Dimensioni e portata del filo: come leggere i grafici della portata e scegliere il cavo giusto

Un tecnico della manutenzione sta ricablando un motore da 7,5 kW su una linea di confezionamento. Il motore assorbe 15,5 A a pieno carico e qualcuno suggerisce di utilizzare 14 AWG in rame per risparmiare sui costi. Funziona in un percorso pulito, fresco, con cavo singolo, ma questo cavo deve percorrere 60 metri attraverso un condotto in acciaio condiviso con altri tre conduttori energizzati, in un impianto che si trova regolarmente sopra i 40°C in estate. In quelle condizioni, 14 AWG è nella migliore delle ipotesi marginale e, a seconda del grado di isolamento, non conforme al codice .

La dimensione del filo e la portata devono quindi essere lette insieme e non trattate come un singolo numero su una tabella. Il calibro definisce la dimensione fisica del conduttore; la portata definisce la quantità di corrente che può trasportare in sicurezza in un'installazione specifica. Ecco da cosa dipende l'ampiezza, come leggere i grafici dell'ampiezza senza illudersi e cosa specificare quando si acquista un cavo per un circuito reale.

La portata è un limite di temperatura, non una proprietà del conduttore

La portata è la corrente massima, in ampere, che un conduttore può trasportare continuamente nelle condizioni d'uso senza superare la sua temperatura nominale. Due parti di quella definizione vengono trascurate. "Continuamente" significa ora dopo ora, non solo per i pochi secondi di avviamento del motore. "Nelle condizioni d'uso" significa che la temperatura ambiente, il raggruppamento, la custodia e i valori nominali di terminazione partecipano tutti alla risposta.

La fisica è semplice: il calore generato nel conduttore è proporzionale al quadrato della corrente (I ² perdita R). Il rame e l'alluminio tollerano quel calore, ma l'isolamento che li circonda no. L'isolamento in PVC è generalmente valutato a 60°C o 75°C, XLPE a 90°C e gomma siliconica a 150°C o 180°C in cavi specializzati. Quando l'isolamento raggiunge la temperatura nominale, il conduttore ha raggiunto la sua portata.

Come leggere una tabella delle dimensioni e della portata dei cavi

Le dimensioni dei cavi in Nord America seguono il sistema American Wire Gauge (AWG), dove un numero più piccolo indica un conduttore più spesso. Ogni tre passaggi di calibro raddoppia o dimezza circa l'area della sezione trasversale, quindi 10 AWG ha circa il doppio dell'area di 13 AWG.

La maggior parte dei grafici di portata per il lavoro in Nord America si basano sulla tabella NEC 310.16, che elenca le portate consentite a tre livelli di temperatura di isolamento: 60°C, 75°C e 90°C. Lo stesso filo fisico appare tre volte perché l'isolamento, non il rame, stabilisce il limite .

Gli asterischi contrassegnano la regola dei piccoli conduttori nella norma NEC 240.4(D): 14 AWG è limitato a un dispositivo di sovracorrente da 15 A, 12 AWG a 20 A e 10 AWG a 30 A indipendentemente dal grado di isolamento. Un conduttore da 12 AWG con isolamento a 90°C può trasportare 30 A secondo la tabella, ma il codice lo tratta comunque come un conduttore da 20 A per la maggior parte dei circuiti.

Cinque variabili che modificano l'ampiezza di un determinato indicatore

Per ogni dimensione di cavo singolo, è possibile trovare una valutazione generosa e una conservativa. La differenza sta nella capacità del conduttore di dissipare il calore.

1. Valutazione della temperatura di isolamento

Gli isolamenti termoindurenti come XLPE e gomma siliconica sopravvivono a temperature continue più elevate rispetto al PVC termoplastico, consentendo una corrente più elevata per la stessa sezione trasversale. Ma contano anche le terminazioni: se i capicorda sono nominali 60°C o 75°C, è necessario utilizzare la colonnina 60°C o 75°C anche quando l'isolamento del cavo è nominale 90°C. Un cavo ad alta temperatura può trasportare molta più corrente, ma solo se ogni connessione lungo il circuito è certificata per quella temperatura.

2. Temperatura ambiente e raggruppamento dei conduttori

Le tabelle di portata presuppongono una temperatura ambiente di 30°C. In una sala macchine a 45°C, il conduttore inizia già più vicino al limite di isolamento, quindi la corrente consentita diminuisce. I fattori di correzione NEC moltiplicano il valore della tabella per un fattore che si riduce all'aumentare della temperatura ambiente.

Il raggruppamento ha un effetto simile. Quando da quattro a sei conduttori che trasportano corrente condividono un condotto o un vassoio, si riscaldano a vicenda e il fattore di regolazione standard è 0,80. Con sette-nove conduttori scende a 0,70, con dieci-venti scende a 0,50. Un cavo che sembra dimensionato correttamente come alimentatore a due conduttori può essere sottodimensionato in una catena portacavi affollata.

3. Conduttori in rame e alluminio

A parità di diametro, l’alluminio ha circa il 61% della conduttività del rame, quindi è necessaria una sezione trasversale maggiore per raggiungere la stessa portata. In pratica, l'alluminio ha dimensioni maggiori di circa due AWG: l'alluminio da 6 AWG a 75°C ha una potenza nominale di 50 A, lo stesso del rame da 8AWG a 75°C. L'alluminio è più leggero e spesso più economico, ma richiede pasta antiossidante sulle terminazioni, capicorda adatti all'alluminio e un'attenta attenzione alla sua maggiore dilatazione termica. I dettagli dietro confronti di portata di rame e alluminio secondo gli standard NEC spiegare perché la regola delle due dimensioni più grandi è il modo più veloce per individuare una mancata corrispondenza.

4. Caduta di tensione su lunghi percorsi

L'ampiezza protegge il cavo dal surriscaldamento; la caduta di tensione protegge il carico da prestazioni insufficienti. I limiti solitamente consigliati sono il 3% per un circuito derivato e il 5% per un circuito derivato più alimentatore combinati. Per un circuito monofase, la caduta di tensione è pari a 2 volte la lunghezza unidirezionale moltiplicata per la corrente moltiplicata per la resistenza del conduttore per 1.000 piedi, divisa per 1.000. I circuiti trifase utilizzano 1,732 anziché 2. Quando il percorso è lungo, il conduttore spesso deve essere dimensionato oltre i requisiti di ampiezza. La relazione tra tensione erogata e corrente di carico è trattata nel ns revisione degli effetti e delle correzioni del cavo della tensione di ingresso rispetto a quella di uscita .

Un esempio pratico: dimensionamento del filo di rame per un carico di 30 A

Prendiamo un carico continuo da 30 A alimentato da un circuito monofase da 240 V, con una corsa di sola andata di 40 m (circa 131 ft). Quattro conduttori che trasportano corrente condividono un condotto, la temperatura ambiente è di 40°C e l'isolamento del cavo è valutato a 90°C.

Iniziare dalla colonna 90°C della tabella delle portate. Un conduttore da 10 AWG ha una potenza nominale di base di 40A. Applicando la correzione ambientale 0,91 per 40°C e la regolazione 0,80 per quattro conduttori si ottiene 40 × 0,91 × 0,80 = 29,1 A, che è inferiore al carico di 30 A. Un conduttore da 8 AWG, con una potenza nominale di base di 55A, fornisce 55 × 0,91 × 0,80 = 40,0 A, comodamente al di sopra del carico.

Il controllo della caduta di tensione per il conduttore da 8 AWG utilizza una resistenza di circa 0,78 ohm per 1000 piedi a 75°C. La caduta di tensione monofase è 2 × 131 × 30 × 0,78 / 1000 = 6,1 V, ovvero il 2,5% di 240 V ed entro il limite normale del 3%. Se la corsa fosse di 100 m anziché di 40 m, la caduta di tensione raggiungerebbe circa il 6,4% e la scelta corretta passerebbe a 6 AWG anche se il calcolo della portata è già stato superato.

Selezione dei cavi industriali: dove la portata diventa complicata

Nel cablaggio fisso degli edifici, le domande chiave sono le dimensioni del conduttore, il grado di isolamento e il metodo di installazione. Nelle applicazioni industriali e di apparecchiature in movimento emergono altri tre problemi: armoniche, flessione continua e ciclo di lavoro.

Cavi VFD: la corrente non è un'onda sinusoidale pulita

Un convertitore di frequenza (VFD) fornisce un'uscita modulata in larghezza di impulso che contiene armoniche. Le armoniche si aggiungono al riscaldamento RMS del conduttore anche quando la corrente fondamentale del motore sembra ragionevole e i fronti di tensione veloci sollecitano l'isolamento. Per i circuiti di uscita del convertitore, la risposta abituale è un cavo schermato con una disposizione di terra simmetrica e l'ampiezza dovrebbe includere un margine per il riscaldamento aggiuntivo. I requisiti pratici trattati nel ns guida ai requisiti dei cavi VFD per il cablaggio di azionamenti flessibili schermati vale la pena controllare prima di finalizzare una dimensione. Per l'installazione di una nuova unità, un isolamento XLPE Cavo flessibile VFD con schermatura a treccia di rame combina una classificazione per 90°C con una schermatura EMI continua in un unico gruppo.

BPYJVRP Cavo flessibile VFD schermato intrecciato intrecciato in rame isolato con guaina in PVC XLPE S Come fornitori e società di cavi flessibili VFD schermati intrecciati in rame con guaina in PVC isolato BPYJVRP XLPE in Cina, Junshuai offre... Visualizza il prodotto →

Catene portacavi e cavi flessibili continui

La durata della flessibilità è determinata dalla cordatura, dalla geometria del conduttore e dal materiale della guaina, non dalla portata. I due però interagiscono nella pratica. In una catena portacavi, i conduttori sono solitamente raggruppati e racchiusi, quindi il fattore 0,80 per quattro-sei conduttori, o peggio per fasci più grandi, deve essere applicato a ciascun conduttore. La trefolatura fine che si flette bene risulta leggermente più calda per la stessa sezione trasversale perché gli spazi d'aria tra i trefoli riducono l'area conduttiva effettiva, sebbene la differenza sia sufficientemente piccola da far sì che le tabelle di portata standard rimangano valide. La guaina deve comunque sopravvivere all'ambiente, sia PUR per la resistenza all'olio che TPU per l'abrasione, mentre il rame funziona al valore declassato.

Cavi per saldatura: il duty cycle cambia il calcolo

I cavi di saldatura illustrano perché le "condizioni d'uso" sono importanti. Un cavo di saldatura è progettato per un servizio a bassa tensione e alta corrente con un ciclo di lavoro limitato, quindi viene valutato utilizzando valori intermittenti anziché la portata continua. La sua cordatura extra fine e il rivestimento in gomma flessibile lo rendono facile da avvolgere e trascinare in un'officina. A cavo di saldatura in gomma ad alta resistenza della sezione giusta trasporta la corrente del saldatore senza surriscaldarsi, ma lo stesso cavo non sarebbe una scelta valida per un circuito di potenza continua 24 ore su 24 tarato su colonna continua.

Fornitori di cavi per saldatura in gomma ad alta resistenza YH, società all'ingrosso - Jiangsu Jun Come fornitore e azienda di cavi per saldatura in gomma ad alta resistenza YH in Cina, Junshuai offre cavi per saldatura in gomma ad alta resistenza all'ingrosso onli... Visualizza il prodotto →

Cosa specificare quando si acquista il cavo

Quando richiedi un preventivo, il solo numero del manometro non è sufficiente. Un fornitore deve conoscere i materiali di isolamento e rivestimento, la classe di temperatura, il numero di conduttori che trasportano corrente, la temperatura ambiente, il metodo di installazione e se il circuito funziona in modo continuo o intermittente. Solo allora è possibile verificare la portata rispetto alla tabella corretta.

Per le apparecchiature esportate in Nord America, la certificazione UL rende la valutazione verificabile durante l'ispezione. A Cavo di alimentazione nordamericano certificato UL con una classificazione della temperatura stampata consente a un ispettore elettrico di confermare che le dimensioni del conduttore corrispondono alla protezione del circuito. Per le applicazioni dinamiche, si applica la stessa logica sia che il cavo sia del tipo a catena portacavi, un cavo avvolgitore o un cavo piatto: la scheda tecnica dovrebbe indicare la portata nelle condizioni operative, non solo la sezione trasversale.

UL2586 Fornitori di cavi di alimentazione nordamericani certificati UL, società all'ingrosso - Jia In qualità di fornitore e azienda di cavi di alimentazione nordamericani certificati UL UL2586 in Cina, Junshuai offre cavi di alimentazione nordamericani certificati UL all'ingrosso... Visualizza il prodotto →

Il modo affidabile per dimensionare qualsiasi circuito è lavorare a ritroso rispetto al carico. Leggere la corrente a pieno carico, selezionare la dimensione del conduttore e il grado di isolamento, applicare le correzioni ambientali e di raggruppamento, controllare la caduta di tensione sulla distanza effettiva e verificare che la protezione da sovracorrente corrisponda alle regole per i piccoli conduttori. Questo processo richiede meno di dieci minuti ed evita l'errore costoso e potenzialmente pericoloso di trattare un numero di indicatore come una valutazione corrente .