Derating Current-Carry Conductors for Conditions of Use

By: Jerry Durham | Aug 05, 2020

Jeśli zapytasz doświadczonego elektryka, ile przewodów No. 12 AWG zmieści się w systemie przewodów EMT 3/4″, możesz uzyskać odpowiedź takich jak „jeszcze jeden!”Chociaż jest to zabawne (i zazwyczaj prawdziwe), istnieją środki ostrożności, które należy podjąć zgodnie z NEC, gdy przewody są połączone razem w torze wyścigowym, kablu, a nawet w rowie w ziemi.

podobne środki ostrożności należy podjąć również w przypadku, gdy przewody są instalowane w temperaturach powyżej 86°F. oba warunki przyczyniają się do nagrzewania i złej wydajności przewodu.

przyjrzymy się temu, co NEC 2020 mówi o tych warunkach użytkowania, przeglądając:

obciążenia ciągłe i nietrwałe – sekcja 210.19(a)(1)

sekcja 210.19(a) (1) instruuje elektryków do wymiarowania przewodów przy 100% obciążenia znamionowego dla wszystkich obciążeń ciągłych plus 125% obciążenia znamionowego dla wszystkich obciążeń ciągłych w obwodzie. Jeśli jednak elektryk musi również zastosować współczynniki korygujące do tych przewodów z tabeli 310.15 (C) (1) dla więcej niż trzech przewodników przewodzących prąd w przewodzie i/lub współczynniki korygujące z tabeli 310.15(B) (1) dla temperatur powyżej 86 stopni Fahrenheita, NEC wymaga od nas porównania wyników z dwóch wymagań i użycia większego z dwóch. Innymi słowy, jeśli zwiększenie przewodników o 125% spowoduje powstanie większego przewodnika, należy użyć tego przewodnika. Ale jeśli zastosowanie współczynników regulacji i korekcji dla nadmiernych temperatur otoczenia i wiązanie przewodów powoduje powstanie większego przewodu, należy go użyć.

Jaki jest wzrost o 125%?

zwiększenie rozmiaru przewodu o 125% dla obciążenia ciągłego służy jako dodatkowy radiator dla obwodu. Większy przewód zapewnia większą powierzchnię do przenoszenia ciepła w obwodzie i większą powierzchnię do przenoszenia ciepła do otaczającego powietrza. Większy przewód pobiera ciepło z zacisków, do których podłączony jest przewód. Ale gdy zaciski wszystkich komponentów są przystosowane do pracy w 100% ich oznaczonej wartości, nie jest konieczne zwiększenie rozmiaru przewodu do 125%, aby służył jako radiator.

Ampacity Conductor – Table 310.16

tabela 310.16 w nec 2020 zapewnia Ampacity conductor dla przewodów, których używamy każdego dnia, gdy warunki użytkowania nie zmuszają nas do odbiegania od tych liczb. Te” warunki użytkowania ” zwykle obejmują temperatury otoczenia powyżej 86°F lub więcej niż trzy Przewodniki przewodzące prąd zainstalowane razem w bieżni, kablu lub zakopane w ziemi. Albo jedno i drugie.

tabela 310.16 jest podzielona na dwa mniejsze stoły z przewodnikami miedzianymi (Cu) skierowanymi po lewej stronie stołu oraz przewodnikami aluminiowymi (Al) i miedzianymi skierowanymi po prawej stronie stołu. Przewody miedziane mogą przenosić więcej prądu niż przewody aluminiowe o tej samej wielkości.

w tabeli znajdują się trzy kolumny oceny temperatury: 60°C, 75°C i 90°C. Większość przewodników wpada do jednej z tych trzech kolumn temperaturowych.

ciepło jest generowane wewnątrz przewodu, gdy prąd elektryczny przepływa przez przewód. Im większy przepływ prądu, tym więcej ciepła powstaje w przewodniku. Izolacja otaczająca przewód, zazwyczaj termoutwardzalna lub termoplastyczna, musi być wystarczająco wysoka, aby wytrzymać to ciepło. Tabela 310.16 ogranicza amplitudy przewodów w oparciu o ich izolacyjność. Na przykład przewód 90°C Nr 6 może przenosić więcej prądu niż 60 ° C Nr. 6 Przewód, nie dlatego, że sam drut jest inny, ale dlatego, że izolacja przewodu 90°C jest zbudowana tak, aby wytrzymać więcej ciepła bez załamania. Gdy wytworzone ciepło wewnątrz przewodu przekracza wartość izolacyjną przewodu, Izolacja otaczająca drut może się odbarwić, stać się krucha i ostatecznie spaść.

Jeśli kiedykolwiek widziałeś biały uziemiony przewód, który ma brązowy odcień swojej izolacji, patrzyłeś na przewód używany przy ampacity wyższej niż jego ocena.

rozumiemy, że ciepło jest generowane w miarę przepływu prądu przez przewód i jak ważne jest, aby izolacja przewodu była w stanie bezpiecznie wytrzymać to ciepło bez załamania. Istnieje jednak inny rodzaj ciepła, który jest równie ważny dla trwałości przewodnika-Temperatura otoczenia. Temperatura otoczenia to Temperatura powietrza otaczającego przewody elektryczne po instalacji. Kiedy jest za wysoko, jest to zła wiadomość dla dyrygenta.

temperatury otoczenia inne niż 86°F – tabela 310.15(B)(1)

Jeśli temperatura otoczenia przewodu przekracza 86°F, ciepło wytwarzane wewnątrz przewodu podczas normalnego użytkowania nie może skutecznie rozpraszać się przez izolację. Jeśli ciepło nie może skutecznie uciec z przewodu, musimy zmniejszyć natężenie przepływu prądu na przewodzie, aby zmniejszyć ciepło generowane w przewodzie.

to zmniejszenie dozwolonego przepływu prądu na przewodniku z powodu temperatur otoczenia powyżej 86°F nazywa się „korekcją temperatury otoczenia” i wymaga zastosowania współczynników korekcji z tabeli 310.15(B)(1) w połączeniu z wartościami z tabeli 310.16.

współczynniki korekcyjne w tabeli 310.15 lit.B) pkt 1 są wartościami procentowymi i stosuje się je do normalnych wartości amplitudy podanych w tabeli 310.16 w celu zmniejszenia ich wartości. Na przykład, przewód miedziany THWN nr 6 z tabeli 310.16 jest uważany za wart 65 amperów. Ale zgodnie z tabelą 310.15 (B) (1), gdy ten sam przewód jest zainstalowany w temperaturze otoczenia w zakresie od 105°F do 113°F, jest on wart tylko 82% jego wartości, czyli 53,3 amperów. (65 x .82 = 53.3)

elektryk nie tylko musi być zaniepokojony obniżającymi się temperaturami otoczenia i powodującymi słabą wydajność w przewodniku, ale musi również uważać na instalowanie zbyt wielu przewodników przewodzących prąd razem w bieżni, kablu lub zakopanym w ziemi. Instalacja więcej niż trzech przewodników przewodzących prąd razem w jednej bieżni, kablu lub zakrytym rowie ma taki sam destrukcyjny wpływ na izolację przewodu, jak instalacja przewodów w podwyższonej temperaturze otoczenia.

Więcej niż trzy Przewodniki przewodzące prąd w bieżni, kablu lub uziemieniu-tabela 310.15(C)(1)

tabela 310.15(C)(1) wymaga zmniejszenia wartości przewodów, gdy więcej niż trzy Przewodniki przewodzące prąd są zainstalowane razem w bieżni, kablu lub w zakrytym rowie w ziemi. Na przykład tabela 310.15(C)(1) wymaga numeru THWN.4 miedziany przewód, Zwykle wyceniany na 85 amperów zgodnie z tabelą 310.16, należy obniżyć do 80% jego wartości, gdy w pakiecie znajduje się 4-6 przewodników przewodzących prąd. Ten sam przewodnik musi zostać obniżony do 70% jego wartości normalnej, gdy istnieje 7-9 przewodników przewodzących prąd połączonych ze sobą i tak dalej. W tabeli 310.15(C)(1) ampacity przewodów nadal maleje wraz ze wzrostem liczby przewodów połączonych ze sobą.

gdy więcej niż trzy Przewodniki przewodzące prąd są zainstalowane razem w jednej bieżni, kablu lub zakrytym rowie, natężenie prądu każdego przewodu musi zostać zmniejszone zgodnie z odpowiednim współczynnikiem regulacji z tabeli 310.15(C)(1). Zmniejszenie przepływu prądu w każdym przewodzie zmniejsza ciepło wytwarzane w każdym przewodzie. Łącznie zmniejsza to ogólną temperaturę roboczą okablowania w systemie przewodów i oszczędza izolację przewodu przed przedwczesną awarią.

izolacja przewodu z czasem ulega degradacji nawet przy normalnym użytkowaniu. Ale gdy przewód jest poddawany temperaturom przekraczającym jego wartość, awaria występuje znacznie wcześniej. Przewód używany w normalnych warunkach i zgodnie z instrukcjami producenta może zapewnić dziesięciolecia niezawodnej obsługi.

Co To jest przewód przewodzący prąd?

pamiętaj, że tabela 310.15(C)(1) dotyczy tylko przewodników przewodzących prąd i nie każdy przewodnik jest przewodnikiem przewodzącym prąd.

sekcja 310.15(F) stwierdza, że przewód uziemiający lub łączący (Zwykle goły lub zielony) nigdy nie jest liczony jako przewodzący prąd. Jednak sekcja 310.15 (E) stwierdza, że biały uziemiony (neutralny) przewód jest przewodem przewodzącym prąd, jeśli przenosi cały prąd (wzmacniacze) w obwodzie, taki jak dwuprzewodowy obwód 120 woltów obsługujący oprawę oświetleniową. Ale gdy biały przewód uziemiony służy jako przewód neutralny, gdzie przenosi tylko niezrównoważone obciążenie między przewodami dwufazowymi obsługującymi to samo obciążenie,nie jest przewodem przewodzącym prąd. Elektryk powinien zapoznać się z sekcją 310.15 (E), aby zapoznać się z zasadami dotyczącymi neutralnego przewodu zainstalowanego w przewodzie.

Jak ograniczyć prąd?

wielokrotnie stwierdzaliśmy, że natężenie prądu musi zostać zmniejszone, jeśli przewód jest narażony na nadmierne temperatury otoczenia lub zbyt wiele przewodników przewodzących prąd zainstalowanych razem na bieżni lub podobnych. Ale jak zmniejszyć tę ampacity? Jak ograniczyć przepływ prądu? Czy otrzymujemy obietnicę od klienta, że nie zastosuje więcej wzmacniaczy do obwodu niż zaleciliśmy, ponieważ przewód został obniżony? Oczywiście, że nie. Kiedy mówimy, że ograniczamy wzmacniacze lub przepływ prądu na obwodzie lub przewodach, mamy na myśli po prostu zmniejszamy ocenę urządzenia nadprądowego.

jeśli przewód jest zwykle wart 50 amperów, ale temperatury otoczenia wymagają obniżenia przewodnika do 80%, po prostu musimy zmniejszyć urządzenie nadprądowe, aby wyzwoliło się z nową wartością natężenia prądu przewodnika.

pamiętaj, że zmniejszenie natężenia prądu nie zawsze spowoduje wyrównanie do standardowego rozmiaru bezpiecznika lub wyłącznika z tabeli 240.6(a). Na szczęście elektrycy mogą przejść do następnego standardowego urządzenia nadprądowego w tabeli, gdy ocena przewodnika nie jest zgodna ze standardowymi wartościami z tabeli. Jest to dozwolone do 800 amperów włącznie.