgi trasi lahko povzroči tudi velik padec napetosti, zaradi česar luči slabše svetijo, motorji pa se segrevajo. To orodje preveri obe težavi hkrati in vrne najmanjši presek, ki opravi oba preizkusa.

Kako uporabljati ta kalkulator za določanje preseka žice

1. Izberite vrsto projekta (neobvezno). Prednastavitve za črpalko vrtnega ribnika, napeljavo v lopi, tokokrog majhne hiše ali delavnico izpolnijo običajne vrednosti.
2. Vnesite obremenitev. Vnesite ampere neposredno ali preklopite na vate in kalkulator bo z deljenjem z napetostjo izračunal ampere.
3. Vnesite enosmerno razdaljo od razdelilne omarice do naprave v čevljih. To je dolžina trase v eno smer, ne pot tja in nazaj. Kalkulator jo interno podvoji, da upošteva odhodni in povratni vodnik.
4. Izberite 120 V ali 240 V, dve standardni stanovanjski napetosti.
5. Označite »neprekinjena obremenitev«, če bo tokokrog deloval 3 ur ali več brez prekinitve, na primer za polnilnik električnega vozila ali grelnik prostora. Pravilo NEC 210,19(A)(1) zahteva, da je žica dimenzionirana za 125 % take obremenitve.
6. Preberite rezultat. Prikazuje priporočeni presek, največji tok tega preseka, odstotek padca napetosti in varnostno oznako: varno, previdnost ali nevarno.

Kako izračunati presek žice

Kalkulator za vsako velikost žice izvede dva preizkusa; začne pri 14 AWG in prehaja na debelejše žice, dokler oba preizkusa nista uspešna.

1. Pretvorba vatov v ampere

Če je obremenitev podana v vatih, se najprej pretvori v ampere:

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

kjer I pomeni tok v amperih, P moč v vatih in V sistemsko napetost. Črpalka z močjo 200 vatov v tokokrogu z napetostjo 120 V porablja 200 ÷ 120 = 1,67 ampera.

2. Dodajanje rezerve za neprekinjeno obremenitev

Pri neprekinjeni obremenitvi se zahtevani tok pred preverjanjem dovoljene tokovne obremenitve pomnoži z 1,25 (preverjanje padca napetosti še vedno uporablja dejanski tok):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Preverjanje dovoljene tokovne obremenitve

Tokovna zmogljivost je največji tok, ki ga lahko prenaša določen presek. Kalkulator uporablja naslednje nazivne vrednosti iz stolpca 310,16 60 °C preglednice NEC za neprevlečene bakrene vodnike. Ta stolpec velja za kabla NM-B (»Romex«) in UF, ki se uporabljata v prednastavitvah kalkulatorja, čeprav so posamezni vodniki v teh kablih nazivno primerni za 90 °C. Debelejši kabel v kovinski cevi s priključki, nazivno primernimi za 75 °C, lahko pri nekaterih teh presekih zakonito prenaša večji tok, vendar kalkulator take namestitve ne predvideva.

Velikost žice opravi ta korak, če je njen nazivni tok enak zahtevanemu toku iz koraka 2 ali večji od njega.

4. Preverjanje padca napetosti

Tudi presek z zadostno dovoljeno tokovno obremenitvijo lahko pri dolgi trasi povzroči prevelik padec napetosti. Kalkulator uporablja zgornje vrednosti upornosti:

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

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

Pri tem R pomeni upornost žice v ohmih na 1000 čevljev (300 m), I dejanski tok v amperih (ne vrednosti, prilagojene za neprekinjeno obremenitev), L enosmerno razdaljo v čevljih, faktor 2 pa upošteva tok, ki teče po enem vodniku navzven in po drugem nazaj.

Kalkulator rezultat označi tako:

• Varno — padec napetosti pod 3 %
• Previdnost — padec napetosti od 3 % do 5 %
• Zavrnjeno — padec napetosti nad 5 %; kalkulator nato preizkusi naslednjo debelejšo žico

Če noben presek do 2 AWG ne izpolni obeh pogojev, kalkulator vrne »2 AWG ali debelejši«, ga označi kot nevarnega in priporoči pooblaščenega električarja.

Primer z rešitvijo

Oglejmo si obremenitev 15 amperov na enosmerni trasi dolžine 100 čevljev pri 120 V, ki ni neprekinjena (prednastavitev kalkulatorja za napeljavo v lopi).

Preizkusite 14 AWG. Njegova dovoljena tokovna obremenitev je 15 A, kar ravno zadošča obremenitvi 15 A. Njegov padec napetosti 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 mejo 5 %, zato je 14 AWG zavrnjen, čeprav je opravil preverjanje dovoljene tokovne obremenitve.

Preizkusite 12 AWG. Njegova dovoljena tokovna obremenitev je 20 A, kar zadošča obremenitvi 15 A. Njegov padec napetosti 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 mejo 5 %, zato je 12 AWG sprejet. Ker je 4,83 % nad 3 %, je rezultat označen kot »previdnost« in ne kot »varno«. Kalkulator za to traso priporoča žico 12 AWG z oznako »previdnost«.

Pogoste vrste projektov

• Črpalka vrtnega ribnika: običajno nekaj sto vatov, pogosto 50–200 čevljev od hiše, v zunanjem tokokrogu 120 V z zaščito GFCI.
• Napeljava v lopi: tokokrogi z močjo 15–20 amperov, običajno 50–150 čevljev od glavne razdelilne omarice.
• Tokokrogi majhne hiše: kombinacija tokokrogov 120 V in 240 V na kratkih notranjih trasah.
• Električno orodje v delavnici: tokokrogi z močjo 20 amperov ali več, pogosto 240 V za težko opremo, na trasah dolžine 20–100 čevljev.

Varnostne opombe

Pooblaščeni električar naj opravi dela na servisni plošči, vsa dela, za katera je potrebno dovoljenje, in vsako namestitev, za katero uporabnik ni prepričan, da jo lahko varno izvede. Presek žice se mora vedno ujemati z nazivnim tokom odklopnika, pred začetkom projekta pa je treba preveriti lokalne predpise za električne inštalacije. Ta kalkulator je pripomoček za načrtovanje, ne nadomestilo za preverjanje skladnosti s predpisi.

Pogosta vprašanja

Kakšen presek žice potrebujem za 20 amperov?

Bakrena žica 12 AWG je najmanjši presek za tokokrog z 20 amperi; njena dovoljena tokovna obremenitev je natanko 20 A. V trasi z napetostjo 120 V ostane padec napetosti pod 3 % (varno) do približno 47 čevljev, pod 5 % pa do približno 78 čevljev (23,8 m). Po približno 78 čevljih (23,8 m) kalkulator priporočilo spremeni na 10 AWG.

Kako daleč lahko napeljem žico 12 AWG pri toku 20 amperov?

Pri 20 amperih in 120 V ostane 12 AWG v območju »varnega« padca napetosti (pod 3 %) približno do 47 čevljev. Med približno 47 in 78 čevlji (23,8 m) je še vedno uporabna, vendar označena kot »previdnost« (padec 3–5%). Nad približno 78 čevlji (23,8 m) padec preseže 5 %, zato kalkulator priporoča 10 AWG.

Kaj pomeni kratica AWG?

AWG pomeni ameriški sistem za merjenje premera žic, standardni sistem, ki se uporablja v Severni Ameriki. Manjša številka AWG pomeni debelejšo žico: 10 AWG je debelejša od 14 AWG in lahko prenaša večji tok.

Kakšna je razlika med žicama 12 AWG in 14 AWG?

12 AWG je debelejša in nazivno primerna za do 20 amperov. 14 AWG je tanjša in nazivno primerna za do 15 amperov. 12 AWG je standarden presek za tokokroge vtičnic v kuhinjah in kopalnicah ter druge tokokroge z 20 amperi; 14 AWG je standarden presek za tokokroge razsvetljave in vtičnic z 15 amperi.

Kaj se zgodi, če uporabim za obremenitev pretanko žico?

Pretanka žica se lahko pregreje, stopi svojo izolacijo in povzroči nevarnost požara. Povzroči lahko tudi prevelik padec napetosti, zaradi katerega luči slabše svetijo in se lahko poškodujejo motorji, poleg tega pa se lahko odklopnik večkrat sproži. Pri večini predpisov za električne inštalacije takšna napeljava tudi ne prestane pregleda.

Ali je žica 10 AWG primerna za 30 amperov?

Da. Bakrena žica 10 AWG je na 60 °C stolpcu, ki se uporablja za kabla NM-B in UF, nazivno primerna za 30 amperov in je standardni presek za številne tokokroge z 30 amperi, na primer električne grelnike vode in okenske klimatske naprave. Odklopnik se mora še vedno ujemati s presekom žice, pri dolgih trasah pa je treba preveriti padec napetosti.

O teh številkah

Ta kalkulator uporablja stolpec dovoljene tokovne obremenitve 310,16 60 °C preglednice NEC in vrednosti upornosti iz poglavja NEC 9, preglednice 8, za neprevlečene bakrene vodnike; pri padcu napetosti na odcepnih tokokrogih uporablja prag previdnosti 3 % in prag zavrnitve 5 %. Lokalni predpisi se lahko razlikujejo od nacionalnega električnega pravilnika, zato lahko zahteve za določeno namestitev potrdi samo pooblaščeni električar ali lokalni inšpektor.