Calculator de dimensiune a firului de împământare: Cum să dimensionați corect conductorii de împământare

A 400 A feeder with 500 kcmil copper phase conductors is ready for inspection. The installer used a 6 AWG equipment grounding conductor. The inspector checks the overcurrent device rating and asks for the calculation. The correct minimum copper size from NEC Table 250.122 is 3 AWG, and because the phase conductors were upsized for voltage drop, the grounding conductor may need to be larger still. This is where a calculator dimensiunea firului de împământare își câștigă locul: ar trebui să aplice regula de guvernare, să arate dimensiunea de bază și să semnalizeze ajustările.

Răspunsul scurt: mai întâi dimensionați conductorul de împământare a echipamentului de la valoarea nominală a dispozitivului de protecție la supracurent, apoi ajustați pentru materialul conductorului, cursele paralele și orice mărire a conductorilor de fază. Un calculator este util doar atunci când expune acești pași, mai degrabă decât să-i ascunde în spatele unui singur număr.

Ce ar trebui să facă de fapt un calculator de dimensiune a firului de împământare

Un calculator de încredere este un ajutor de decizie, nu un oracol. Pentru un alimentator obișnuit de joasă tensiune, ar trebui să solicite valoarea nominală a dispozitivului de supracurent, materialul conductorului de împământare, ediția codului și dacă circuitul folosește canale paralele. Ar trebui apoi să returneze o dimensiune minimă și o listă scurtă de verificări.

Această ieșire contează deoarece dimensionarea conductorului de împământare nu este aceeași cu dimensionarea conductorului de fază. Conductorii de fază sunt selectați pentru amperitate și cădere de tensiune; conductorul de împământare al echipamentului este selectat pentru a transporta curentul de defect în siguranță până când dispozitivul de supracurent înlătură defecțiunea. Un calculator care cere doar curentul de sarcină răspunde la întrebarea greșită.

Intrările utile includ:

• Capacitatea dispozitivului de supracurent și curba de declanșare, nu doar curentul de sarcină.
• Conductor de împământare din cupru sau aluminiu, deoarece dimensiunile minime diferă.
• Ediția codului și tipul de instalare, cum ar fi alimentator, circuit de ramură, service sau sistem derivat separat.
• Dacă conductorii de fază sunt paraleli în mai multe căi de rulare.
• Dacă conductorii de fază au fost măriți peste dimensiunea minimă a ampacității.

Regula de bază: Începeți cu dispozitivul de supracurent

Conform NEC 250.122, conductorul de împământare al echipamentului pentru un circuit de alimentare sau de ramură este, în general, dimensionat din valoarea nominală a dispozitivului de supracurent înaintea circuitului. Dimensiunile obișnuite ale cuprului sunt 14 AWG la 15 A, 12 AWG la 20 A, 8 AWG la 100 A, 6 AWG la 200 A și 3 AWG la 400 A. Tabelul este linia de bază.

Alte standarde folosesc o logică diferită. IEC 60364 și BS 7671 încep adesea cu aria secțiunii transversale a conductorului de linie și aplică un raport sau o verificare adiabatică. De aceea un calculator trebuie să precizeze ce cod urmează. Un număr fără o referință de cod nu este un rezultat de proiectare; este o ghicire cu punct zecimal.

De la puterea întreruptorului la dimensiunea conductorului: un exemplu lucrat

Luați un alimentator trifazat de 400 A cu conductori de fază de cupru și terminații de 75°C. EGC de bază din cupru din tabelul 250.122 este de 3 AWG. Dacă același circuit folosește aluminiu, dimensiunea bazei ar fi de 1 AWG. Dacă conductorii de fază au fost măriți de la 500 kcmil la 600 kcmil pentru căderea de tensiune, NEC 250.122(B) poate solicita creșterea proporțională a EGC. Calculatorul ar trebui să semnalizeze această condiție, nu să returneze în tăcere 3 AWG.

Graficul de mai jos arată de ce rezultatul nu este liniar. Un circuit de 100 A poate folosi cupru 8 AWG, în timp ce un circuit de 1000 A poate folosi cupru 2/0 AWG. Saltul reflectă curentul de defect și performanța de curățare, nu un simplu raport între amperi și ecartamentul firului.

Înălțimile barelor sunt ilustrative. Ideea practică este că dimensiunea conductorului de împământare este legată de dispozitivul de protecție și calea defectului, așa că un calculator ar trebui să arate baza codului și semnalizatoarele de ajustare lângă rezultat.

Unde greșesc calculatoarele: material, temperatură și instalare

Materialul este prima eroare comună. Conductoarele de împământare din aluminiu sunt permise în multe instalații, dar necesită dimensiuni mai mari decât cuprul pentru aceeași putere nominală de supracurent. De asemenea, au nevoie de conectori din aluminiu și protecție împotriva coroziunii. Un calculator care returnează o dimensiune de cupru și lasă câmpul de material necompletat nu este finalizat.

Sârmă de oțel placată cu cupru pentru împământare Firul de împământare din oțel placat cu cupru combină un miez de oțel cu cuprul pentru linii de împământare flexibile și durabile unde costul și rezistența cuprului contează. Vizualizare produs →

Rezistența la temperatură și la scurtcircuit sunt al doilea decalaj. Tabelul oferă o dimensiune minimă pentru eliminarea defecțiunilor, dar nu dovedește că conductorul poate supraviețui unui curent de defect disponibil ridicat pentru timpul de eliminare. O verificare adiabatică folosind materialul conductorului, limitele de temperatură și timpul de curățare a dispozitivului de protecție poate necesita un conductor mai mare. Acest lucru este relevant în special în apropierea transformatoarelor mari și în sistemele industriale cu energie de defect mare.

Sârmă de împământare din cupru de înaltă puritate Conductorul de împământare din cupru de înaltă puritate oferă rutare flexibilă, rezistență la coroziune și rezistență scăzută la împământare; disponibil în cupru tare, moale sau cositorit. Vizualizare produs →

Metoda de instalare este al treilea decalaj. Conductoarele de fază paralelă în canale separate necesită, în general, un conductor de împământare a echipamentului de dimensiune completă în fiecare cale de rulare conform NEC 250.122(F). Un calculator care tratează un alimentator paralel ca pe un circuit mare poate subestima cuprul total necesar. Îngroparea directă, instalațiile de suport pentru cabluri și canalele de rulare afectează, de asemenea, selecția conectorilor și protecția împotriva coroziunii.

Bară de împământare personalizabilă pentru echipamente electrice Bara de împământare oferă o conexiune cu rezistență scăzută, ușor de instalat pentru echipamentele de înaltă și joasă tensiune; dimensiunea, materialul și suportul pot fi personalizate. Vizualizare produs →

Când dimensiunea calculată se încadrează între produsele standard, alegeți următorul conductor mai mare disponibil. Pentru firele din oțel placat cu cupru, firele de cupru și bara de cupru, confirmați compatibilitatea secțiunii transversale, a materialului și a terminațiilor.

Un flux de lucru practic de dimensionare

Utilizați calculatorul ca o verificare structurată, nu o cutie neagră. Un flux de lucru practic arată astfel:

1. Identificați circuitul, dispozitivul de supracurent și ediția codului de guvernare; înregistrați evaluarea dispozitivului și timpul de ștergere, dacă este disponibil.
2. Găsiți dimensiunea conductorului de împământare de bază din tabelul de coduri utilizând valoarea nominală a dispozitivului de supracurent și materialul conductorului.
3. Verificați dacă conductorii de fază au fost măriți peste dimensiunea minimă a ampității. Dacă da, aplicați regula majorării proporționale.
4. Verificați canalele paralele. Dacă circuitul este pus în paralel, confirmați dacă fiecare cale de rulare are nevoie de un conductor de împământare de dimensiune completă.
5. Efectuați o verificare a rezistenței la scurtcircuit pentru locații cu curent de defect mare. Măriți dimensiunea dacă dimensiunea mesei nu poate rezista la energia defectului.
6. Potriviți conductorul la conectorii, clemele și terminațiile enumerate. Confirmați compatibilitatea materialului și protecția împotriva coroziunii.
7. Documentați intrările, referințele de cod, rezultatul și ajustările în desenul de proiectare sau înregistrarea inspecției.

Pentru partea de conductor și conexiune a proiectului, examinați cele disponibile conductoare de împământare si potrivirea conectori tije de împământare înainte de a elibera lista de materiale.

Citirea rezultatului: Ce ar trebui să vă spună rezultatul

O ieșire bună a calculatorului are trei părți: dimensiunea minimă a codului, regula de guvernare și steaguri de ajustare. Dacă rezultatul spune „3 AWG cupru” fără a indica dispozitivul de 400 A, tabelul NEC, starea rulării în paralel și verificarea măririi, proiectantul mai are de lucru. Același număr poate fi corect într-o instalare și greșit în alta.

Atenție la diferența dintre o dimensiune minimă și o dimensiune selectată. Dimensiunea minimă este podeaua codului. Dimensiunea selectată poate fi mai mare din cauza rezistenței la scurtcircuit, a coordonării căderii de tensiune, a sarcinii viitoare sau a disponibilității stocului. Este normal. Ceea ce nu este normal este selectarea unui conductor mai mic pentru că se potrivește unui conector sau pentru că calculatorul a folosit materialul greșit.

Verificați, de asemenea, unitățile și sistemul de măsurare a firelor. Dimensiunile AWG devin mai mici pe măsură ce numărul devine mai mare, în timp ce dimensiunile kcmil devin mai mari pe măsură ce numărul devine mai mare. Un calculator care amestecă 3 AWG și 3 kcmil nu este o problemă de rotunjire; este o problemă de siguranță. Confirmați rezultatul în aceleași unități utilizate pe desen și comanda de achiziție.

Final Takeaway

Utilizați un calculator pentru dimensiunea firului de împământare pentru a organiza verificarea codului, nu pentru a-l înlocui. Începeți cu valoarea nominală a dispozitivului la supracurent, confirmați materialul conductorului, aplicați regulile de mărire și rulare în paralel și verificați rezistența la scurtcircuit acolo unde energia de defect este mare. Apoi verificați dacă conductorul, conectorul și terminația selectate sunt compatibile și documentate. Acest proces transformă rezultatul unui calculator simplu într-un proiect de împământare care poate fi inspectat, instalat și întreținut fără surprize.