เครื่องคำนวณปริมาตรกล่องต่อสาย - เป็นไปตามมาตรฐาน NEC

เครื่องคำนวณปริมาตรกล่องพักสายไฟคืออะไร?

เครื่องคำนวณปริมาตรกล่องพักสายไฟจะหาปริมาตรกล่องขั้นต่ำเป็นลูกบาศก์นิ้วที่สามารถบรรจุชุดสายไฟและชิ้นส่วนที่กำหนดได้อย่างปลอดภัย โดยใช้กฎการบรรจุกล่องตามประมวลกฎหมายไฟฟ้าแห่งชาติ (NEC) ตาราง 314.16(B) ช่างไฟฟ้าและเจ้าของบ้านใช้เครื่องมือนี้เพื่อเลือกกล่องที่เป็นไปตามข้อกำหนดก่อนติดตั้ง แทนที่จะพบว่ากล่องเล็กเกินไปหลังจากใส่สายไฟเข้าไปแล้ว

กล่องพักสายไฟคืออะไร?

กล่องพักสายไฟ หรือเรียกอีกอย่างว่ากล่องเต้ารับหรือกล่องอุปกรณ์ เป็นสิ่งห่อหุ้มที่ใช้บรรจุจุดต่อและการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า กล่องช่วยป้องกันสายไฟจากความเสียหายทางกายภาพ และป้องกันไม่ให้ประกายไฟหรือความร้อนสัมผัสสิ่งใกล้เคียงที่อาจติดไฟได้ กล่องทำจากโลหะหรือพลาสติก และมีหลายรูปทรง เช่น แบบช่องเดี่ยว แบบสี่เหลี่ยม และแบบแปดเหลี่ยม

เหตุใดปริมาตรกล่องจึงมีความสำคัญ

การเชื่อมต่อทางไฟฟ้ามีกระแสไหล และกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดความร้อน กล่องที่มีพื้นที่ว่างน้อยเกินไปจะอัดสายไฟให้แน่น ทำให้ความร้อนกระจายออกได้ยากขึ้น การอัดแน่นยังอาจทำให้ฉนวนสายไฟเป็นรอยหรือถูกบีบขณะดันสายไฟเข้าไป ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อการลัดวงจรเมื่อเวลาผ่านไป NEC กำหนดปริมาตรขั้นต่ำสำหรับกล่องแต่ละใบ เพื่อให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับตัวนำ จุดต่อ และอุปกรณ์ต่าง ๆ โดยไม่เบียดกัน

วิธีคำนวณปริมาตรกล่องพักสายไฟ

ตาราง NEC 314.16(B) กำหนดค่าปริมาตรที่ต้องเผื่อเป็นลูกบาศก์นิ้วสำหรับขนาดสายไฟแต่ละขนาดตามมาตรวัดสายไฟอเมริกัน (American Wire Gauge หรือ AWG) ตารางนี้ครอบคลุมตั้งแต่ 18 AWG ถึง 6 AWG ตัวนำขนาดใหญ่กว่านี้ไม่ได้กำหนดขนาดด้วยวิธีดังกล่าว แต่ NEC อีกส่วนหนึ่งคือ 314.28 จะใช้กับกล่องดึงสายและกล่องพักสายไฟสำหรับสายไฟขนาดใหญ่

ปริมาตรรวมที่ต้องการประกอบด้วยค่าที่ต้องเผื่อหลายประเภทดังนี้

• ตัวนำ สายไฟทุกเส้นที่มีกระแสไหลเข้ากล่องและมีการต่อหรือเชื่อมต่อ จะนับเป็นค่าที่ต้องเผื่อหนึ่งค่า โดยพิจารณาจากขนาดสายของเส้นนั้น
• ตัวนำสายดิน สายดินเปลือยหรือสายดินสีเขียวทั้งหมดในกล่องใช้ค่าที่ต้องเผื่อร่วมกันหนึ่งค่า โดยพิจารณาจากสายดินเส้นที่ใหญ่ที่สุด หากมีสายดินมากกว่าสี่เส้น สายแต่ละเส้นที่เกินจากเส้นที่สี่จะเพิ่มค่าที่ต้องเผื่อหนึ่งในสี่ของค่านั้น
• แคลมป์รัดสาย แคลมป์รัดสายภายในกล่องทั้งหมดใช้ค่าที่ต้องเผื่อร่วมกันหนึ่งค่า โดยกำหนดตามตัวนำที่ใหญ่ที่สุดในกล่อง ไม่ว่าจะมีแคลมป์กี่ตัวก็ตาม
• แผ่นยึดอุปกรณ์ แผ่นยึดอุปกรณ์แต่ละชิ้น ซึ่งเป็นแถบโลหะสำหรับยึดสวิตช์หรือเต้ารับ จะเพิ่มค่าที่ต้องเผื่อเป็นสองเท่า โดยกำหนดตามตัวนำที่ใหญ่ที่สุดในกล่อง

เขียนเป็นสูตรได้ดังนี้

$V = C + G + K + Y$

โดย V คือปริมาตรกล่องที่ต้องการ C คือผลรวมค่าที่ต้องเผื่อสำหรับตัวนำ G คือค่าที่ต้องเผื่อสำหรับสายดินหนึ่งค่า K คือค่าที่ต้องเผื่อสำหรับแคลมป์ (นับเฉพาะเมื่อกล่องมีแคลมป์) และ Y คือค่าที่ต้องเผื่อสำหรับแผ่นยึดอุปกรณ์

ตัวอย่างพร้อมวิธีทำ

กล่องสำหรับสวิตช์สามทางประกอบด้วย

• ตัวนำ 14 AWG จำนวนสามเส้น
• ตัวนำ 12 AWG จำนวนสองเส้น
• สายดิน 14 AWG จำนวนหนึ่งเส้น
• แคลมป์รัดสายหนึ่งตัว
• แผ่นยึดอุปกรณ์หนึ่งชิ้น

ค่าที่ต้องเผื่อสำหรับตัวนำ: (3 × 2.0) + (2 × 2.25) = 6.0 + 4.5 = 10.5 ลูกบาศก์นิ้ว (172 cm³)

ตัวนำที่ใหญ่ที่สุดในกล่องคือ 12 AWG โดยมีค่าที่ต้องเผื่อ 2.25 ลูกบาศก์นิ้ว (36.9 cm³) ค่านี้จะใช้ด้านล่างสำหรับแคลมป์และแผ่นยึดอุปกรณ์

ค่าที่ต้องเผื่อสำหรับสายดิน: มีสายดิน 14 AWG หนึ่งเส้น จึงเพิ่ม 2.0 ลูกบาศก์นิ้ว (32.8 cm³) ยอดรวมระหว่างคำนวณ: 12.5

ค่าที่ต้องเผื่อสำหรับแคลมป์: หนึ่งค่าตามขนาดของตัวนำที่ใหญ่ที่สุด คือ 2.25 ลูกบาศก์นิ้ว (36.9 cm³) ยอดรวมระหว่างคำนวณ: 14.75

ค่าที่ต้องเผื่อสำหรับแผ่นยึดอุปกรณ์: 2.25 × 2 × 1 = 4.5 ลูกบาศก์นิ้ว (73.7 cm³) ยอดรวมสุดท้าย: 19.25 ลูกบาศก์นิ้ว (315 cm³)

กล่องนี้ต้องมีปริมาตรอย่างน้อย 19.25 ลูกบาศก์นิ้ว (315 cm³) กล่องอุปกรณ์แบบช่องเดี่ยวหลายรุ่นมีความจุน้อยกว่านี้ ดังนั้นการเดินสายลักษณะนี้มักต้องใช้กล่องที่ใหญ่กว่า เช่น กล่องแบบสองช่อง หรือกล่องแบบช่องเดี่ยวทรงลึกที่รองรับ 19.25 ลูกบาศก์นิ้ว (315 cm³) ขึ้นไป โดยปกติจะมีการปั๊มระบุปริมาตรกล่องไว้ด้านใน หรือระบุไว้ในข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิต

เครื่องคำนวณนี้ครอบคลุมอะไรบ้าง

เครื่องคำนวณรองรับขนาดสายไฟตั้งแต่ 18 AWG ถึง 6 AWG ซึ่งตรงกับตาราง NEC 314.16(B) โดยไม่ครอบคลุมกรณีต่อไปนี้:

• ตัวนำที่ใหญ่กว่า 6 AWG ซึ่งอยู่ภายใต้ NEC 314.28 แทน
• กล่องแบบหลายช่องที่มีแผงกั้นภายใน
• กล่องที่มีการเดินสายไฟฟ้ากำลังปะปนกับสายแรงดันต่ำ เช่น สายโคแอกเชียลหรือสายเครือข่าย

สำหรับการคำนวณการบรรจุกล่องนอกเหนือจากกรณีเหล่านี้ หรือเมื่อต้องตัดสินขั้นสุดท้ายว่าปฏิบัติตามข้อกำหนดหรือไม่ ให้ตรวจสอบตาราง NEC 314.16(A) และ (B) โดยตรง หรือสอบถามช่างไฟฟ้าที่มีใบอนุญาต

คำถามที่พบบ่อย

อะไรนับเป็นตัวนำสำหรับการบรรจุกล่อง สายไฟหุ้มฉนวนทุกเส้นที่เข้ากล่องและมีการต่อหรือเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ จะนับเป็นตัวนำหนึ่งเส้น สายพ่วงสั้นที่ยาวประมาณไม่เกิน 6 นิ้ว (15 ซม.) และไม่ออกจากกล่อง โดยทั่วไปจะไม่นับ

สายดินทุกเส้นเพิ่มค่าที่ต้องเผื่อของตัวเองหรือไม่ ไม่ สายดินทั้งหมดในกล่องใช้ค่าที่ต้องเผื่อร่วมกันหนึ่งค่า โดยกำหนดตามสายดินที่ใหญ่ที่สุด หลังจากมีสายดินเส้นที่สี่แล้วเท่านั้น สายแต่ละเส้นที่เพิ่มเข้ามาจึงจะเพิ่มปริมาณเล็กน้อย คือหนึ่งในสี่ของค่าที่ต้องเผื่อนั้น

หากกล่องมีแคลมป์รัดสายสามตัว ต้องนับเป็นสามครั้งหรือไม่ ไม่ แคลมป์ทั้งหมดในกล่องใช้ค่าที่ต้องเผื่อร่วมกันหนึ่งค่า โดยกำหนดตามตัวนำที่ใหญ่ที่สุดในกล่อง ไม่ว่าในกล่องจะมีแคลมป์กี่ตัว

แผ่นยึดอุปกรณ์มีผลต่อยอดรวมอย่างไร แผ่นยึดอุปกรณ์แต่ละชิ้น เช่น แถบยึดบนสวิตช์หรือเต้ารับ จะเพิ่มค่าที่ต้องเผื่อเป็นสองเท่าของค่าตัวนำที่ใหญ่ที่สุดในกล่อง แผ่นยึดอุปกรณ์สองชิ้นจะเพิ่มค่าที่ต้องเผื่อแบบสองเท่านี้สองครั้ง

ถ้าสายไฟมีขนาดใหญ่กว่า 6 AWG จะทำอย่างไร ตาราง NEC 314.16(B) ไม่กำหนดค่าที่ต้องเผื่อสำหรับขนาดที่ใหญ่กว่า 6 AWG และเครื่องคำนวณนี้ก็ไม่รองรับเช่นกัน กล่องสำหรับตัวนำขนาดใหญ่กว่าจะกำหนดขนาดตาม NEC 314.28

กล่องโลหะและกล่องพลาสติกต้องมีปริมาตรต่างกันหรือไม่ ไม่ กฎเรื่องปริมาตรเหมือนกันสำหรับวัสดุทั้งสองประเภท กล่องโลหะบางครั้งมีแคลมป์รัดสายติดตั้งมาในตัว ซึ่งยังคงต้องนับรวมในค่าที่ต้องเผื่อข้างต้น