reducerea conductorilor care transportă curent pentru condiții de Utilizare

de: Jerry Durham | Aug 05, 2020

dacă întrebați un electrician experimentat câți conductori AWG nr. 12 se vor încadra într – un sistem de conducte EMT de 3/4″, puteți obține un răspuns cum ar fi „încă unul!”Deși acest lucru este amuzant (și de obicei adevărat), există măsuri de precauție care trebuie luate în conformitate cu NEC ori de câte ori conductorii sunt legați împreună într-o cale de rulare, cablu sau chiar într-un șanț din pământ.

măsuri de precauție similare trebuie luate și în cazul în care conductorii sunt instalați la temperaturi de peste 86 de milimetri F. ambele condiții contribuie la acumularea de căldură și la performanța slabă a conductorului.

vom analiza ce spune NEC 2020 despre aceste condiții de utilizare prin revizuirea:

sarcini continue și Necontinue – secțiunea 210.19(a)(1)

secțiunea 210.19 (A) (1) instruiește electricienii să dimensioneze conductorii la 100% din sarcina nominală pentru toate sarcinile necontinue, plus 125% din sarcina nominală pentru toate sarcinile continue de pe circuit. Cu toate acestea, dacă electricianul trebuie să aplice și factori de ajustare acelor conductori din tabelul 310.15(C)(1) Pentru mai mult de trei conductori care transportă curent într-o conductă și/sau factori de corecție din tabelul 310.15(B)(1) Pentru temperaturi peste 86 de grade Fahrenheit, atunci NEC ne cere să comparăm rezultatele din cele două cerințe și să folosim cea mai mare dintre cele două. Cu alte cuvinte, dacă creșterea conductorilor cu 125% produce conductorul mai mare, trebuie să utilizați acel conductor. Dar dacă aplicarea factorilor de ajustare și corecție pentru temperaturile ambientale excesive și legarea conductorilor produce conductorul mai mare, trebuie să utilizați acel conductor.

care este creșterea de 125%?

creșterea dimensiunii conductorului cu 125% pentru o sarcină continuă servește ca un radiator suplimentar pentru circuit. Conductorul mai mare oferă mai multă suprafață pentru ca căldura să fie deplasată în circuit și mai multă suprafață pentru ca căldura să fie transferată în aerul înconjurător. Conductorul mai mare îndepărtează căldura de bornele în care este conectat conductorul. Dar când terminalele tuturor componentelor sunt evaluate pentru a rula 100% din ratingul lor marcat, atunci nu este necesară creșterea conductorului la 125% pentru a servi ca radiator.

Ampacitatea conductorului – tabelul 310.16

tabelul 310.16 din NEC 2020 oferă ampacități de conductor pentru cablajul pe care îl folosim în fiecare zi când condițiile de utilizare nu ne obligă să ne abatem de la aceste numere. Aceste „condiții de utilizare” includ, de obicei, temperaturi ambientale de peste 86 de metri cubi F, sau mai mult de trei conductori care transportă curent instalați împreună într-o cale de rulare, cablu sau îngropați în pământ. Sau ambele.

tabelul 310.16 este împărțit în două tabele mai mici cu conductoare de cupru (Cu) adresate în partea stângă a mesei și conductoare de aluminiu (Al) și aluminiu placat cu cupru adresate în partea dreaptă a mesei. Conductorii de cupru pot transporta mai mult curent decât conductorii de aluminiu de aceeași dimensiune.

există trei coloane de evaluare a temperaturii furnizate în tabel: 60 C, 75 C și 90 C. Majoritatea conductorilor se încadrează în una dintre aceste trei coloane de temperatură.

căldura este generată în interiorul unui conductor pe măsură ce curentul electric curge prin conductor. Cu cât fluxul de curent este mai mare, cu atât mai multă căldură generată în conductor. Izolația din jurul conductorului, de obicei termoset sau izolație de tip termoplastic, trebuie să fie evaluată suficient de mare pentru a rezista la acea căldură. Tabelul 310.16 limitează ampacitatea conductorilor în funcție de gradul lor de izolare. De exemplu, un conductor de 90 de Centimetre C nr.6 poate transporta mai mult curent decât un conductor de 60 de Centimetre c nr. 6 conductor, nu pentru că firul în sine este diferit, ci pentru că Izolația conductorului de 90 de centimetrii C este construită pentru a rezista la mai multă căldură fără a se descompune. Când căldura generată în interiorul conductorului depășește gradul de izolare al conductorului, izolația din jurul firului se poate decolora, deveni fragilă și poate cădea în cele din urmă.

dacă ați văzut vreodată un conductor alb împământat care are o nuanță maro la izolația sa, v-ați uitat la un conductor utilizat la o ampacitate mai mare decât ratingul său.

înțelegem că căldura este generată pe măsură ce curentul curge prin conductor și cât de important este ca izolația unui conductor să poată rezista în siguranță la acea căldură fără a se descompune. Dar există un alt tip de căldură care este la fel de important pentru longevitatea conductorului – temperatura ambiantă. Temperatura ambiantă este temperatura aerului care înconjoară conductorii electrici după instalare. Când este prea mare, este o veste proastă pentru dirijor.

temperaturi ambientale, altele decât cele de la 86 la sută f – tabelul 310.15(B)(1)

dacă temperatura din jurul unui conductor este mai mare de 86 la sută F, căldura generată în interiorul conductorului în timpul utilizării normale nu se poate disipa eficient prin izolație. Dacă căldura nu poate scăpa eficient de conductor, atunci trebuie să scădem cantitatea de flux de curent pe conductor pentru a reduce căldura generată în conductor.

această reducere a fluxului de curent permis pe un conductor din cauza temperaturilor ambientale peste 86 Ft F se numește „corecție a temperaturii ambientale” și necesită utilizarea factorilor de corecție din tabelul 310.15(B)(1) împreună cu valorile din tabelul 310.16.

factorii de corecție din tabelul 310.15(B)(1) sunt procente și se aplică valorilor normale de ampacitate prevăzute în tabelul 310.16 pentru a le reduce valoarea. De exemplu, un conductor de cupru THWN no.6 din tabelul 310.16 este declarat a fi în valoare de 65 amperi. Conform tabelului 310.15(B) (1), în cazul în care același conductor este instalat la o temperatură ambiantă cuprinsă între 105 CTF – 113 CTF, acesta valorează doar 82% din valoarea sa, sau 53,3 amperi. (65 x .82 = 53.3)

nu numai că electricianul trebuie să fie preocupat de degradarea temperaturilor ambientale și de provocarea unei performanțe slabe într-un conductor, dar electricianul trebuie să fie, de asemenea, precaut să instaleze prea mulți conductori care transportă curent împreună într-o cale de rulare, cablu sau îngropat în pământ. Instalarea a mai mult de trei conductori care transportă curent împreună într-o singură cale de rulare, cablu sau șanț acoperit are același efect distructiv asupra izolației unui conductor ca instalarea conductorilor la o temperatură ambiantă ridicată.

Mai mult de trei conductori care transportă curent într-o cale de rulare, cablu sau pământ – tabelul 310.15(C)(1)

tabelul 310.15(c)(1) necesită reducerea conductorilor ori de câte ori mai mult de trei conductori care transportă curent sunt instalați împreună într-o cale de rulare, cablu sau într-un șanț acoperit din pământ. De exemplu, tabelul 310.15(C)(1) necesită un THWN nr.4 conductor de cupru, evaluat în mod normal la 85 amperi conform tabelului 310.16, care trebuie redus la 80% din valoarea sa atunci când există 4-6 conductori care transportă curent îmbinați. Același conductor trebuie redus la 70% din valoarea sa normală atunci când există 7-9 conductori care transportă curent și așa mai departe. Ampacitatea conductorilor continuă să scadă în tabelul 310.15(C)(1) pe măsură ce numărul de conductori grupați împreună crește.

când mai mult de trei conductori de curent sunt instalați împreună într-o singură cale de rulare, cablu sau șanț acoperit, ampacitatea fiecărui conductor trebuie redusă în funcție de factorul de reglare aplicabil din tabelul 310.15(C)(1). Reducerea fluxului de curent în fiecare conductor reduce căldura generată în fiecare conductor. În mod colectiv, acest lucru reduce temperatura generală de funcționare a cablajului din sistemul de conducte și salvează Izolația conductorului de defectarea prematură.

izolația unui conductor se degradează în timp chiar și în condiții normale de utilizare. Dar când conductorul este supus la temperaturi dincolo de ratingul conductorului, acea defecțiune apare mult mai devreme. Un conductor utilizat în condiții normale și conform instrucțiunilor producătorului poate oferi zeci de ani de servicii fiabile.

Ce este un Conductor de curent?

amintiți-vă, Tabelul 310.15(C)(1) se aplică numai conductorilor care transportă curent și nu fiecare conductor este un conductor care transportă curent.

secțiunea 310.15(F) afirmă că un conductor de împământare sau de legătură (de obicei gol sau de culoare verde) nu este un conductor de curent. Cu toate acestea, secțiunea 310.15(E) afirmă că conductorul alb împământat (neutru) este un conductor purtător de curent dacă transportă tot curentul (amperi) în circuit, cum ar fi un circuit cu două fire de 120 volți care servește un corp de iluminat. Dar când conductorul cu împământare albă servește ca un conductor neutru, unde poartă doar sarcina dezechilibrată între două conductoare de fază care servesc aceeași sarcină, nu este un conductor care transportă curent. Electricianul ar trebui să studieze secțiunea 310.15(E) pentru a se familiariza cu regulile pentru un conductor neutru instalat într-o conductă.

cum limităm curentul?

în mod repetat, am afirmat că ampacitatea unui conductor trebuie redusă dacă conductorul este expus la temperaturi ambientale excesive sau la prea mulți conductori care transportă curent instalați împreună într-o cale de rulare sau similar. Dar cum putem reduce această ampacitate? Cum limităm fluxul de curent? Primim o promisiune de la client care să ateste că nu vor aplica mai multe amperi circuitului decât am sfătuit de când conductorul a fost redus? Bineînțeles că nu. Când spunem că limităm amperi sau fluxul de curent pe un circuit sau conductori, înseamnă pur și simplu că reducem ratingul dispozitivului de supracurent.

dacă un conductor valorează în mod normal 50 de amperi, dar temperaturile ambientale necesită reducerea conductorului la 80%, pur și simplu trebuie să reducem dispozitivul de supracurent, astfel încât să se declanșeze la noua evaluare de ampacitate a conductorului.

amintiți-vă, reducerea ampacității unui conductor nu va duce întotdeauna la o valoare care se aliniază cu o siguranță standard sau dimensiunea întrerupătorului de circuit din tabelul 240.6(a). Din fericire, electricienilor li se permite să se deplaseze până la următorul dispozitiv de supracurent de dimensiune standard din tabel ori de câte ori ratingul unui conductor nu se aliniază cu valorile standard din tabel. Acest lucru este permis până la și inclusiv 800 amperi.