Γιατί η διάμετρος του καλώδιου αγχονής είναι μικρότερη από τη διάμετρο του καλώδιου φάσης;

Συμπεριφορά Παραμέτρων Καθοδήγησης

Η διάσταση του καθοδικού καλώδιου δεν χρειάζεται απαραίτητα να ταιριάζει με εκείνη του καλώδιου τάσης (φάσης ή ζεστού). Ωστόσο, οι διαστάσεις του πρέπει αυστηρά να συμμορφώνονται με τις διατάξεις που περιλαμβάνονται σε ηλεκτρικούς κώδικες, όπως ο Εθνικός Ηλεκτρικός Κώδικας (NEC) στις ΗΠΑ. Διάφοροι βασικοί παράγοντες επηρεάζουν την κατάλληλη διάσταση των καθοδικών καλωδίων:

Ενώ δεν είναι κοινή περίπτωση, σε περιστάσεις με μεγάλες διαστάσεις καλωδίων ή σε κύκλους όπου είναι κρίσιμη η μείωση της αντίστασης, το καθοδικό καλώδιο μπορεί να χρειαστεί να επεκταθεί σε μεγαλύτερη διάσταση. Αυτό συμβαίνει επειδή ένα μεγαλύτερο καθοδικό καλώδιο μπορεί να βιώσει σημαντική πτώση τάσης, η οποία στη συνέχεια αυξάνει την αντίσταση του διαίτοντος διαδρόμου. Για να αντιμετωπιστεί αυτό το πρόβλημα και να εξασφαλιστεί η ασφάλεια και η αξιοπιστία του ηλεκτρικού συστήματος, το καθοδικό καλώδιο μπορεί να επιλεγεί να έχει την ίδια διάσταση με τον φασικό διαγωνιστή.

Σε συγκεκριμένες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, οι μηχανικοί μπορεί να επιλέξουν να κάνουν το καθοδικό καλώδιο της ίδιας διάστασης με τον φασικό καλώδιο ως πρόσθετο μέτρο ασφαλείας. Αυτή η πρακτική είναι ειδικά διαδεδομένη σε κρίσιμα συστήματα όπου οι ηλεκτρικές αποτυχίες μπορούν να έχουν σοβαρές συνέπειες, ή σε περιοχές όπου οι τοπικοί ηλεκτρικοί κώδικες επιβάλλουν πιο αυστηρές απαιτήσεις. Χρησιμοποιώντας ένα μεγαλύτερο καθοδικό καλώδιο, το σύστημα μπορεί να αντιμετωπίσει καλύτερα τους ρευστούς παραβίασης, μειώνοντας τον κίνδυνο ηλεκτρικού σοκ και κατάστροφης εξοπλισμού.

Κατανόηση της Διάστασης του Καθοδικού Καλώδιου σε Ηλεκτρικούς Κύκλους

Όταν το Καθοδικό Καλώδιο είναι Μικρότερο από το Καλώδιο Τάσης

Σε πολλούς ηλεκτρικούς κύκλους, το καθοδικό (ή καθοδικό) καλώδιο είναι συνήθως μικρότερης διάστασης σε σύγκριση με τα φασικά (ζεστά) και τα ουδέτερα καλώδια, και αυτή η επιλογή σχεδίασης βασίζεται σε διάφορους βασικούς παράγοντες:

Λειτουργία Κάθε Τύπου Καλώδιου

• Φασικό Καλώδιο: Αυτό το καλώδιο είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά του πλήρους ρεύματος φόρτου κατά την κανονική λειτουργία του κύκλου. Παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε συνδεδεμένα συστήματα και συσκευές.

• Ουδέτερο Καλώδιο: Λειτουργεί ως διαδρομή επιστροφής του ρεύματος, μεταφέροντας το ίδιο ποσό ρεύματος με το φασικό καλώδιο πίσω στην πηγή ενέργειας.

Καθοδικό Καλώδιο: Η βασική του λειτουργία είναι να παρέχει μια ασφαλή διαδρομή για τους ρευστούς παραβίασης, όπως εκείνους που παράγονται κατά τη διάρρηξη ή την ηλεκτρική διάρροη. Καταναλωτικά αυτούς τους ανωμαλούς ρευστούς, προστατεύει τον εξοπλισμό και προστατεύει το προσωπικό από ηλεκτρικό σοκ. Σημαντικά, το καθοδικό καλώδιο δεν είναι εμπλεκόμενο στην κανονική λειτουργία μεταφοράς ρεύματος του κύκλου.

Απαιτήσεις Μεταφοράς Ρεύματος

Επειδή το καθοδικό καλώδιο μεταφέρει ρεύμα μόνο κατά τη διάρκεια συνθηκών παραβίασης, δεν χρειάζεται να αντιμετωπίσει συνεχή ρεύματα φόρτου όπως το φασικό καλώδιο. Οι ρευστοί παραβίασης συνήθως ρέουν για πολύ μικρή διάρκεια, συνήθως μόνο μέχρι να ένας μηχανισμός προστασίας υπερβολικού ρεύματος, όπως ένας προστατευτής κύκλου ή ένας πυρήνας, να τεμνεί τον κύκλο. Ως αποτέλεσμα, το καθοδικό καλώδιο μπορεί να επιλεγεί να αντιμετωπίσει αυτές τις σύντομες άνοδους χωρίς να θερμανθεί. Η σχεδίασή του επιτρέπει να μεταφέρει ρεύματα παραβίασης αρκετά χρόνια για τα προστατευτικά συστήματα να αποσυνδέσουν τον κύκλο, και η σύντομη διάρκεια της παραβίασης μειώνει τον κίνδυνο σημαντικής θερμοκρασίας. Αυτό επιτρέπει τη χρήση ενός μικρότερου καλώδιου, μειώνοντας το κόστος και την χρήση υλικών, ενώ εξασφαλίζει την απαραίτητη ασφάλεια και απόδοση. Η υπερβολική διάσταση του καθοδικού καλώδιου θα είχε αναγκαστικά έξοδα χωρίς να προσφέρει σημαντικά πρόσθετα οφέλη ασφάλειας.

Παραμέτρους Πτώσης Τάσης

Η πτώση τάσης δεν είναι μεγάλη ανησυχία στο σχεδιασμό των καθοδικών καλωδίων, διότι δεν μεταφέρουν συνεχώς ρεύμα. Επιπλέον, τα καθοδικά καλώδια εγκαταστάνται συχνά σε σχετικά μικρές διαστάσεις. Αυτή η μικρή διάσταση επιτρέπει τη γρήγορη μεταφορά των ρευστών παραβίασης στη γη, ενεργοποιώντας τον προστατευτή κύκλου να τεμνεί χωρίς να θερμαίνει το καλώδιο. Συνεπώς, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα μικρότερο καθοδικό καλώδιο χωρίς να αντιβαίνει στην απόδοση του κύκλου.

Πρότυπα Σταθερών Διαστάσεων Κώδικα

Εθνικός Ηλεκτρικός Κώδικας (NEC): Ο NEC παρέχει λεπτομερείς οδηγίες στον Πίνακα 250.122 που καθορίζουν την ελάχιστη διάσταση του καθοδικού καλώδιου (EGC). Αυτές οι απαιτήσεις βασίζονται στην κατηγορία του μηχανισμού προστασίας υπερβολικού ρεύματος, όπως ο προστατευτής κύκλου ή ο πυρήνας, που προστατεύει τον κύκλο.

Διεθνής Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή (IEC): Ομοίως με το NEC, τα πρότυπα IEC καθορίζουν την ελάχιστη διάσταση των καθοδικών καλωδίων. Ωστόσο, οι οδηγίες IEC συνήθως λαμβάνουν υπόψη παράγοντες όπως η διάσταση των φασικών καλωδίων και το μέγιστο προσδοκώμενο ρεύμα παραβίασης. Αυτοί οι κώδικες εξασφαλίζουν ότι τα καθοδικά καλώδια είναι κατάλληλα διαστάσεις - ούτε πολύ μικρά, που θα μπορούσαν να αποτύχουν κατά τη διάρρηξη, ούτε πολύ μεγάλα, που θα ήταν ανάρμοστα.

Πρακτικά Παραδείγματα

• Για έναν κύκλο που προστατεύεται από έναν προστατευτή κύκλου 15 αμπερ, το ζεστό καλώδιο είναι συνήθως #12 AWG, και το καθοδικό καλώδιο πρέπει να είναι τουλάχιστον #14 AWG κοπρίνιο.

• Με έναν προστατευτή κύκλου 20 αμπερ, το ζεστό καλώδιο είναι 10 AWG, και το καθοδικό καλώδιο πρέπει να είναι τουλάχιστον #12 AWG κοπρίνιο.

• Στην περίπτωση ενός προστατευτή κύκλου 50 αμπερ, το ζεστό καλώδιο είναι # 6 AWG, και η ελάχιστη διάσταση για το καθοδικό καλώδιο είναι 10 AWG κοπρίνιο.

• Για έναν προστατευτή κύκλου 100 αμπερ και πάνελ, όπου το καλώδιο υπηρεσίας είναι #4 AWG, το καθοδικό καλώδιο πρέπει να είναι τουλάχιστον #8 AWG κοπρίνιο.

• Για μια υπηρεσία 200 αμπερ, τα ζεστά καλώδια είναι τουλάχιστον #3/0 AWG, και το καθοδικό καλώδιο πρέπει να είναι # 4 AWG.

• Κύκλοι με πολύ μεγάλους προστατευτές κύκλου, όπως εκείνοι που είναι κατηγορικοί 600 αμπερ, απαιτούν καθοδικά καλώδια που είναι ανάλογα μεγάλα για να αντιμετωπίσουν τα πιθανά ρεύματα παραβίασης.

Ενώ το καθοδικό καλώδιο είναι μικρότερο από το φασικό καλώδιο σε περισσότερες περιπτώσεις, υπάρχουν εξαιρέσεις.

Όταν το Καθοδικό Καλώδιο Έχει την Ίδια Διάσταση με το Καλώδιο Τάσης

Υπάρχουν συγκεκριμένες περιπτώσεις όπου το καθοδικό καλώδιο πρέπει να είναι της ίδιας διάστασης με το καλώδιο τάσης:

Καλώδια Συνδεδεμένα

Όταν τα καθοδικά καλώδια χρησιμοποιούνται για σκοπούς συνδέσεως, όπως τη σύνδεση των μεταλλικών μερών ηλεκτρικού εξοπλισμού με το σύστημα καθοδήγησης, μπορεί να χρειαστεί να είναι της ίδιας διάστασης με το καλώδιο τάσης. Αυτό εξασφαλίζει ότι μπορούν να μεταφέρουν αποτελεσματικά ρεύματα παραβίασης και να διατηρούν την ακεραιότητα της σύνδεσης, παρέχοντας αξιόπιστη προστασία από ηλεκτρικά κινδύνους.

Μεγάλης Διάστασης Καλώδια

Για κύκλους που χρησιμοποιούν καλώδια μεγάλης διάστασης (π.χ., 3/0 AWG ή μεγαλύτερη), ο NEC απαιτεί ανάλογα μεγαλύτερα καθοδικά καλώδια. Αυτό είναι για να εξασφαλίσει ότι το σύστημα καθοδήγησης μπορεί να αντιμετωπίσει τα υψηλά ρεύματα παραβίασης που συνδέονται με κύκλους μεγάλης δυναμικότητας και να διατηρεί την ασφάλεια της ηλεκτρικής εγκατάστασης.

Ειδικές Εφαρμογές Εξοπλισμού

Κάποια είδη ευαίσθητου ή υψηλής δυναμικότητας εξοπλισμού, όπως οι φωτοβολταϊκές (PV) εγκαταστάσεις, μπορεί να απαιτούν καθοδικά καλώδια της ίδιας διάστασης με τα φασικά καλώδια. Αυτή η διάσταση είναι απαραίτητη για να εξασφαλίσει αποτελεσματική μεταφορά ρευμάτων παραβίασης και να μειώσει την αντίσταση, ενισχύοντας έτσι την ολοκληρωμένη ασφάλεια και απόδοση του εξοπλισμού και του ηλεκτρικού συστήματος.

Οι Συνέπειες Λανθασμένης Διάστασης του Καθοδικού Καλώδιου

Το καθοδικό καλώδιο σε ένα ηλεκτρικό σύστημα δεν πρέπει πάντα να ταιριάζει με τη διάσταση των ζεστών ή ουδέτερων καλωδίων, μπορεί να είναι είτε αλλάζοντας είτε μικρότερο. Όταν χρησιμοποιείται ένα μεγαλύτερο καθοδικό καλώδιο, ενώ δεν θέτει κίνδυνο για το ηλεκτρικό σύστημα, συνοδεύεται από αυξημένα έξοδα λόγω του προσθετικού υλικού που απαιτείται. Σε περιπτώσεις όπου χρειάζεται επιπλέον μήκος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα κουτί συνδέσεων για να επεκταθεί το καλώδιο χωρίς να αντιβαί