حجم الكابل وأنواعه وأنواع الكابلات: مرجع NEC والمنظم المناسب

ما هو الحد الأدنى لسعة الدائرة؟

الحد الأدنى لسعة الدائرة (MCA) هو الحد الأدنى من قدرة حمل التيار التي يجب أن تمتلكها أسلاك الدائرة لتشغيل قطعة معينة من المعدات بأمان. إنها قيمة محسوبة - وليس التيار الكهربائي قيد التشغيل للمعدات - والتي تمثل متطلبات الحمل المستمر، وخصائص تدفق المحرك، وهوامش الأمان التي يفرضها الكود. في الولايات المتحدة، تحكم المادة 440 من قانون الكهرباء الوطني (NEC) حسابات MCA للمعدات التي تعمل بمحرك مثل وحدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، والضواغط، وأنظمة التبريد.

صيغة NEC القياسية لـ MCA على معدات ضاغط المحرك هي: MCA = 1.25 × (أكبر محرك FLA) مجموع جميع الأحمال الأخرى على الدائرة . على سبيل المثال، مكيف الهواء المزود بضاغط يسحب 14A ومحرك مروحة يسحب 3A سيكون له MCA قدره (1.25 × 14) 3 = 20.5 أ . يجب أن يكون حجم موصلات الإمداد لتحمل 20.5 أمبير على الأقل - مما يعني 12 ايه دبليو جي من النحاس كحد أدنى وفقًا لشروط جدول NEC 310.12 القياسية، على الرغم من أن معظم القائمين على التركيب سيختارون 10 أوغ لتلبية الحد الأقصى لمتطلبات حماية التيار الزائد على نفس لوحة الاسم.

يختلف MCA عن تصنيف الحد الأقصى للحماية من التيار الزائد (MOCP)، والذي يحدد الحد الأقصى لحجم القاطع أو المصهر. يجب أن يكون حجم السلك إلى MCA؛ يجب أن يكون حجم جهاز التيار الزائد بين MCA وMOCP. كلا القيمتين مطلوبتان بموجب معيار NEC 440.4(B) ليتم وضع علامة عليهما على لوحة اسم الجهاز. يعد استخدام سلك أصغر من MCA — حتى لو كان محميًا بواسطة قاطع ذو حجم صحيح — بمثابة انتهاك للقانون وخطر الحريق لأن الموصل لا يمكنه حمل الحمل المستمر الذي تتطلبه المعدات بأمان.

سعة الأسلاك حسب المقياس: النحاس والألومنيوم

يتم تحديد السعة - الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن للموصل حمله دون تجاوز معدل درجة حرارة العزل - بواسطة مقياس السلك (AWG أو kcmil)، والمواد الموصلة (النحاس أو الألومنيوم)، ومعدل درجة حرارة العزل، وطريقة التثبيت. تعتمد القيم الواردة أدناه على جدول NEC 310.12 للموصلات في القناة أو الكابل عند درجات عزل تبلغ 60 درجة مئوية و75 درجة مئوية في محيط يبلغ 30 درجة مئوية، وهي ظروف التثبيت الأكثر شيوعًا في العالم الحقيقي. يتم تقليل السعة عندما تشترك عدة موصلات حاملة للتيار في القناة (ينطبق تخفيض القدرة على 4 موصلات أو أكثر)، عندما تتجاوز درجة الحرارة المحيطة 30 درجة مئوية، أو عندما يتم تجميع الموصلات في الهواء الحر.

10 سلك قياس ماكس أمبير

يتمتع السلك النحاسي 10 AWG بسعة مقدرة تبلغ 30 أمبير عند 60 درجة مئوية و35 أمبير عند 75 درجة مئوية وفقًا لجدول NEC 310.12. في الأسلاك السكنية - حيث يتم تصنيف معظم الأجهزة والإنهاءات عند 60 درجة مئوية - الحد العملي هو 30 أمبير، ولهذا السبب يتم إقران 10 AWG مع قواطع 30 أمبير لدوائر المجفف الكهربائي، ومكيفات الهواء ذات النوافذ الكبيرة، والدوائر الفرعية لشاحن EV. تنطبق قيمة العمود 75 درجة مئوية فقط عندما يتم تصنيف جميع النهايات والأجهزة والمعدات الموجودة في الدائرة على 75 درجة مئوية، وهو ما هو الحال في العديد من التطبيقات التجارية والصناعية التي تستخدم قواطع وألواح مصنفة 75 درجة مئوية.

الحد الأقصى للأمبير لسلك قياس 8

سلك نحاسي 8 AWG يحمل 40 أمبير عند 60 درجة مئوية و50 أمبير عند 75 درجة مئوية. تحكم قيمة 60 درجة مئوية المنشآت السكنية؛ لذلك فإن 8 AWG هو الحد الأدنى لدائرة 40 أمبير ويستخدم لدوائر الأجهزة الكبيرة وبعض اللوحات الفرعية. عند تصنيف 75 درجة مئوية، يمكن لـ 8 AWG دعم أحمال 50 أمبير في الأسلاك التجارية حيث يتم تأكيد نهايات 75 درجة مئوية في جميع أنحاء الدائرة. لاحظ أن سلك ألومنيوم 8 AWG يحمل 40 أمبير عند 75 درجة مئوية - حجم مقياس عملي واحد أصغر من النحاس لنفس السعة، ولهذا السبب يكون استخدام الألومنيوم أقل شيوعًا في هذا المقياس في أسلاك الدوائر الفرعية على الرغم من انخفاض تكلفته لكل قدم.

سعة 4 AWG من النحاس

تم تصنيف النحاس 4 AWG عند 70 أمبير (60 درجة مئوية) و85 أمبير (75 درجة مئوية). يتم تحديده بشكل شائع لدوائر التغذية 70 أمبير و80 أمبير، وتغذية اللوحة الفرعية في الإضافات السكنية، والدوائر الفرعية لمعدات المطبخ التجارية الكبيرة. عند 75 درجة مئوية، يمكن للنحاس 4 AWG أن يدعم تقنيًا حمل 85 أمبير، على الرغم من أن تنسيق الكسارة يصل عادةً إلى 80 أمبير باعتباره الحجم القياسي التالي أقل من 85 أمبير.

تحديد حجم الأسلاك لتطبيقات الخدمة والتغذية المشتركة

ما هو حجم السلك لقاطع 50 أمبير؟

تتطلب دائرة 50A 6 AWG من النحاس أو 4 AWG من الألومنيوم كحد أدنى. تتطلب NEC أن يكون حجم موصلات الدائرة الفرعية بما لا يقل عن تصنيف جهاز التيار الزائد للدوائر غير الحركية وغير HVAC - لذا فإن قاطع 50 أمبير يعني سلكًا بتصنيف 50 أمبير. عند 75 درجة مئوية، يصل النحاس 8 AWG إلى 50 أمبير، ولكن نظرًا لأن معظم الأوعية السكنية ونهايات اللوحات مصنفة عند 60 درجة مئوية، فإن عمود 60 درجة مئوية يحكم ويكون حد 40 أمبير الخاص بـ 8 AWG غير كافٍ. استخدم 6 نحاس AWG مع قاطع 50 أمبير للدوائر السكنية القياسية 240 فولت مثل شواحن EV المستوى 2 وأحواض المياه الساخنة والنطاقات.

حجم السلك لخدمة 100 أمبير

لمدخل أو وحدة تغذية للخدمة السكنية 100 أمبير، 2 AWG من النحاس أو 1/0 AWG من الألومنيوم هو الاختيار القياسي. عند درجة حرارة 75 درجة مئوية، يحمل 2 AWG من النحاس 115 أمبير - وهو هامش كافٍ فوق 100 أمبير للخدمة. يُسمح لموصلات مدخل الخدمة باستخدام عمود 75 درجة مئوية وفقًا لمعيار NEC 230.42 لأنه يتم تصنيف التوصيلات من جانب المرافق وقاعدة العدادات وفقًا لذلك. الخيار النحاسي أكثر إحكاما ولكنه أكثر تكلفة؛ يعد الألومنيوم خيارًا فعالاً من حيث التكلفة لتشغيل الخدمة الأطول وهو المادة السائدة لكابلات مدخل الخدمة السكنية في أمريكا الشمالية.

سلك ألومنيوم 1/0 لخدمة 100 أمبير

ألومنيوم 1/0 AWG تم تصنيفه عند 120 أمبير عند 75 درجة مئوية ، مما يجعله حجم الموصل القياسي لتطبيقات مدخل الخدمة السكنية والتغذية 100 أمبير عند استخدام الألومنيوم. يتم تحديده في كابل مدخل الخدمة (نوع SEU أو SER) وفي القناة التي تمتد من قاعدة العداد إلى اللوحة الرئيسية. يعد استخدام الألومنيوم 1/0 لخدمة 100 أمبير متوافقًا تمامًا مع NEC عند نهايات تبلغ 75 درجة مئوية، وهو أمر قياسي في القواطع الرئيسية وقواعد عدادات المرافق. تتطلب وصلات الألومنيوم بهذا الحجم مركبًا مضادًا للأكسدة في جميع النهايات وعروات أو موصلات مصنفة من الألومنيوم - يعد الفشل في استخدام الأجهزة المصنفة من الألومنيوم سببًا رئيسيًا لارتفاع درجة الحرارة عند نهايات موصلات الألومنيوم.

سعة 1/0 نحاس

يحمل النحاس 1/0 AWG 125 أمبير عند 60 درجة مئوية و150 أمبير عند 75 درجة مئوية. يتم استخدامه لوحدات تغذية الخدمة 125A و150A، ومغذيات اللوحة الفرعية، والدوائر الفرعية التجارية الكبيرة. إن خطوة السعة الكبيرة بين 1/0 و3/0 نحاس (150 أمبير مقابل 200 أمبير عند 75 درجة مئوية) تجعل هذين الحجمين الاختيار القياسي لتطبيقات الخدمة 150 أمبير و200 أمبير على التوالي.

سعة الأسلاك النحاسية 3/0

يتم تصنيف النحاس 3/0 AWG عند 165 أمبير (60 درجة مئوية) و200 أمبير (75 درجة مئوية) مما يجعله الموصل القياسي لمدخل الخدمة السكنية وتطبيقات التغذية الرئيسية بقدرة 200 أمبير. تعد اللوحة الرئيسية 200 أمبير التي يتم تغذيتها بـ 3/0 من النحاس في القناة من قاعدة العداد هي التكوين الأكثر شيوعًا للبناء السكني الجديد في الولايات المتحدة. بالنسبة لخدمة الألومنيوم 200 أمبير، يلزم عادةً 350 كيلو سم ميل - وهو أكبر بكثير ماديًا من 3/0 من النحاس، وهو ما يوضح سبب تفضيل النحاس عندما تكون تعبئة القناة أو مساحة التوجيه الفعلية مقيدة.

سعة سلك 8/4 سوو

SOOW هو نوع سلك طاقة محمول - ينقسم التصنيف إلى: S (درجة الخدمة، 600 فولت)، O (سترة خارجية مقاومة للزيت)، O (عزل مقاوم للزيت)، W (مقاوم للطقس والماء). إنه سلك محمول مرن متعدد الموصلات يستخدم للطاقة المؤقتة، وتوصيلات المعدات الصناعية، والمولدات، وتوزيع طاقة المسرح/الحدث. 8/4 SOOW يعني أربعة موصلات، كل منها 8 AWG.

تخضع سعة الأسلاك المرنة لجدول NEC 400.5(A)، المنفصل عن جداول سعة الأسلاك الثابتة. تم تصنيف 8 موصلات AWG في سلك مرن بـ 40 أمبير لكل موصل ضمن جدول NEC 400.5(A)(1) للأسلاك التي تحتوي على 4 موصلات حاملة للتيار أو أقل. في سلك 8/4 SOOW المستخدم للطاقة ثلاثية الطور (ثلاثة موصلات ساخنة بالإضافة إلى أرضي واحد)، تحمل ثلاثة موصلات تيارًا - ضمن حد 4 موصلات - لذلك ينطبق تصنيف 40 أمبير دون تخفيض التيار. يتم إنهاء السلك عادةً بموصلات ذات قفل ملتوي (NEMA L14-30 أو L15-50 للمولدات الشائعة وتطبيقات المسرح) ويتم تصنيفها لخدمة 40 أمبير عند 600 فولت.

لا ينبغي استخدام سلك SOOW كبديل لأسلاك البناء الثابتة. تم تصنيفه للاستخدام المحمول والمؤقت، وتحظر المادة 400 من NEC استخدامه كوسيلة دائمة لتوصيل الأسلاك. كما أنه غير مصنف للدفن المباشر أو التثبيت داخل الجدران.

كابل مصمم للدفن المباشر

تم تصميم كابل الدفن المباشر خصيصًا ليتم تركيبه تحت الأرض بدون قناة، وفي اتصال مباشر مع التربة. فهو يتطلب سترة ونظام عزل يقاوم دخول الرطوبة، والمواد الكيميائية في التربة، وضغط الأرض، ودورة درجة الحرارة دون التدهور على مدى فترة خدمة تتراوح بين 25 و40 عامًا. أنواع الكابلات الداخلية القياسية - سلك NM-B (Romex)، أو THHN، أو SOOW - لم يتم تصنيفها للدفن المباشر وسوف تفشل بسرعة عند دفنها.

تشمل أنواع كابلات الدفن المباشر الأساسية المعترف بها من قبل NEC ما يلي:

• UF-B (وحدة التغذية الأرضية وكابل الدائرة الفرعية): معيار الدفن المباشر السكني. يتم عزل الموصلات بشكل فردي وتغليفها في غلاف PVC صلب يملأ الفجوات بين الموصلات، مما يوفر مقاومة للرطوبة في جميع أنحاء المقطع العرضي للكابل. تم تصنيف UF-B عند 60 درجة مئوية في الظروف الرطبة ويتطلب عمق دفن لا يقل عن 24 بوصة للدفن المباشر، أو 12 بوصة عندما يكون محميًا بواسطة GFCI وفقًا لجدول NEC 300.5.
• الاستخدام-2 (مدخل الخدمة تحت الأرض): مُصنف لتطبيقات الدفن المباشر ومدخل الخدمة. تتميز موصلات USE-2 بأنها مقاومة لأشعة الشمس ومقدرة بـ 90 درجة مئوية في الظروف الرطبة أو الجافة، مما يجعلها مناسبة لأسلاك النظام الكهروضوئي والتشغيل الجانبي للخدمة من محول المرافق إلى قاعدة العداد.
• THWN-2 / XHHW-2 في القناة: بالنسبة للمغذيات تحت الأرض ذات السعة العالية، يتم سحب الموصلات الفردية ذات تصنيفات الموقع الرطب من خلال قناة PVC الجدول 40 أو الجدول 80 - تعمل القناة كحماية ميكانيكية، ويكون الحد الأدنى لعمق دفن القناة في الخندق أقل عمقًا (18 بوصة لقناة PVC وفقًا لجدول NEC 300.5) من كابل الدفن المباشر.
• كبل علبة الدفن المباشر (TC-ER): يستخدم في التطبيقات الصناعية والمرافق لدوائر الطاقة والتحكم متعددة الموصلات المدفونة بدون قناة على نطاقات أكبر.

بغض النظر عن نوع الكابل، يجب أن تشتمل تركيبات الدفن المباشر على شريط تحذير مدفون على ارتفاع 12 بوصة فوق الكابل لتنبيه الحفارات المستقبلية، ويجب أن تكون جميع الوصلات مصنوعة في صناديق توصيل يمكن الوصول إليها أو مع مجموعات وصلات مقاومة للماء مملوءة بالهلام مُصنفة للدفن المباشر - صواميل الأسلاك القياسية والشريط الكهربائي ليست مقاومة للرطوبة وسوف تفشل تحت الأرض.

الناهض vs جلسة مكتملة Cable: ما الفرق؟

إن Riser وplenum هما تصنيفان لمقاومة الحريق للاتصالات وكابلات الجهد المنخفض - وليس كابلات الطاقة الكهربائية - التي تحدد المكان الذي يمكن فيه تركيب أنواع معينة من الكابلات بناءً على كيفية تصرفها في حريق المبنى. توجد التصنيفات لأن أغلفة الكابلات والمركبات العازلة، عند حرقها، يمكن أن تطلق غازات سامة وتنشر النيران من خلال مسارات الهواء في المبنى. تفرض NEC (المادة 800 للاتصالات، والمادتان 770 و820 للألياف والكابلات المحورية) وقوانين البناء تصنيفات محددة للكابلات لمواقع محددة.

كابل كامل (سمP)

القاعة المكتملة هي أي مساحة تستخدم لتدوير الهواء في نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء بالمبنى - بما في ذلك المساحة الهوائية فوق الأسقف المعلقة (عند استخدامها كقاعات للهواء الراجع) وأرضيات الوصول المرتفعة المستخدمة لتوزيع الهواء المكيف. كبل مصنف بكامل هيئته (يحمل علامة CMP للاتصالات متعددة الأغراض) يجب أن تستوفي معايير مقاومة الحريق وتوليد الدخان الأكثر صرامة: يو ال 910 (اختبار نفق ستاينر)، الذي يقيس انتشار اللهب وكثافة الدخان. عادةً ما تُصنع سترات الكابلات الكاملة من مركبات منخفضة الدخان ومثبطة للهب مثل بروبيلين الإيثيلين المفلور (FEP) أو PVC المُصمم خصيصًا. مطلوب كابل Plenum بواسطة الكود في أي كابل يتم تشغيله عبر المساحات الهوائية الكاملة. إنها أغلى فئة تصنيف الكابلات.

كابل الناهض (CMR)

كابل ذو تصنيف مرتفع (CMR) تم اختباره وفقًا لمعيار يو ال 1666 (اختبار اللهب الصاعد)، الذي يقيم قدرة الكابل على مقاومة انتشار اللهب عموديًا بين الأرضيات - وهو مصدر القلق البالغ في العمود أو الدرج أو القناة التي تمر عبر مجموعات الأرضية. يجب أن ينطفئ الكابل الصاعد ذاتيًا ولا يحمل اللهب من طابق إلى آخر، ولكنه لا يحتاج إلى تلبية متطلبات كثافة الدخان المنخفضة للكابل الكامل. يستخدم كابل Riser PVC القياسي أو السترات المماثلة ويكلف أقل من الجلسة الكاملة. إنه مناسب للتشغيل الرأسي في القنوات أو حوامل الكابلات التي تمر عبر الأرضيات ولكن لا تدخل المساحات الهوائية الكاملة.

التسلسل الهرمي للاستبدال

تتبع قواعد استبدال تصنيف الكابلات الخاصة بشركة NEC تسلسلًا هرميًا صارمًا: يمكن أن يكون plenum (CMP) بديلاً عن كابل الناهض (CMR) أو كابل الأغراض العامة (CM) أو كابل الاستخدام المحدود (سي إم إكس) في أي مكان . يمكن أن يكون Riser بديلاً للأغراض العامة أو كابل الاستخدام المحدود. لا يمكن استخدام كابل الأغراض العامة في المساحات الصاعدة أو المكتملة. وهذا يعني أن القائم بالتثبيت يمكنه دائمًا استخدام كابل ذي تصنيف أعلى بدلاً من كابل ذي تصنيف أقل، ولكن ليس العكس أبدًا. المعنى العملي: المبنى المجهز بالكامل بكابل مكتمل يكون متوافقًا تمامًا مع الكود في كل مكان، ولكن بتكلفة مادية أعلى بكثير من استخدام الناهض في الأعمدة والغطاء المكتمل فقط في مساحات معالجة الهواء.