전선 크기 및 전류용량: 전류용량 차트를 읽고 올바른 케이블을 선택하는 방법

유지보수 엔지니어가 포장 라인에서 7.5kW 모터의 배선을 변경하고 있습니다. 모터는 최대 부하에서 15.5A를 소비하며 누군가는 비용 절감을 위해 14AWG 구리를 끌어올 것을 제안합니다. 이는 깨끗하고 시원한 단일 케이블 배선에서 작동하지만 이 케이블은 여름에 정기적으로 40°C 이상인 공장에서 에너지가 공급되는 다른 세 개의 도체와 공유되는 강철 도관을 통해 60미터를 이동해야 합니다. 그러한 조건 하에서, 14AWG는 기껏해야 미미하며 절연 등급에 따라 규정을 준수하지 않습니다. .

따라서 와이어 크기와 전류용량은 차트에서 단일 숫자로 취급되지 않고 함께 읽어야 합니다. 게이지는 도체의 물리적 크기를 정의합니다. 전류용량은 특정 설치에서 안전하게 운반할 수 있는 전류량을 정의합니다. 전류용량에 따라 달라지는 사항, 속지 않고 전류용량 차트를 읽는 방법, 실제 회로용 케이블을 구입할 때 지정해야 할 사항은 다음과 같습니다.

전류용량은 도체 속성이 아니라 온도 한계입니다.

전류용량은 온도 정격을 초과하지 않고 사용 조건에서 도체가 지속적으로 전달할 수 있는 최대 전류(암페어)입니다. 해당 정의의 두 부분이 간과됩니다. "지속적으로"는 단지 모터 시동의 몇 초 동안이 아니라 매시간을 의미합니다. "사용 조건 하에서"는 주변 온도, 그룹화, 인클로저 및 종단 등급이 모두 답변에 참여함을 의미합니다.

물리학은 간단합니다. 도체에서 발생하는 열은 전류의 제곱에 비례합니다(I ² R 손실). 구리와 알루미늄은 이러한 열을 견딜 수 있지만 주변의 단열재는 그렇지 않습니다. 특수 케이블의 경우 일반적으로 PVC 절연 등급은 60°C 또는 75°C, XLPE 90°C, 실리콘 고무 등급은 150°C 또는 180°C입니다. 절연체가 정격 온도에 도달하면 도체가 전류용량에 도달한 것입니다.

와이어 크기 및 전류용량 차트를 읽는 방법

북미의 전선 크기는 AWG(American Wire Gauge) 시스템을 따르며 숫자가 작을수록 도체가 두꺼운 것을 의미합니다. 3게이지 단계마다 단면적이 약 2배 또는 절반으로 줄어들므로 10AWG는 13AWG 면적의 약 2배가 됩니다.

북미 작업에 대한 대부분의 전류용량 차트는 60°C, 75°C 및 90°C의 세 가지 단열 온도 등급에서 허용되는 전류용량을 나열한 NEC 표 310.16을 기반으로 합니다. 동일한 물리적 와이어가 세 번 나타나는 이유는 다음과 같습니다. 구리가 아닌 절연체가 한계를 설정합니다 .

별표는 NEC 240.4(D)의 소형 도체 규칙을 표시합니다. 14 AWG는 절연 등급에 관계없이 15A 과전류 장치, 12AWG ~ 20A, 10AWG ~ 30A로 제한됩니다. 90°C 절연을 갖춘 12 AWG 도체는 테이블당 30A를 전달할 수 있지만 코드에서는 대부분의 회로에서 이를 여전히 20A 도체로 취급합니다.

주어진 게이지의 전류용량을 변경하는 5가지 변수

모든 단일 와이어 크기에 대해 넉넉한 등급과 보수적인 등급을 찾을 수 있습니다. 차이점은 도체가 열을 얼마나 잘 발산하는지에 따라 결정됩니다.

1. 절연 온도 등급

XLPE 및 실리콘 고무와 같은 열경화성 절연체는 열가소성 PVC보다 더 높은 연속 온도를 견디므로 동일한 단면에 대해 더 높은 전류를 허용합니다. 그러나 종단도 중요합니다. 러그의 정격이 60°C 또는 75°C인 경우 케이블 절연 정격이 90°C인 경우에도 60°C 또는 75°C 컬럼을 사용해야 합니다. 고온 케이블은 훨씬 더 많은 전류를 전달할 수 있지만 회로의 모든 연결이 해당 온도에 대해 인증된 경우에만 가능합니다.

2. 주변 온도 및 도체 번들링

전류용량 표는 주변 온도가 30°C라고 가정합니다. 45°C의 기계실에서는 도체가 이미 절연 한계에 가까워지기 시작하므로 허용 전류가 떨어집니다. NEC 보정 계수는 테이블 값에 주변 온도가 상승함에 따라 줄어드는 계수를 곱합니다.

번들링도 비슷한 효과를 갖습니다. 4~6개의 전류 전달 도체가 하나의 도관 또는 트레이를 공유하는 경우 서로 가열되며 표준 조정 계수는 0.80입니다. 도체가 7~9개인 경우 0.70으로 떨어지고, 10~20개인 경우 0.50으로 떨어집니다. 2도체 피더만큼 올바른 크기로 보이는 케이블도 혼잡한 케이블 캐리어에서는 크기가 작을 수 있습니다.

3. 구리 대 알루미늄 도체

동일한 게이지의 경우 알루미늄은 구리 전도성의 약 61%를 가지므로 동일한 전류 용량에 도달하려면 더 큰 단면이 필요합니다. 실제로 알루미늄은 두 가지 AWG 크기보다 더 큽니다. 75°C에서 6 AWG 알루미늄의 정격은 50A이고, 75°C의 8AWG 구리와 동일합니다. 알루미늄은 더 가볍고 가격도 더 저렴하지만 말단에 항산화 페이스트가 필요하고, 알루미늄 등급의 러그가 필요하며, 높은 열팽창에 세심한 주의가 필요합니다. 뒤에 세부 사항 NEC 표준에 따른 구리 및 알루미늄 전류용량 비교 두 배 더 큰 규칙이 불일치를 발견하는 가장 빠른 방법인 이유를 설명하십시오.

4. 장기간에 걸친 전압 강하

Ampacity는 케이블이 과열되지 않도록 보호합니다. 전압 강하는 부하 성능 저하를 방지합니다. 일반적으로 권장되는 제한은 분기 회로의 경우 3%이고 분기와 피더를 결합한 경우에는 5%입니다. 단상 회로의 경우 전압 강하는 단방향 길이에 전류를 곱하고 1000피트당 도체 저항을 1000으로 나눈 값과 같습니다. 3상 회로는 2 대신 1.732를 사용합니다. 길이가 길면 도체를 전류 용량 요구 사항 이상으로 크기를 늘려야 하는 경우가 많습니다. 전달된 전압과 부하 전류 사이의 관계는 당사에서 다룹니다. 입력 대 출력 전압 케이블 효과 및 수정 사항 검토 .

실제 사례: 30A 부하에 대한 구리선 크기 조정

40m(약 131피트)의 단방향 실행으로 240V 단상 회로에 의해 공급되는 30A 연속 부하를 사용합니다. 4개의 전류 전달 도체가 하나의 도관을 공유하고 주변 온도는 40°C이며 케이블 절연 등급은 90°C입니다.

전류용량 표의 90°C 열부터 시작합니다. 10AWG 컨덕터의 기본 정격은 40A입니다. 40°C에 대해 0.91 주변 보정을 적용하고 4개의 컨덕터에 대해 0.80 조정을 적용하면 40 × 0.91 × 0.80 = 29.1A가 되며 이는 30A 부하보다 낮습니다. 기본 정격이 55A인 8AWG 도체는 부하보다 편안하게 55 × 0.91 × 0.80 = 40.0A를 제공합니다.

8 AWG 도체에 대한 전압 강하 검사는 75°C에서 1000피트당 약 0.78옴의 저항을 사용합니다. 단상 전압 강하는 2 × 131 × 30 × 0.78 / 1000 = 6.1V로, 이는 240V의 2.5%이며 일반 3% 한계 내에 있습니다. 실행 거리가 40m가 아닌 100m인 경우 전압 강하는 약 6.4%에 도달하며 전류용량 계산이 이미 통과되었더라도 올바른 선택은 6AWG로 이동합니다.

산업용 케이블 선택: 전류용량이 복잡해지는 경우

고정 건물 배선에서 중요한 질문은 도체 크기, 절연 등급 및 설치 방법입니다. 산업 및 이동 장비 응용 분야에서는 고조파, 연속 굴곡 및 듀티 사이클이라는 세 가지 문제가 더 많이 나타납니다.

VFD 케이블: 전류가 깨끗한 사인파가 아닙니다.

가변 주파수 드라이브(VFD)는 고조파가 포함된 펄스 폭 변조 출력을 제공합니다. 모터의 기본 전류가 합리적으로 보일 때에도 고조파가 도체의 RMS 가열을 증가시키고 빠른 전압 에지가 절연에 스트레스를 줍니다. 드라이브 출력 회로의 경우 대칭 접지 배열을 갖춘 차폐 케이블이 일반적인 대답이며 전류 용량에는 추가 가열에 대한 여유가 포함되어야 합니다. 우리가 다루는 실제 요구 사항 차폐된 유연한 드라이브 배선을 위한 VFD 케이블 요구 사항 가이드 크기를 확정하기 전에 확인해 볼 가치가 있습니다. 새 드라이브 설치의 경우 XLPE 절연 구리 편조 차폐 기능이 있는 VFD 유연한 케이블 하나의 어셈블리에 90°C 등급과 연속 EMI 차폐 기능이 결합되어 있습니다.

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드래그 체인 및 연속 굴곡 케이블

플렉스 수명은 전류용량이 아닌 연선, 도체 형상 및 재킷 재질에 따라 결정됩니다. 그러나 두 사람은 실제로 상호 작용합니다. 케이블 캐리어에서 도체는 일반적으로 묶이고 둘러싸여 있으므로 4~6개 도체의 경우 0.80 계수, 더 큰 묶음의 경우 더 나쁜 값을 모든 코어에 적용해야 합니다. 잘 구부러지는 미세한 연선은 표준 전류 용량 표가 유효할 만큼 차이가 작더라도 연선 사이의 공기 간격이 유효 전도성 영역을 감소시키기 때문에 동일한 단면에 대해 약간 더 뜨겁습니다. 재킷은 내유성을 위한 PUR이든 마모를 위한 TPU이든 여전히 환경을 견뎌야 하지만 구리는 감소된 값으로 작동합니다.

용접 케이블: 듀티 사이클이 계산을 변경합니다.

용접 리드는 "사용 조건"이 중요한 이유를 보여줍니다. 용접 케이블은 제한된 듀티 사이클로 저전압, 고전류 서비스용으로 설계되었으므로 연속 전류용량보다는 간헐적인 값을 사용하여 등급이 지정됩니다. 매우 미세한 연선과 유연한 고무 재킷 덕분에 작업 현장에서 쉽게 감고 끌 수 있습니다. 에이 고강도 고무 용접 케이블 오른쪽 단면의 케이블은 과열 없이 용접기의 전류를 전달하지만 동일한 케이블은 연속 기둥에 정격된 24시간 연속 전원 회로에 유효한 선택이 아닙니다.

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케이블 구매 시 지정해야 할 사항

견적요청시 게이지번호만으로는 부족합니다. 공급업체는 절연체 및 재킷 재료, 온도 등급, 전류가 흐르는 도체의 수, 주변 온도, 설치 방법, 회로가 연속적으로 작동하는지 간헐적으로 작동하는지 여부를 알아야 합니다. 그래야만 올바른 테이블을 기준으로 전류용량을 확인할 수 있습니다.

북미로 수출되는 장비의 경우 UL 인증을 통해 검사 중에 등급을 확인할 수 있습니다. 에이 UL 인증 북미 전력선 인쇄된 온도 등급을 통해 전기 검사관은 도체 크기가 회로 보호와 일치하는지 확인할 수 있습니다. 동적 애플리케이션의 경우 케이블이 드래그 체인 유형, 릴링 케이블 또는 플랫 케이블인지 여부에 관계없이 동일한 논리가 적용됩니다. 데이터 시트에는 단면뿐만 아니라 작동 조건에서의 전류용량도 명시되어야 합니다.

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회로 크기를 결정하는 안정적인 방법은 부하에서 거꾸로 작업하는 것입니다. 전부하 전류를 읽고, 도체 크기와 절연 등급을 선택하고, 주변 및 번들링 수정 사항을 적용하고, 실제 거리에 대한 전압 강하를 확인하고, 과전류 보호가 소형 도체 규칙과 일치하는지 확인합니다. 이 프로세스는 10분도 채 걸리지 않으며 비용이 많이 들고 잠재적으로 위험한 실수를 방지합니다. 게이지 숫자를 현재 등급으로 처리 .