Derating Current-Carrying Conductors for conditions of Use

By: Jerry Durham | Aug 05, 2020

Jos kysyt kokeneelta sähköasentajalta, kuinka monta No. 12 AWG-johtinta mahtuu 3/4″ EMT-putkijärjestelmään, saatat saada vastauksen esimerkiksi ”one more!”Vaikka tämä on huvittavaa (ja tyypillisesti totta), on olemassa varotoimia, jotka on toteutettava NEC: n mukaan aina, kun johtimet niputetaan yhteen kilparadalla, kaapelilla tai jopa ojassa maassa.

vastaavia varotoimenpiteitä on noudatettava myös silloin, kun johtimia asennetaan yli 86°F: n lämpötilaan.molemmat olosuhteet vaikuttavat lämmön kertymiseen ja johtimen huonoon suorituskykyyn.

tarkastelemme, mitä 2020 NEC sanoo näistä käyttöolosuhteista tarkistamalla:

jatkuvat ja ei – jatkuvat kuormat-jakso 210.19(A)(1)

jakso 210.19(A)(1) kehottaa Sähkömiehiä kokoamaan johtimet 100%: iin kaikkien ei-jatkuvien kuormien kuormitusluokasta ja 125%: iin kaikkien piirin jatkuvien kuormien kuormitusluokasta. Jos sähköasentajan on kuitenkin sovellettava myös säätökertoimia taulukon 310.15(C)(1) johtimiin yli kolmen virrankuljetusjohdon osalta ja/tai taulukon 310.15(B)(1) korjauskertoimiin yli 86 asteen lämpötiloissa, NEC vaatii meitä vertaamaan kahden vaatimuksen tuloksia ja käyttämään suurempaa näistä kahdesta. Toisin sanoen, jos johtimien lisääminen 125% tuottaa suuremman johtimen, sinun on käytettävä johtinta. Mutta jos säätö-ja korjauskertoimien soveltaminen liiallisiin ympäristön lämpötiloihin ja johtimien niputtaminen tuottaa suuremman johtimen, sinun on käytettävä johtinta.

mikä on 125 prosentin lisäys?

johtimen koon kasvattaminen 125% jatkuvalle kuormitukselle toimii piirin lisälämmönieluna. Suurempi johdin antaa enemmän pinta-alaa lämmön siirtämiseksi piirissä ja enemmän pinta-alaa lämmön siirtämiseksi ympäröivään ilmaan. Suurempi johdin ottaa lämmön pois terminaaleista,joihin johdin on kytketty. Mutta kun kaikkien komponenttien terminaalit on mitoitettu toimimaan 100% niiden merkityistä luokituksista, niin kapellimestarin suurentaminen 125%: iin jäähdytyselementtinä toimimiseksi ei ole välttämätöntä.

Johtimen Ampacity – taulukko 310.16

taulukko 310.16 vuoden 2020 NEC: ssä tarjoaa johtimen ampacities johdoille, joita käytämme päivittäin, kun käyttöolosuhteet eivät pakota meitä poikkeamaan näistä luvuista. Näihin ”käyttöolosuhteisiin” kuuluvat yleensä ympäristön lämpötila yli 86°F tai enemmän kuin kolme virtaa kuljettavaa johtinta, jotka on asennettu yhteen kilparadalle, kaapelille tai haudattu maahan. Tai molempia.

taulukko 310.16 on jaettu kahteen pienempään taulukkoon, joissa on pöydän vasemmalla puolella osoitetut kuparijohtimet (cu) ja oikealla puolella osoitetut alumiini (Al) ja kuparipintaiset alumiinijohtimet. Kuparijohtimet voivat kuljettaa enemmän virtaa kuin samankokoiset alumiinijohtimet.

taulukossa on kolme lämpötilaluokitusta: 60°C, 75°C ja 90°C. Useimmat johtimet putoavat yhteen näistä kolmesta lämpötilapylväästä.

lämpöä syntyy johtimen sisällä sähkövirran virratessa johtimen läpi. Mitä suurempi virtaus on, sitä enemmän johtimessa syntyy lämpöä. Johtimen ympärillä oleva eristys, tyypillisesti termosetti-tai termoplastinen eriste, on mitoitettava riittävän korkeaksi kestämään kuumuutta. Taulukossa 310.16 rajoitetaan johtimien ampeiteettia niiden eristysluokituksen perusteella. Esimerkiksi 90°C No. 6-johdin voi kuljettaa enemmän virtaa kuin 60°C No. 6 johdin, ei siksi, että Lanka itsessään on erilainen, vaan koska 90°C: n johdin on rakennettu kestämään enemmän lämpöä hajoamatta. Kun johtimen sisällä syntyvä lämpö ylittää johtimen eristysluokan, johtimen ympärillä oleva eristys voi värjäytyä, haurastua ja lopulta pudota pois.

Jos olet joskus nähnyt valkoisen maadoitetun johtimen, jonka eriste on ruskeansävyinen, katselit johtinta, jota käytetään sen luokitusta suuremmalla teholla.

ymmärrämme, että lämpöä syntyy virran virratessa johtimen läpi, ja kuinka tärkeää on, että johtimen eristys kestää turvallisesti tuon lämmön hajoamatta. Mutta toinen lämpö on olemassa, joka on yhtä tärkeää johtimen pitkäikäisyys-Ympäristön lämpötila. Ympäristön lämpötila on ilman lämpötila ympäröivän sähköjohtimet asennuksen jälkeen. Kun se on liian korkea, se on huono uutinen konduktöörille.

muu ympäristön lämpötila kuin 86°F – taulukko 310.15(B)(1)

Jos johtimen ympärillä oleva lämpötila on yli 86°F, johtimen sisällä normaalikäytössä syntyvä lämpö ei pääse haihtumaan tehokkaasti eristeen läpi. Jos lämpö ei pääse tehokkaasti pois johtimesta, meidän on vähennettävä johtimeen kohdistuvan virran määrää johtimessa syntyvän lämmön vähentämiseksi.

tätä yli 86°F: n lämpötiloista johtuvaa johtimen sallitun virtauksen vähentämistä kutsutaan ”ympäristön lämpötilakorjaukseksi”, ja se edellyttää, että taulukon 310.15(B)(1) korjauskertoimia käytetään yhdessä taulukon 310.16 arvojen kanssa.

taulukon 310.15(B)(1) korjauskertoimet ovat prosenttilukuja, ja niitä sovelletaan taulukossa 310.16 annettuihin normaaleihin ampasiteettiarvoihin niiden arvon alentamiseksi. Esimerkiksi THWN No. 6 kuparijohtimen taulukosta 310.16 todetaan olevan arvoltaan 65 ampeeria. Mutta taulukon 310 mukaan.15 (B) (1), Kun sama johdin asennetaan ympäristön lämpötilaan, joka vaihtelee välillä 105°F – 113°F, sen arvo on vain 82% sen arvosta eli 53,3 ampeeria. (65 x .82 = 53.3)

ei ainoastaan sähköasentajan pidä olla huolissaan ympäristön lämpötiloista, jotka heikentävät johtimen suorituskykyä, vaan hänen täytyy myös varoa asentamasta liian monia virrankantavia johtimia yhteen kilparadalle, kaapeliin tai maahan haudattuihin. Useamman kuin kolmen virrankantavan johtimen asentamisella yhteen kilparataan, kaapeliin tai katettuun ojaan on sama tuhoisa vaikutus johtimen eristykseen kuin johtimien asentamisella kohonneeseen ympäristön lämpötilaan.

useammassa kuin kolmessa Virrankantavassa johtimessa moottoriradalla, kaapelilla tai maa-taulukossa 310.15(C)(1)

taulukossa 310.15(C)(1) vaaditaan johtimien suistamista aina, kun enemmän kuin kolme virrankantavaa johtinta on asennettu yhteen moottorirataan, kaapeliin tai maan katettuun ojaan. Esimerkiksi taulukossa 310.15 (C) (1) vaaditaan THWN-numero.4 kupari johdin, yleensä arvoltaan 85 ampeeria taulukon 310.16 mukaisesti, derated 80% sen arvosta, kun on 4-6 virtaa kuljettavat johtimet nipussa yhteen. Sama johdin on suistettava 70 prosenttiin normaaliarvostaan, kun 7-9 virrankantavaa johtinta on niputettu yhteen ja niin edelleen. Johtimien ampacity vähenee edelleen taulukossa 310.15(C)(1), Kun yhteen niputettujen Johtimien määrä kasvaa.

kun yhteen kilparataan, kaapeliin tai katettuun ojaan on asennettu enemmän kuin kolme virrankantavaa johtinta, kunkin johtimen ampeeria on pienennettävä taulukon 310.15(C)(1) soveltuvan säätökertoimen mukaisesti. Virtavirran vähentäminen kussakin johtimessa vähentää kussakin johtimessa syntyvää lämpöä. Yhdessä tämä vähentää johdotuksen yleistä käyttölämpötilaa johdinjärjestelmässä ja säästää johdineristyksen ennenaikaiselta vikaantumiselta.

johtimen eriste hajoaa ajan myötä normaalissakin käytössä. Mutta kun johtimeen kohdistuu lämpötiloja, jotka ylittävät johtimen luokituksen, tämä vika tapahtuu paljon aikaisemmin. Tavanomaisissa olosuhteissa ja valmistajan ohjeiden mukaan käytettävä johdin voi tarjota vuosikymmenten luotettavan palvelun.

mikä on virtaa kantava johdin?

muista, että taulukko 310.15(C)(1) koskee vain virtaa kuljettavia johtimia, eivätkä kaikki johtimet ole virtaa kuljettavia johtimia.

kohta 310.15(F) toteaa, että maadoitus-tai sidosjohtinta (tyypillisesti väriltään paljas tai vihreä) ei koskaan lasketa virtaa kantava johdin. Kohdassa 310.15 (E) kuitenkin todetaan, että valkoinen maadoitettu (neutraali) johdin on virtaa kuljettava johdin, jos se kuljettaa kaikki virran (ampeeria) piirissä, kuten kaksijohtinen 120 voltin piiri palvelee valaisimen. Mutta kun valkoinen maadoitettu johdin toimii neutraalijohtimena, jossa se kuljettaa epätasapainoisen kuorman vain kahden samaa kuormaa palvelevan vaihejohtimen välillä, se ei ole virran kantavajohdin. Sähköasentajan tulisi tutkia kohta 310.15 (E) tutustuakseen johtimeen asennetun neutraalijohtimen sääntöihin.

miten rajoitamme virtaa?

olemme toistuvasti todenneet, että johtimen ampeeria on vähennettävä, jos johdin altistuu liiallisille ympäristön lämpötiloille tai liian monelle virrankantojohtimelle, jotka on asennettu yhteen kilparadalle tai vastaavaan. Mutta miten vähennämme sitä ampeiteettia? Miten rajoitamme virran kulkua? Saammeko asiakkaalta lupauksen, että he eivät käytä virtapiiriin enempää ampeeria kuin olemme neuvoneet, koska johdin on suistunut tieltä? En tietenkään. Kun sanomme rajoittavamme ampeeria tai virtavirtaa virtapiirissä tai johtimissa, tarkoitamme yksinkertaisesti vähentävämme ylivirta-laitteen luokitusta.

Jos johdin on tavallisesti 50 ampeerin arvoinen, mutta ympäristön lämpötila vaatii johdinta suistumaan 80%: iin, meidän on yksinkertaisesti vähennettävä ylivirta-laitetta niin, että se laukeaa johtimen uudella ampeiteettiluokituksella.

muista, että johtimen ampeuden vähentäminen ei aina johda arvoon, joka vastaa taulukon 240.6(A) mukaista vakiosulaketta tai katkaisijaa. Onneksi sähköasentajat saavat siirtyä seuraavaan standardikokoiseen ylivirta-laitteeseen taulukossa aina, kun johtimen luokitus ei ole linjassa taulukon vakioarvojen kanssa. Tämä on sallittua jopa 800 ampeeria.