Derating Current-Carrying Conductors for Conditions of Use
Von: Jerry Durham | Aug 05, 2020
Wenn Sie einen erfahrenen Elektriker fragen, wie viele Leiter mit AWG-Lehre Nr. 12 in ein 3/4 „EMT-Leitungssystem passen, erhalten Sie möglicherweise eine Antwort wie 
„noch einer!“ Obwohl dies amüsant ist (und normalerweise zutrifft), müssen laut NEC Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, wenn Leiter in einer Laufbahn, einem Kabel oder sogar in einem Graben in der Erde gebündelt werden.Ähnliche Vorsichtsmaßnahmen müssen auch getroffen werden, wenn Leiter bei Temperaturen über 86 ° F installiert werden.
Wir werden uns ansehen, was der NEC 2020 zu diesen Nutzungsbedingungen sagt, indem wir Folgendes überprüfen:
Kontinuierliche und nicht kontinuierliche Lasten – Abschnitt 210.19(A)(1)
Abschnitt 210.19(A) (1) weist Elektriker an, Leiter mit 100% der Nennlast für alle nicht kontinuierlichen Lasten plus 125% der Nennlast für alle kontinuierlichen Lasten des Stromkreises zu dimensionieren. Wenn der Elektriker jedoch auch Anpassungsfaktoren auf diese Leiter aus Tabelle 310.15 (C) (1) für mehr als drei stromführende Leiter in einer Leitung anwenden muss und / oder Korrekturfaktoren aus Tabelle 310.15 (B) (1) für Temperaturen über 86 Grad Fahrenheit, dann verlangt der NEC, dass wir die Ergebnisse aus den beiden Anforderungen vergleichen und die größere der beiden verwenden. Mit anderen Worten, wenn die Erhöhung der Leiter um 125% den größeren Leiter erzeugt, müssen Sie diesen Leiter verwenden. Wenn Sie jedoch Anpassungs- und Korrekturfaktoren für übermäßige Umgebungstemperaturen anwenden und Leiter bündeln, um den größeren Leiter zu erzeugen, müssen Sie diesen Leiter verwenden.
Was ist die Steigerung von 125%?
Die Erhöhung der Leitergröße um 125% für eine kontinuierliche Last dient als zusätzlicher Kühlkörper für die Schaltung. Der größere Leiter stellt mehr Fläche zur Verfügung, damit in der Schaltung verdrängt zu werden Hitze und mehr Fläche, damit auf die umgebende umgebende Luft übertragen zu werden Hitze. Der größere Leiter nimmt Wärme von den Anschlüssen ab, an denen der Leiter angeschlossen ist. Wenn jedoch die Anschlüsse aller Komponenten so ausgelegt sind, dass sie 100% ihrer markierten Nennleistung erreichen, ist es nicht erforderlich, den Leiter auf 125% zu erhöhen, um als Kühlkörper zu dienen.
Leiterstromstärke – Tabelle 310.16
Tabelle 310.16 im NEC 2020 enthält Leiterstromstärken für die Verkabelung, die wir täglich verwenden, wenn die Nutzungsbedingungen uns nicht zwingen, von diesen Zahlen abzuweichen. Zu diesen „Nutzungsbedingungen“ gehören normalerweise Umgebungstemperaturen über 86 ° F oder mehr als drei stromführende Leiter, die zusammen in einer Laufbahn, einem Kabel oder in der Erde vergraben installiert sind. Oder beides.
Tabelle 310.16 ist in zwei kleinere Tabellen mit Kupferleitern (Cu) auf der linken Seite des Tisches und Aluminiumleitern (Al) und kupferkaschierten Aluminiumleitern auf der rechten Seite des Tisches unterteilt. Kupferleiter können mehr Strom führen als Aluminiumleiter gleicher Größe.
Die Tabelle enthält drei Spalten für die Temperaturbewertung: 60 °C, 75 ° C und 90 ° C. Die meisten Leiter fallen in eine dieser drei Temperaturspalten.
Wärme wird im Inneren eines Leiters erzeugt, wenn elektrischer Strom durch den Leiter fließt. Je größer der Stromfluss ist, desto mehr Wärme wird im Leiter erzeugt. Die Isolierung, die den Leiter umgibt, typischerweise eine duroplastische oder thermoplastische Isolierung, muss hoch genug sein, um dieser Hitze standzuhalten. Tabelle 310,16 begrenzt die Ampacity von Leitern, die auf ihrer Isolierungsbewertung basieren. Beispielsweise kann ein 90°C No. 6 Leiter mehr Strom führen als ein 60°C No. 6 leiter, nicht weil die draht selbst ist anders, aber weil die isolierung der 90 °C leiter ist gebaut zu widerstehen mehr wärme ohne brechen. Wenn die erzeugte Wärme im Inneren des Leiters die Isolationsleistung des Leiters überschreitet, kann sich die den Draht umgebende Isolierung verfärben, spröde werden und schließlich abfallen.
Wenn Sie jemals einen weiß geerdeten Leiter gesehen haben, dessen Isolierung braun gefärbt ist, haben Sie sich einen Leiter angesehen, der mit einer höheren Stromstärke als seiner Nennleistung verwendet wurde.
Wir verstehen, dass Wärme erzeugt wird, wenn Strom durch den Leiter fließt, und wie wichtig es ist, dass die Isolierung eines Leiters dieser Hitze sicher standhält, ohne zu brechen. Es gibt jedoch eine andere Art von Wärme, die für die Langlebigkeit des Leiters ebenso wichtig ist – die Umgebungstemperatur. Die Umgebungstemperatur ist die Lufttemperatur, die Ihre elektrischen Leiter nach der Installation umgibt. Wenn das zu hoch ist, sind es schlechte Nachrichten für den Dirigenten.
Andere Umgebungstemperaturen als 86 ° F – Tabelle 310.15(B)(1)
Wenn die Umgebungstemperatur eines Leiters über 86 °F liegt, kann die Wärme, die während des normalen Gebrauchs im Leiter erzeugt wird, nicht effektiv durch die Isolierung abgeführt werden. Wenn die Wärme dem Leiter nicht effektiv entweichen kann, müssen wir den Stromfluss auf dem Leiter verringern, um die im Leiter erzeugte Wärme zu reduzieren.Diese Verringerung des zulässigen Stromflusses auf einem Leiter aufgrund von Umgebungstemperaturen über 86 ° F wird als „Umgebungstemperaturkorrektur“ bezeichnet und erfordert Korrekturfaktoren aus Tabelle 310.15(B)(1) in Verbindung mit den Werten aus Tabelle 310.16.
Die Korrekturfaktoren in Tabelle 310.15(B)(1) sind Prozentwerte und werden auf die in Tabelle 310.16 angegebenen normalen Ampazitätswerte angewendet, um ihren Wert zu verringern. Zum Beispiel wird ein Kupferleiter THWN No. 6 von Tabelle 310,16 angegeben, um 65 Ampere wert zu sein. Aber nach Tabelle 310.15 (B) (1), wenn derselbe Leiter in einer Umgebungstemperatur zwischen 105 ° F – 113 ° F installiert ist, ist er nur 82% seines Wertes oder 53,3 Ampere wert. (65 x.82 = 53.3)
Der Elektriker muss nicht nur besorgt sein, dass sich die Umgebungstemperaturen verschlechtern und eine schlechte Leistung eines Leiters verursachen, sondern er muss auch vorsichtig sein, zu viele stromführende Leiter zusammen in einer Laufbahn, einem Kabel oder in der Erde vergraben zu installieren. Die Installation von mehr als drei stromführenden Leitern zusammen in einer einzigen Laufbahn, einem Kabel oder einem abgedeckten Graben hat die gleiche zerstörerische Wirkung auf die Isolierung eines Leiters wie die Installation von Leitern bei erhöhter Umgebungstemperatur.
Mehr als drei stromführende Leiter in einer Laufbahn, einem Kabel oder einer Erdung – Tabelle 310.15(C)(1)
Tabelle 310.15(C)(1) verlangt, dass Leiter herabgesetzt werden, wenn mehr als drei stromführende Leiter zusammen in einer Laufbahn, einem Kabel oder in einem überdachten Graben in der Erde installiert werden. Beispielsweise erfordert Tabelle 310.15(C)(1) eine THWN-Nr.4 Kupferleiter, normalerweise mit 85 Ampere gemäß Tabelle 310.16 bewertet, auf 80% seines Wertes herabzusetzen, wenn 4-6 stromführende Leiter gebündelt sind. Der gleiche Leiter muss auf 70% seines Normalwerts herabgesetzt werden, wenn 7-9 stromführende Leiter gebündelt sind und so weiter. Die Stromstärke der Leiter nimmt in Tabelle 310.15 (C) (1) mit zunehmender Anzahl der gebündelten Leiter weiter ab.
Wenn mehr als drei stromführende Leiter zusammen in einer einzigen Laufbahn, einem Kabel oder einem abgedeckten Graben installiert sind, muss die Stromstärke jedes Leiters gemäß dem anwendbaren Anpassungsfaktor aus Tabelle 310.15 (C) (1) verringert werden. Durch Reduzieren des Stromflusses in jedem Leiter wird die in jedem Leiter erzeugte Wärme reduziert. Zusammengenommen reduziert dies die Gesamtbetriebstemperatur der Verdrahtung im Leitungssystem und schützt die Leiterisolierung vor vorzeitigem Ausfall.
Die Isolierung eines Leiters verschlechtert sich im Laufe der Zeit auch bei normalem Gebrauch. Wenn der Leiter jedoch Temperaturen ausgesetzt ist, die über der Nennleistung des Leiters liegen, tritt dieser Fehler viel früher auf. Ein Leiter, der unter normalen Bedingungen und gemäß den Anweisungen des Herstellers verwendet wird, kann jahrzehntelang zuverlässigen Service bieten.
Was ist ein stromführender Leiter?Denken Sie daran, dass Tabelle 310.15(C)(1) nur für stromführende Leiter gilt und NICHT jeder Leiter ein stromführender Leiter ist.
Abschnitt 310.15(F) besagt, dass ein Erdungs- oder Bondleiter (normalerweise blank oder grün) niemals als stromführender Leiter gezählt wird. Abschnitt 310.15 (E) besagt jedoch, dass der weiß geerdete (neutrale) Leiter ein stromführender Leiter ist, wenn er den gesamten Strom (Ampere) im Stromkreis führt, z. B. einen zweiadrigen 120-Volt-Stromkreis, der einer Leuchte dient. Wenn jedoch der weiß geerdete Leiter als Neutralleiter dient, wo er nur die unsymmetrische Last zwischen zwei Phasenleitern trägt, die derselben Last dienen, ist er kein stromführender Leiter. Der Elektriker sollte Abschnitt 310.15 (E) studieren, um sich mit den Regeln für einen in einer Leitung installierten Neutralleiter vertraut zu machen.
Wie begrenzen wir den Strom?
Wiederholt haben wir festgestellt, dass die Stromstärke eines Leiters reduziert werden muss, wenn der Leiter übermäßigen Umgebungstemperaturen ausgesetzt ist oder zu viele stromführende Leiter zusammen in einer Laufbahn oder ähnlichem installiert sind. Aber wie reduzieren wir diese Ampazität? Wie begrenzen wir den Stromfluss? Erhalten wir vom Kunden ein Versprechen, dass er nicht mehr Verstärker an die Schaltung anschließt, als wir seit der Reduzierung des Leiters empfohlen haben? Natürlich nicht. Wenn wir sagen, dass wir die Ampere oder den Stromfluss auf einer Schaltung oder Leitern begrenzen, Wir meinen einfach, dass wir die Bewertung des Überstromgeräts reduzieren.
Wenn ein Leiter normalerweise 50 Ampere wert ist, aber Umgebungstemperaturen erfordern, dass der Leiter auf 80% herabgesetzt wird, müssen wir einfach das Überstromgerät reduzieren, damit es bei der neuen Stromstärke des Leiters auslöst.
Denken Sie daran, dass die Verringerung der Stromstärke eines Leiters nicht immer zu einem Wert führt, der mit einer Standard-Sicherungs- oder Leistungsschaltergröße aus Tabelle 240.6 (A) übereinstimmt. Glücklicherweise dürfen Elektriker zum nächsten Überstromgerät in Standardgröße in der Tabelle wechseln, wenn die Nennleistung eines Leiters nicht mit den Standardwerten aus der Tabelle übereinstimmt. Dies ist bis einschließlich 800 Ampere zulässig.
