Kāpēc zemesvada izmērs ir mazāks nekā fāzes vada?

Apkopojuma dārguma izvēles apsvērumi

Apkopojuma dārguma izmērs nav jāsakrīt ar strāvas (fāzes vai karstās) vada izmēru. Tomēr tā mērogi jāievēro eņģērija kodekss noteiktajiem regulējumiem, piemēram, ASV Nacionālajā elektrikas kodeksā (NEC). Vairāki galvenie faktori ietekmē atbilstošu apkopojuma dārguma izmēru:

Lai arī tas nav bieža parādība, situācijās ar ilgākiem vadu posmiem vai shēmām, kurām ir svarīga impendence minimizēšana, var būt nepieciešams palielināt apkopojuma dārguma izmēru. Tas notiek tāpēc, ka garāks apkopojuma dārgums var pieredzēt nozīmīgu sprieguma pazemināšanos, kas savukārt palielina apkopojuma ceļa pretestību. Lai šo problēmu samazinātu un nodrošinātu elektroenerģijas sistēmas drošumu un uzticamību, apkopojuma dārguma izmērs var tikt pielāgots, lai to sakritinātu ar fāzes vadu.

Konkrētos elektriskos uzstādījumos inženieri var izvēlēties padarīt apkopojuma dārgumu tādu pašu izmēra kā fāzes vads, kā papildu drošības pasākumu. Šī prakse ir īpaši izplatīta kritiskajos sistēmās, kur elektriskās kļūdas var radīt smagas sekas, vai reģionos, kur vietējie elektrikas kodeksi nosaka stingrākas prasības. Lielāka izmēra apkopojuma dārguma lietošanā sistēma labāk var apstrādāt defektu strāvas, samazinot elektriskā šoka un aprīkojuma bojājumu risku.

Apkopojuma dārguma izmēra saprašana elektriskajās shēmās

Ja apkopojuma dārgums ir mazāks nekā strāvas vads

Daudzos elektriskajos uzdevumos apkopojuma (vai apkopojuma) dārgums parasti ir mazāks kalibrā salīdzinājumā ar fāzes (karstās) un neitrālās vada kalibru, un šī dizaina izvēle balstīta uz vairākiem galvenajiem faktoriem:

Katra vada veida funkcija

• Fāzes vads: Šis vads ir atbildīgs par pilnā mērā strāvas nesēju normālā shēmas darbībā. Tas piegādā elektroenerģiju savienotajiem ierīču un tehnisko līdzekļu.

• Neitrālais vads: Tas darbojas kā strāvas atgriešanas ceļš, nesot tādu pašu strāvas daudzumu kā fāzes vads atpakaļ uz enerģijas avotu.

Apkopojuma dārgums: Tā galvenā loma ir nodrošināt drošu ceļu defektu strāvām, piemēram, tās, kas rodas sašķeltās shēmas vai elektroenerģijas izplūdes laikā. Novirzot šīs neērtās strāvas, tā aizsargā aprīkojumu un aizsargā personālu no elektriskā šoka. Būtiski, apkopojuma dārgums nav iesaistīts normālā shēmas strāvas nesēja darbībā.

Strāvas nesēja prasības

Tā kā apkopojuma dārgums nes strāvu tikai defektu stāstā, tam nav jāspēj apstrādāt nepārtrauktas slodzes strāvas, tāpat kā fāzes vadam. Defektu strāvas parasti plūst ļoti īsu laiku, parasti tikai līdz pārstrāvas aizsardzības ierīcei, piemēram, šķēršņa automātam vai šķēršņa sprādzienei, triec, lai pārtrauktu shēmu. Tādējādi apkopojuma dārgumu var izmērot, lai to spētu izturēt šos īslaicīgos impulsus, neuzliesmojot. Tā dizains ļauj tai nesēt defektu strāvas tikai tik ilgi, cik vajadzīgs, lai aizsardzības ierīces atvienotu shēmu, un īsa defekta laiks samazina nozīmīgas siltuma veidošanās risku. Tas ļauj izmantot mazāku kalibru, samazinot izmaksas un materiālu patēriņu, vienlaikus nodrošinot būtiskas drošības un veiktspējas standartus. Apkopojuma dārguma pārmērīga izmēra palielināšana rastu liekas izmaksas, neiedevējot būtiskus papildu drošības labumus.

Sprieguma pazemināšanās apsvērumi

Sprieguma pazemināšanās nav galvenā rūpes punkta apkopojuma dārgumu dizainā, jo tie neatnes strāvu nepārtraukti. Turklāt apkopojuma dārgumi parasti tiek instalēti salīdzinoši īsos posmos. Šis īsais posms ļauj defektu strāvām ātri tikt novirzītām uz zemi, aktivējot šķēršņa automāta triecienu, neuzliesmojot vadi. Tādējādi var izmantot mazāku izmēra apkopojuma dārgumu, neapdraudot shēmas veiktspēku.

Kodeksa pamatotie izmērošanas standarti

Nacionālais Elektrikas Kodekss (NEC): NEC sniedz detalizētus norādījumus Tabulā 250.122, kas norāda minimālo aprīkojuma apkopojuma vadu (EGC) izmēru. Šīs prasības balstītas uz pārstrāvas aizsardzības ierīces, piemēram, šķēršņa automāta vai šķēršņa sprāzdiena, kas aizsargā shēmu, raksturojumu.

Starptautiskā Elektrotehniska Komisija (IEC): Līdzīgi NEC, IEC standarti definē minimālo apkopojuma vadu izmēru. Tomēr IEC norādījumi parasti ņem vērā faktorus, piemēram, fāzes vadu izmērus un maksimālo prognozēto defektu strāvu. Šie kodeksi nodrošina, ka apkopojuma dārgumi ir atbilstoši izmēroti - ne pārāk mazi, kas varētu izraisīt kļūdas defektu gadījumā, ne pārāk lieli, kas būtu nederīgi.

Praktiski piemēri

• 15 amperu šķēršņa automāta aizsargājamajā shēmā karstais vads parasti ir #12 AWG, un apkopojuma dārgums jābūt vismaz #14 AWG vaismetā.

• Ar 20 amperu šķēršņa automātu karstais vads ir 10 AWG, un apkopojuma dārgums jābūt vismaz #12 AWG vaismetā.

• 50 amperu šķēršņa automāta gadījumā karstais vads ir #6 AWG, un apkopojuma dārguma minimālais izmērs ir 10 AWG vaismetā.

• 100 amperu šķēršņa automāta un paneļa gadījumā, kad pakalpojumu kabeļa izmērs ir #4 AWG, apkopojuma dārgums jābūt vismaz #8 AWG vaismetā.

• 200 amperu pakalpojumam, karstie vadi ir vismaz #3/0 AWG, un apkopojuma dārgums jābūt #4 AWG.

• Shēmas ar ļoti lielu šķēršņa automātu, piemēram, 600 amperu, prasa apkopojuma dārgumus, kas proporcionali izmēroti, lai varētu apstrādāt potenciālas defektu strāvas.

Lai arī apkopojuma dārgums parasti ir mazāks nekā fāzes vads, ir izņēmumi.

Ja apkopojuma dārguma izmērs sakrīt ar strāvas vada izmēru

Ir konkrētas situācijas, kad apkopojuma dārguma izmērs jāsakrīt ar strāvas vada izmēru:

Saite vadu

Ja apkopojuma dārgumi tiek izmantoti saites nolūkos, piemēram, elektriskā aprīkojuma metāllienes savienojumam ar apkopojuma sistēmu, tiem var būt jābūt tādam pašam izmēram kā strāvas vads. Tas nodrošina, ka tiem efektīvi var nesēt defektu strāvas un uzturēt saites savienojuma integritāti, nodrošinot uzticamu aizsardzību pret elektriskiem haosiem.

Lielie kalibru vadi

Shēmām, kas izmanto lielus kalibru vados (piemēram, 3/0 AWG vai lielākus), NEC prasa proporcionāli lielākus apkopojuma dārgumus. Tas ir, lai nodrošinātu, ka apkopojuma sistēma var apstrādāt augstās defektu strāvas, kas saistītas ar liela kapacitātes shēmām, un uzturētu elektroenerģijas uzstādījuma drošumu.

Speciālu aprīkojumu lietošana

Dažas jūtīgas vai liela kapacitātes ierīces, piemēram, fotovoltaiskie (PV) uzstādījumi, var prasīt apkopojuma dārgumus, kas sakrīt ar fāzes vādu. Šāds izmērs ir nepieciešams, lai nodrošinātu efektīvu defektu strāvas plūsmu un minimizētu impedanci, tādējādi palielinot veseluma drošumu un veiktspēju.

Nepareiza apkopojuma dārguma izmēra sekas

Elektroenerģijas sistēmā apkopojuma dārgums nemēdz vienmēr sakrīt ar karsta vai neitrālā vada izmēru; tas var būt gan nedaudz lielāks, gan mazāks. Kad tiek izmantots lielāks apkopojuma dārgums, tam nav riska elektroenerģijas sistēmai, bet tas rada papildu izmaksas, jo nepieciešama vairāk materiāla. Situācijās, kad nepieciešama papildu garums, var izmantot savienojuma korobu, lai pagarinātu vadi bez apkopojuma sistēmas integritātes kompromitēšanas.

Patiesībā lielāks apkopojuma dārgums piedāvā vairākas priekšrocības un var būt īpaši noderīgs dažās situācijās. Ar savu zemāko pretestību, lielākie vadi efektīvi samazina sprieguma pazemināšanos, nodrošinot stabilitāti elektroenerģijas savienojumā. Šis aspekts kļūst īpaši svarīgs sistēmās, kas prasa augstu strāvas nesēja kapacitāti. Samazinot sprieguma zudumu, lielāks apkopojuma dārgums palīdz uzturēt pastāvīgu elektroenerģijas veiktspēju, palielinot sistēmas kopējo drošumu un uzticamību.

Otrādi, izmantojot pārāk mazu apkopojuma dārgumu, var rasties nopietnas problēmas. Mazi vadi ir ar augstāku elektrisku pretestību, kas var traucēt šķēršņa automāta magnētiskā trieciena mehānismai pareizi darboties. Tas nozīmē, ka šķēršņa automāts var nebūt triecis tik ātri, cik tas vajadzētu defektu gadījumā, ļaujot potenciāli bīstamām strāvas daudzumam plūst caur sistēmu. Turklāt mazāki apkopojuma dārgumi var nebūt spējīgi apstrādāt pārāk lielas defektu strāvas, izraisot uzliesmošanos. Ekstrēmās situācijās šī uzliesmošanā var izraisīt vada sadalīšanos, radot nozīmīgu ugunsgrēku risku un apdraudot gan īpašumu, gan cilvēku dzīvības.

Lai nodrošinātu elektroenerģijas sistēmas drošumu un optimālo veiktspēju, ir būtiski izmantot atbilstoša izmēra apkopojuma dārgumu. Piemēram, standarta 100 amperu pakalpojumā ar 150 pēdu gājienu parasti tiek ieteikts 8 AWG (American Wire Gauge) apkopojuma dārgums. Šo izmērošanas norādījumu ievērošana palīdz aizsargāt pret elektriskiem haosiem un nodrošina, ka apkopojuma sistēma efektīvi darbojas, nodrošinot uzticamu aizsardzību defektu gadījumā.