Capacità dei cavi, dimensioni e tipi di cavi: riferimento NEC e guida pratica

Qual è l'ampiezza minima del circuito?

La portata minima del circuito (MCA) è la capacità di trasporto di corrente minima che il cablaggio di un circuito deve avere per alimentare in sicurezza un'apparecchiatura specifica. Si tratta di un valore calcolato, non dell'amperaggio di funzionamento dell'apparecchiatura, che tiene conto dei requisiti di carico continuo, delle caratteristiche di spunto del motore e dei margini di sicurezza imposti dal codice. Negli Stati Uniti, l'articolo 440 del National Electrical Code (NEC) regola i calcoli MCA per le apparecchiature a motore come unità HVAC, compressori e sistemi di refrigerazione.

La formula NEC standard per MCA sulle apparecchiature del motocompressore è: MCA = 1,25 × (FLA motore più grande) somma di tutti gli altri carichi sul circuito . Ad esempio, un condizionatore d'aria con un compressore disegno 14A e un motore del ventilatore disegno 3A avrebbe un MCA di (1,25 × 14) 3 = 20,5 A . I conduttori di alimentazione devono essere dimensionati per trasportare almeno 20,5 A, ovvero un minimo di 12AWG in rame in condizioni standard NEC Tabella 310.12, sebbene la maggior parte degli installatori selezionerebbe 10 AWG per soddisfare anche il requisito massimo di protezione da sovracorrente sulla stessa targhetta.

L'MCA è distinto dal valore nominale di protezione massima da sovracorrente (MOCP), che stabilisce il limite massimo per le dimensioni dell'interruttore o del fusibile. Il cavo deve essere dimensionato per l'MCA; il dispositivo di sovracorrente deve essere dimensionato tra MCA e MOCP. Entrambi i valori devono essere indicati dalla norma NEC 440.4(B) sulla targhetta dell'apparecchiatura. L'uso di cavi più piccoli dell'MCA, anche se protetti da un interruttore dimensionato correttamente, costituisce una violazione del codice e un pericolo di incendio perché il conduttore non può sopportare in sicurezza il carico continuo richiesto dall'apparecchiatura.

Portata del filo per calibro: rame e alluminio

La portata – la corrente continua massima che un conduttore può trasportare senza superare la temperatura di isolamento nominale – è determinata dalla sezione del filo (AWG o kcmil), dal materiale del conduttore (rame o alluminio), dalla temperatura di isolamento e dal metodo di installazione. I valori seguenti si basano sulla Tabella NEC 310.12 per conduttori in canaline o cavi a valori di isolamento di 60°C e 75°C in un ambiente di 30°C, che sono le condizioni di installazione reali più comuni. La portata viene ridotta quando più conduttori che trasportano corrente condividono un condotto (il declassamento si applica a 4 o più conduttori), quando la temperatura ambiente supera i 30°C o quando i conduttori sono raggruppati in aria libera.

Amplificatori massimi per cavi calibro 10

Il filo di rame da 10 AWG ha una portata nominale di 30 A a 60°C e 35 A a 75°C secondo la tabella NEC 310.12. Nel cablaggio residenziale, dove la maggior parte dei dispositivi e delle terminazioni sono classificati per 60°C, il limite pratico è 30 A, motivo per cui 10 AWG sono abbinati a interruttori da 30 A per circuiti di asciugatrici elettriche, condizionatori d'aria per finestre di grandi dimensioni e circuiti derivati ​​di caricabatterie per veicoli elettrici. Il valore della colonna 75°C si applica solo quando tutte le terminazioni, i dispositivi e le apparecchiature del circuito sono classificati per 75°C, come nel caso di molte applicazioni commerciali e industriali che utilizzano interruttori e pannelli classificati per 75°C.

Ampere massimi per cavi calibro 8

Il filo di rame da 8 AWG trasporta 40 A a 60°C e 50 A a 75°C. Il valore di 60°C regolamenta le installazioni residenziali; 8 AWG è quindi il minimo per un circuito da 40 A e viene utilizzato per circuiti di grandi elettrodomestici e alcuni sottopannelli. Alla classificazione di 75°C, 8 AWG possono supportare carichi da 50 A in cablaggi commerciali dove le terminazioni a 75°C sono confermate in tutto il circuito. Si noti che il filo di alluminio da 8 AWG trasporta 40 A a 75°C: una misura pratica inferiore al rame a parità di portata, motivo per cui l'alluminio è meno comunemente utilizzato con questo calibro nei cablaggi dei circuiti derivati ​​nonostante il suo costo inferiore per piede.

Portata del rame 4 AWG

Il rame da 4 AWG ha una portata nominale di 70 A (60°C) e 85 A (75°C). Viene comunemente specificato per circuiti di alimentazione da 70 A e 80 A, alimentazioni di sottopannelli in aggiunte residenziali e circuiti derivati ​​per grandi apparecchiature da cucina commerciale. A 75°C, il rame da 4 AWG può tecnicamente supportare un carico di 85 A, anche se il coordinamento dell'interruttore generalmente arriva a 80 A come dimensione standard successiva al di sotto di 85 A.

Dimensionamento dei cavi per applicazioni di servizio e di alimentazione comuni

Quale dimensione del cavo per un interruttore da 50 A?

Richiede un circuito da 50 A Rame 6 AWG o alluminio 4 AWG al minimo. Il NEC richiede che i conduttori del circuito derivato siano dimensionati non meno della potenza nominale del dispositivo di sovracorrente per i circuiti non motori e non HVAC, quindi un interruttore da 50 A significa un cavo da 50 A. A 75°C, il rame da 8 AWG raggiunge 50 A, ma poiché la maggior parte delle prese residenziali e delle terminazioni dei pannelli hanno una temperatura nominale di 60°C, la colonna 60°C prevale e il limite di 40 A di 8 AWG è insufficiente. Utilizza rame da 6 AWG con un interruttore da 50 A per circuiti residenziali standard da 240 V come caricabatterie EV livello 2, vasche idromassaggio e cucine.

Dimensioni del cavo per servizio da 100 A

Per un ingresso o un alimentatore di servizio residenziale da 100 A, 2 AWG in rame o 1/0 AWG in alluminio è la selezione standard. A 75°C, il rame da 2 AWG trasporta 115 A: margine sufficiente sopra 100 A per il servizio. Ai conduttori di ingresso del servizio è consentito utilizzare la colonna da 75°C secondo NEC 230.42 perché le connessioni lato rete e base contatore sono classificate di conseguenza. L'opzione in rame è più compatta ma più costosa; L'alluminio è la scelta economicamente vantaggiosa per i servizi più lunghi ed è il materiale dominante per i cavi di ingresso dei servizi residenziali nel Nord America.

Filo di alluminio 1/0 per servizio da 100 Amp

L'alluminio 1/0 AWG ha una potenza nominale di 120 A a 75°C , rendendolo la dimensione del conduttore standard per applicazioni di ingresso e alimentazione di servizio residenziale da 100 A quando viene utilizzato l'alluminio. È specificato nel cavo di ingresso del servizio (tipo SEU o SER) e nei condotti dalla base del contatore al pannello principale. L'utilizzo di alluminio 1/0 per il servizio da 100 A è completamente conforme a NEC alle terminazioni a 75°C, che è standard per gli interruttori principali e le basi dei contatori. Le connessioni in alluminio di queste dimensioni richiedono un composto antiossidante su tutte le terminazioni e capicorda o connettori classificati per l'alluminio: il mancato utilizzo di hardware classificato per l'alluminio è una delle principali cause di surriscaldamento delle terminazioni dei conduttori in alluminio.

Ampacità di 1/0 Rame

Il rame 1/0 AWG trasporta 125 A a 60°C e 150 A a 75°C. Viene utilizzato per alimentatori di servizio da 125 A e 150 A, alimentazioni di sottoquadri e circuiti derivati ​​commerciali di grandi dimensioni. Il significativo intervallo di portata tra 1/0 e 3/0 rame (150 A contro 200 A a 75°C) rende queste due dimensioni la scelta standard rispettivamente per applicazioni di servizio da 150 A e 200 A.

Ampiezza del filo di rame 3/0

Il rame 3/0 AWG ha una portata nominale di 165 A (60°C) e 200 A (75°C) , rendendolo il conduttore standard per le applicazioni di ingresso di servizio residenziale e di alimentazione principale da 200 A. Un pannello principale da 200 A alimentato con un condotto di rame 3/0 dalla base del contatore è la configurazione più comune per le nuove costruzioni residenziali negli Stati Uniti. Per il servizio in alluminio da 200 A, in genere sono necessari 350 kcmil, significativamente più grandi fisicamente del rame 3/0, il che illustra il motivo per cui il rame è preferito laddove il riempimento del condotto o lo spazio di instradamento fisico sono limitati.

Ampiezza del cavo 8/4 SOOW

SOOW è un tipo di cavo di alimentazione portatile: la designazione è suddivisa in: S (grado di servizio, 600 V), O (guaina esterna resistente all'olio), O (isolamento resistente all'olio), W (resistente agli agenti atmosferici e all'acqua). Si tratta di un cavo portatile flessibile multiconduttore utilizzato per alimentazione temporanea, collegamenti di apparecchiature industriali, generatori e distribuzione di energia per palcoscenici/eventi. 8/4 SOOW significa quattro conduttori, ciascuno da 8 AWG.

La portata dei cavi flessibili è regolata dalla tabella NEC 400.5(A), che è separata dalle tabelle della portata del cablaggio fisso. I conduttori da 8 AWG in un cavo flessibile hanno una potenza nominale di 40 A per conduttore secondo la Tabella NEC 400.5(A)(1) per cavi con 4 o meno conduttori che trasportano corrente. In un cavo 8/4 SOOW utilizzato per l'alimentazione trifase (tre conduttori caldi più uno di terra), tre conduttori trasportano corrente - entro il limite di 4 conduttori - quindi la classificazione di 40 A si applica senza declassamento. Il cavo è generalmente terminato con connettori twist-lock (NEMA L14-30 o L15-50 per applicazioni comuni su generatori e palchi) e valutato per un servizio da 40 A a 600 V.

Il cavo SOOW non deve essere utilizzato come sostituto del cablaggio fisso dell'edificio. È progettato per uso portatile e temporaneo e l'articolo 400 NEC ne vieta l'uso come metodo di cablaggio permanente. Inoltre, non è idoneo all'interramento diretto o all'installazione all'interno delle pareti.

Cavo progettato per l'interramento diretto

Il cavo interrato diretto è specificatamente progettato per essere installato interrato senza canalina, a diretto contatto con il suolo. Richiede un rivestimento e un sistema di isolamento che resistano all'ingresso di umidità, agli agenti chimici del suolo, alla pressione del terreno e ai cambiamenti termici senza degradarsi per una durata di servizio di 25-40 anni. I tipi di cavi standard per interni, NM-B (Romex), THHN o SOOW, non sono progettati per l'interramento diretto e si guastano rapidamente una volta interrati.

I principali tipi di cavi interrati riconosciuti dal NEC includono:

• UF-B (cavo di alimentazione sotterraneo e di derivazione): Lo standard di sepoltura diretta residenziale. I conduttori sono isolati individualmente e incapsulati in una solida guaina in PVC che riempie gli interstizi tra i conduttori, garantendo resistenza all'umidità su tutta la sezione trasversale del cavo. L'UF-B è classificato per 60°C in condizioni di umidità e richiede una profondità di sepoltura minima di 24 pollici per l'interramento diretto o di 12 pollici se protetto da GFCI secondo la Tabella NEC 300.5.
• USE-2 (Ingresso Servizio Metropolitano): Classificato per applicazioni di sepoltura diretta e ingresso di servizio. I conduttori USE-2 sono resistenti alla luce solare e classificati per 90°C in condizioni umide o asciutte, rendendoli adatti per il cablaggio del sistema fotovoltaico e i percorsi laterali di servizio dal trasformatore di rete alla base del contatore.
• THWN-2 / XHHW-2 nel condotto: Per alimentatori sotterranei di portata maggiore, i singoli conduttori con classificazione per luoghi umidi vengono tirati attraverso un condotto in PVC Schedula 40 o Schedula 80: il condotto funge da protezione meccanica e la profondità minima di interramento del condotto nella trincea è inferiore (18 pollici per il condotto in PVC secondo la Tabella NEC 300.5) rispetto al cavo di interramento diretto.
• Cavo a vassoio classificato per interramento diretto (TC-ER): Utilizzato in applicazioni industriali e di pubblica utilità per circuiti di alimentazione e controllo multiconduttore interrati senza condotti su scale più grandi.

Indipendentemente dal tipo di cavo, le installazioni di interramento diretto dovrebbero includere un nastro di avvertenza interrato 12 pollici sopra il cavo per allertare i futuri escavatori, e tutte le giunzioni devono essere realizzate in scatole di giunzione accessibili o con kit di giunzione impermeabili riempiti di gel progettati per l'interramento diretto: i dadi per cavi standard e il nastro isolante non sono resistenti all'umidità e non funzioneranno nel sottosuolo.

Cavo montante o plenum: qual è la differenza?

Il montante e il plenum sono classi di resistenza al fuoco per cavi di comunicazione e a bassa tensione (non cavi di alimentazione elettrica) che determinano dove è possibile installare tipi di cavi specifici in base al loro comportamento in caso di incendio in un edificio. Le classificazioni esistono perché il rivestimento dei cavi e i composti isolanti, quando bruciano, possono rilasciare gas tossici e diffondere le fiamme attraverso i percorsi dell'aria dell'edificio. Il NEC (articolo 800 per le comunicazioni, articoli 770 e 820 per fibra e coassiale) e i codici di costruzione impongono specifiche classificazioni dei cavi per posizioni specifiche.

Cavo Plenum (CMP)

Un plenum è qualsiasi spazio utilizzato per la circolazione dell'aria nel sistema HVAC di un edificio, compreso lo spazio aereo sopra i controsoffitti (se utilizzati come plenum di ripresa dell'aria) e i pavimenti sopraelevati utilizzati per la distribuzione dell'aria condizionata. Cavo classificato Plenum (contrassegnato CMP per Communications Multifunction Plenum) deve soddisfare i più severi standard di resistenza al fuoco e generazione di fumo: UL910 (Steiner Tunnel test), che misura sia la propagazione della fiamma che la densità del fumo. Le guaine dei cavi Plenum sono generalmente realizzate con composti ritardanti di fiamma e a basso contenuto di fumi come l'etilene propilene fluorurato (FEP) o PVC appositamente formulato. Il cavo del plenum è richiesto dal codice in qualsiasi cavo che passa attraverso gli spazi aerei del plenum. È il livello di classificazione dei cavi più costoso.

Cavo montante (CMR)

Cavo classificato come montante (CMR) è testato secondo lo standard UL1666 (Alzata Flame Test), che valuta la capacità del cavo di resistere alla propagazione della fiamma verticalmente tra i piani: il problema critico in un pozzo, una scala o un condotto che passa attraverso i gruppi del pavimento. Il cavo montante deve essere autoestinguente e non trasportare fiamma da un piano all'altro, ma non è necessario che soddisfi i requisiti di bassa densità di fumo del cavo plenum. Il cavo montante utilizza rivestimenti standard in PVC o simili e costa meno del plenum. È appropriato per i percorsi verticali in condotti o passerelle portacavi che attraversano i pavimenti ma non entrano negli spazi aerei del plenum.

La gerarchia di sostituzione

Le regole di sostituzione della classificazione dei cavi NEC seguono una rigida gerarchia: il plenum (CMP) può sostituire il cavo montante (CMR), per uso generale (CM) o per uso limitato (CMX) in qualsiasi posizione . Il riser può sostituire il cavo per uso generale o per uso limitato. Il cavo per uso generale non può essere utilizzato negli spazi montanti o plenum. Ciò significa che un installatore può sempre utilizzare un cavo di classe superiore al posto di uno di classe inferiore, ma mai il contrario. L'implicazione pratica: un edificio cablato interamente con cavo certificato plenum è pienamente conforme alle normative ovunque, ma a un costo del materiale significativamente più elevato rispetto all'utilizzo di montanti nei vani e nel plenum solo negli spazi di trattamento dell'aria.