Калькулятор перерізу провідника
«Який провідник купити?» — на це запитання є дві відповіді, і обидві мають виконуватися, а перемагає більша з них. Провідник повинен витримувати струм навантаження, не перегріваючись, — це його допустимий струм, — і повинен доставляти цей струм до навантаження, не втрачаючи забагато напруги дорогою. Якщо підбирати провідник лише за допустимим струмом, довга лінія дасть тьмяне світло та мляву роботу двигунів; якщо підбирати лише за падінням напруги, коротке потужне коло може спалити ізоляцію. Цей калькулятор одразу перевіряє обидва критерії й показує, який із них визначив результат.
У режимі «Підібрати переріз» калькулятор перебирає каталог провідників від найменшого до найбільшого й повертає перший переріз, що проходить і перевірку допустимого струму за NEC 310.16 — включно з правилом температури клем 110.14(C), обмеженнями для малих перерізів 240.4(D) та дерейтингом за температурою довкілля, групуванням і тривалим навантаженням, — і перевірку падіння напруги. У режимі «Перевірити провідник» він бере вже наявний у вас переріз і показує результат кожної перевірки окремо — проходить чи ні, — а також найменший переріз, який виправив би невдалий результат. Мідь чи алюміній, AWG, імперська чи метрична система — усе у вашому браузері. Метрична система (мм²) підбирається лише за падінням напруги; для допустимого струму там потрібна національна таблиця, якої цей інструмент не містить.
Що визначає переріз провідника: допустимий струм чи падіння напруги
Допустимий струм — це струм, який провідник може витримувати безперервно, не перевищуючи температурний клас своєї ізоляції. Таблиця NEC 310.16 наводить базовий допустимий струм для кожного перерізу за 60, 75 і 90 °C, а придатне значення — це найменше з трьох обмежень: базове значення, зменшене з урахуванням температури довкілля та групування провідників; допустимий струм колонки, на яку розраховані ваші клеми (110.14(C) — 60 °C за струму до 100 A включно, 75 °C вище, і ніколи 90 °C на клемі); і, для перерізів 14, 12 та 10 AWG, фіксоване обмеження 240.4(D), яке не дозволяє великому автоматичному вимикачу опинитися на малому провіднику. Тривале навантаження (увімкнене три години і довше) вимагає підбору перерізу на 125% від навантаження згідно з 210.19(A) / 215.2.
Падіння напруги — це окрема фізика: струм, помножений на опір лінії в обидва боки, у відсотках від напруги мережі. Воно зростає з довжиною, струмом і тоншим провідником, і зменшується з товщим. Норми рекомендують утримувати його в межах приблизно 3% на відгалужувальному колі та 5% загалом. Для падіння напруги використовується фактичний струм навантаження, а не значення 125% для допустимого струму, оскільки падіння залежить від того струму, що реально протікає.
Ці дві межі рідко збігаються на одному перерізі. Короткі кола з великим струмом зазвичай визначаються допустимим струмом — провідник має бути достатньо товстим, щоб витримати струм незалежно від довжини. Довгі або низьковольтні лінії зазвичай визначаються падінням напруги — вимога допустимого струму виконується рано, але переріз продовжує зростати, щоб утримати напругу. Рекомендований переріз — це більш суворе з двох обмежень, і інструмент називає визначальний фактор, щоб ви розуміли результат, а не просто довіряли йому.
Базовий допустимий струм за NEC 310.16
Базові значення допустимого струму, з яких починається перевірка, для репрезентативного набору перерізів. Це власні базові значення таблиці — не більше трьох струмонесучих провідників за температури довкілля 30 °C — до застосування колонки клем 110.14(C), обмеження 240.4(D) та будь-якого дерейтингу за температурою довкілля чи групуванням. Більший переріз і гарячіша температурна колонка витримують більший струм; мідь витримує більше, ніж алюміній того самого перерізу.
На практиці колонка 60 °C або 75 °C зазвичай визначає придатне значення, тому що з'єднання є слабкою ланкою: навіть провідник з класом 90 °C обмежений своїм допустимим струмом за 75 °C (або 60 °C) там, де він приєднується до клеми. Саме тому рекомендований провідник часто на одну колонку — або на один розмір — більший, ніж підказало б просте значення за 90 °C.
Базовий допустимий струм для поширених перерізів, мідь та алюміній, у колонках 60/75/90 °C (NEC 2023 Table 310.16, температура довкілля 30 °C, ≤3 струмонесучих провідники). Для 14 AWG немає стандартного рядка для алюмінію.
| Переріз | Cu 60 °C | Cu 75 °C | Cu 90 °C | Al 75 °C |
|---|---|---|---|---|
| 14 AWG | 15 | 20 | 25 | — |
| 12 AWG | 20 | 25 | 30 | 20 |
| 10 AWG | 30 | 35 | 40 | 30 |
| 8 AWG | 40 | 50 | 55 | 40 |
| 6 AWG | 55 | 65 | 75 | 50 |
| 4 AWG | 70 | 85 | 95 | 65 |
| 2 AWG | 95 | 115 | 130 | 90 |
| 1/0 AWG | 125 | 150 | 170 | 120 |
| 2/0 AWG | 145 | 175 | 195 | 135 |
| 4/0 AWG | 195 | 230 | 260 | 180 |
| 250 kcmil | 215 | 255 | 290 | 205 |
Дерейтинг і нормативні фактори
Дві поправки зменшують базовий допустимий струм перед порівнянням з необхідним струмом. Температура довкілля: NEC 310.15(B)(1) враховує тепло навколо провідника — діапазон 26–30 °C є базовим із коефіцієнтом 1,00, гарячіші діапазони зменшують допустимий струм, холодніші — збільшують. Групування провідників: NEC 310.15(C)(1) зменшує допустимий струм, коли більш ніж три струмонесучі провідники поділяють один короб чи кабель, оскільки їм важче відводити тепло.
Обидві таблиці нижче можна редагувати в калькуляторі, так само як номінал клем, колонку ізоляції, ознаку тривалого навантаження та перевизначення базового допустимого струму для окремого перерізу. Зокрема, коефіцієнти температури довкілля мають найслабше джерело серед чисел інструменту й позначені для одноразової звірки з первинним перевиданням NEC — розглядайте їх як орієнтовні значення для планування й перевіряйте за нормою, яку прийняла ваша юрисдикція.
| Діапазон | 60 °C | 75 °C | 90 °C |
|---|---|---|---|
| 21–25 °C | 1,08 | 1,05 | 1,04 |
| 26–30 °C | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| 31–35 °C | 0,91 | 0,94 | 0,96 |
| 36–40 °C | 0,82 | 0,88 | 0,91 |
| 41–45 °C | 0,71 | 0,82 | 0,87 |
Множиться на базовий допустимий струм колонки ізоляції. Діапазон 26–30 °C містить довідкове значення таблиці 30 °C, тому він дорівнює 1,00.
| Провідники | Коефіцієнт |
|---|---|
| ≤3 | 1,00 |
| 4–6 | 0,80 |
| 7–9 | 0,70 |
| 10–20 | 0,50 |
Множиться на допустимий струм, коли більш ніж три струмонесучі провідники поділяють один короб чи кабель.
Розв'язані приклади
Два кола, що потрапляють на протилежні боки розподілу, кожне з рекомендацією того самого механізму, який інструмент використовує наживо. Шкали та шкала перерізів провідника оновлюються під час зміни вхідних даних — це лише вихідні точки.
Одне коло, де визначальним є допустимий струм, і одне, де визначальним є падіння напруги, — два випадки, які інструмент призначений розрізняти.
Визначає допустимий струм — коротке відгалужувальне коло
- Дано
- Мідь, навантаження 20 A, 120 V однофазний струм
- Довжина в один бік 15 ft, допустиме падіння 3%
- Ізоляція 75 °C, клеми на 60 °C (≤100 A), температура довкілля 30 °C, ≤3 провідники
- Кроки
- Необхідний струм = 20 A (не тривале навантаження, тому коефіцієнт 125% не застосовується).
- 14 AWG: падіння напруги становить лише 1,5%, що проходить межу 3%, — але його придатний допустимий струм становить 15 A (колонка клем 60 °C та обмеження 240.4(D)), тому він не проходить за 20 A.
- 12 AWG: придатний допустимий струм 20 A ≥ необхідних 20 A, а падіння напруги 1,0% ≤ 3% — проходить обидві перевірки.
- Рекомендовано 12 AWG. Саме лише падіння напруги дозволило б 14 AWG, тому визначальним обмеженням є допустимий струм.
- Результат
- 12 AWG — визначає допустимий струм. Саме лише падіння напруги дозволило б 14 AWG.
Визначає падіння напруги — довга лінія постійного струму
- Дано
- Мідь, навантаження 20 A, 12 V постійного струму (сонячна панель / низьковольтна лінія)
- Довжина в один бік 150 ft, допустиме падіння 3%
- Кроки
- Сама лише вимога допустимого струму виконується для 12 AWG — придатний допустимий струм 20 A витримує навантаження 20 A.
- Але за 12 V бюджет 3% становить лише 0,36 V, і на довжині 150 ft це вимагає значно більшого перерізу.
- 4/0 AWG усе ще дає падіння близько 3,0% і ледь не проходить; 250 kcmil дає падіння близько 2,6% і проходить.
- Рекомендовано 250 kcmil. Сам лише допустимий струм дозволив би 12 AWG, тому визначальним обмеженням із великим запасом є падіння напруги.
- Результат
- 250 kcmil — визначає падіння напруги. Сам лише допустимий струм дозволив би 12 AWG.
Як підібрати переріз або перевірити провідник цим калькулятором
- Оберіть одиниці й режимВиберіть імперську систему (AWG) чи метричну (мм²), а потім «Підібрати переріз», щоб знайти найменший придатний провідник, або «Перевірити провідник», щоб перевірити наявний у вас переріз.
- Введіть параметри колаЗадайте матеріал провідника, струм навантаження (або оберіть готове значення), довжину лінії в один бік, напругу мережі та фазу — однофазний, трифазний або постійний струм.
- Задайте нормативні припущенняЗалиште типові значення NEC 310.16 або відкрийте «Дерейтинг і нормативні припущення», щоб змінити номінал клем, колонку ізоляції, діапазон температури довкілля, кількість провідників та ознаку тривалого навантаження.
- Прочитайте результатРежим підбору повертає рекомендований провідник і обмеження, що його визначає; режим перевірки показує результат кожної перевірки та найменший переріз, який виправив би невдалий результат. Шкала допустимого струму, шкала падіння напруги та шкала перерізів провідника візуалізують обидва результати.
Часті запитання
Чи перевіряє цей калькулятор допустимий струм, чи лише падіння напруги?
Обидва — в імперській системі. Кожен можливий переріз має пройти перевірку допустимого струму за NEC 310.16 — базовий допустимий струм, зменшений з урахуванням температури довкілля та групування, обмежений колонкою клем 110.14(C) і правилом для малих перерізів 240.4(D), — та перевірку падіння напруги, а рекомендований переріз є найменшим, що проходить обидві. Цим він відрізняється від звичайного калькулятора падіння напруги, який перевіряє лише падіння. Метрична система (мм²) — лише падіння напруги, оскільки ця версія не містить перевіреної таблиці допустимого струму за IEC.
Що саме визначає переріз провідника?
Те обмеження, яке потребує більшого провідника. Короткі кола з великим струмом зазвичай визначаються допустимим струмом; довгі або низьковольтні лінії зазвичай визначаються падінням напруги. Інструмент повідомляє переможця простими словами — наприклад, «12 AWG — визначає допустимий струм (саме лише падіння напруги дозволило б 14 AWG)», — щоб ви бачили, чому переріз саме такий.
Чому рекомендований провідник більший, ніж підказує автоматичний вимикач?
Кілька нормативних правил підвищують переріз. Тривале навантаження підбирається на 125% від струму. Правило клем 110.14(C) обмежує вас колонкою 60 °C або 75 °C навіть для провідника 90 °C. Тепло довкілля та групування провідників зменшують допустимий струм. А на довгій лінії саме лише падіння напруги може вимагати значно більшого перерізу, ніж підказує номінальний струм. Будь-який із цих факторів може зробити правильний переріз більшим, ніж швидкий пошук за таблицею «вимикач → переріз».
Чи працює він з міддю та алюмінієм?
Так. Оберіть матеріал, і калькулятор використає відповідний допустимий струм та опір. Алюміній витримує менший струм і має вищий опір за мідь того самого перерізу, тому алюмінієвий провідник зазвичай доводиться брати на один або кілька розмірів більшим за мідний еквівалент для того самого кола. Зауважте, що стандартного 14 AWG для алюмінію немає, тому цей переріз пропускається для алюмінію.
Який переріз провідника мені потрібен для заданого струму?
Введіть струм навантаження (або оберіть готове значення), довжину лінії та напругу, і режим підбору поверне найменший провідник, що витримує струм і утримує падіння напруги в межах. Немає єдиної відповіді «струм → переріз», оскільки довжина, напруга, матеріал, температурний клас і дерейтинг — усе це впливає на результат, і саме це калькулятор вирішує за вас.
Чому в метричній системі (мм²) перевіряється лише падіння напруги?
У метричному світі допустимий струм визначається за IEC 60364-5-52 та національними таблицями, значення в яких залежать від способу монтажу і не можуть вільно відтворюватися. Замість того, щоб надавати неперевірене значення безпеки, інструмент підбирає метричні провідники лише за падінням напруги й повідомляє про це, а також просить перевірити номінальний струм за вашою місцевою таблицею. Розрахунок падіння напруги, каталог і шкала перерізів працюють однаково в мм².