Исключение заземляющих проводов из расчетов заполнения кабелепроводов — одно из самых распространенных нарушений норм, допускаемых электриками. Каждый инспектор это отмечал. Каждый опытный электрик видел, как это происходит. И все же Национальный электротехнический кодекс (NEC) четко гласит: заземляющие проводники оборудования ДОЛЖНЫ учитываться при расчете заполнения.
В этом руководстве представлены все необходимые таблицы заполнения ПВХ-труб, а также основные правила NEC, которые превращают простой поиск в таблице в установку, соответствующую нормам.
Сколько проводов можно проложить в ПВХ-трубе?
Максимальное количество проводов в ПВХ-трубе зависит от трех факторов: диаметра трубы, сечения провода и типа трубы. В наиболее распространенном случае — провод 12 AWG THHN/THWN в ПВХ-трубе сечением 1/2 дюйма (Schedule 40) — ограничение составляет 8 проводников.
В главе 9, таблице 1, NEC устанавливает предельные значения заполнения:
- 1 проводник: максимальное заполнение 53%.
- 2 проводника: максимальное заполнение 31%.
- 3 и более проводников: максимальное заполнение 40%.
Эти проценты относятся к общей внутренней площади поперечного сечения трубы. Для большинства установок с тремя и более проводами действует правило 40%.
В таблицах ниже указано максимальное количество проводников для распространенных сечений проводов и размеров труб. Эти цифры предполагают, что все проводники одного типа (THHN/THWN) – для проводников разных типов требуется ручной расчет.
Таблица заполнения ПВХ-труб – Schedule 40
ПВХ-трубы Schedule 40 являются стандартом для большинства электромонтажных работ. В следующей таблице показано максимальное количество проводников в соответствии с таблицей C10 Национального электротехнического кодекса (NEC):
| Размер кабелепровода | 14 AWG | 12 AWG | 10 AWG | 8 AWG | 6 AWG | 4 AWG |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 / 2 " | 11 | 8 | 5 | 2 | 1 | 1 |
| 3 / 4 " | 21 | 15 | 9 | 5 | 3 | 2 |
| 1 " | 34 | 25 | 15 | 8 | 6 | 4 |
| 1-1 / 4 ″ | 60 | 43 | 26 | 15 | 10 | 7 |
| 1-1 / 2 ″ | 82 | 59 | 36 | 20 | 14 | 9 |
| 2 " | 135 | 98 | 60 | 34 | 24 | 15 |
Эти значения относятся к проводникам THHN, THWN и THWN-2 — все три имеют одинаковое поперечное сечение. Значения заполнения NEC для этих типов проводников остались неизменными с редакции 2017 года.
Для проводов сечением более 4 AWG или труб диаметром более 2 дюймов обратитесь непосредственно к таблице C10 стандарта NEC.
Что такое правило 40% заполнения и зачем оно существует?
Правило 40% заполнения существует по двум практическим причинам: рассеивание тепла и протяжка проволоки.
Когда по проводам протекает ток, они выделяют тепло. Воздушное пространство вокруг проводов позволяет этому теплу рассеиваться. Если заполнить кабельный канал на 100%, провода перегреются, изоляция разрушится, и возрастет риск возгорания.
Вторая причина — механическая. Протягивание проводов через трубу создает трение. При высоком проценте заполнения провода застревают друг в друге и в стенках трубы. Ограничение в 40% гарантирует, что проводники можно будет проложить без повреждения изоляции.
Различные проценты заполнения для разного количества проводников отражают эту реальность:
| Количество проводников | Максимальное заполнение | аргументация |
|---|---|---|
| 1 | 53%. | Одиночный проводник может быть расположен по центру, контакт минимальный. |
| 2 | 31%. | Два проводника создают больше точек трения. |
| 3+ | 40%. | Для образования спирали из нескольких проводников необходимо пространство. |
Я рекомендую рассматривать 40% как верхний предел, а не как целевой показатель. Стандарты NEC это допускают, но это не значит, что нужно проектировать с учетом этого значения. Прокладка проводов при 40% заполнении через любой участок, кроме прямой линии без изгибов, становится сложной, а иногда и невозможной.
Учитываются ли заземляющие провода при расчете заполнения кабельных каналов?
Да. Всегда. Без исключений.
В стандарте NEC четко указано: «Заземляющие или уравнивающие сопротивление проводники оборудования, если они установлены, должны учитываться при расчете заполнения кабелепровода или трубки». Это относится как к оголенным, так и к изолированным заземляющим проводникам.
Для оголённых проводников используйте таблицу 8 главы 9 NEC для определения площадей поперечного сечения. Для изолированных заземляющих проводников используйте таблицу 5 — ту же таблицу, что и для проводников цепи.
Это правило застает многих электриков врасплох. Предположение о том, что заземляющие провода «на самом деле не считаются», приводит к одному из наиболее часто выявляемых нарушений норм во время проверок.
Вот как это повлияет на реальную электроустановку. Рассмотрим бытовую цепь на 20 ампер:
- 3 провода THHN сечением 12 AWG (фаза, нейтраль, коммутируемая фаза)
- 1 x 10 AWG оголённый заземляющий провод
Многие электрики, взглянув на таблицу заполнения, увидев «максимум 8 проводов для 12 AWG в трубе диаметром 1/2 дюйма», предположат, что всё в порядке. Но площадь заземляющего провода 10 AWG составляет всего 0.0066 квадратных дюймов. Этот заземляющий провод необходимо учитывать.
Расчет:
- 3 x 12 AWG THHN = 3 x 0.0133 = 0.0399 кв. дюймов
- 1 x 10 AWG без изоляции = 0.0066 кв. дюйма
- Общая площадь = 0.0465 кв. дюймов
- Внутренняя площадь профиля 1/2″ Schedule 40 составляет 0.285 кв. дюйма.
- Процент заполнения = 0.0465 / 0.285 = 16.3%
Этот конкретный пример проходит проверку без проблем. Но если добавить к тому же кабелепроводу еще несколько цепей, не считая заземляющих проводов, проверка не пройдена.
Форма 40 или форма 80: какую из них следует использовать?
По умолчанию используется Приложение 40, если только в NEC специально не требуется Приложение 80.
Оба типа труб имеют одинаковый внешний диаметр, что означает взаимозаменяемость фитингов. Разница заключается в толщине стенок. Трубы Schedule 80 имеют более толстые стенки (0.179 дюйма против 0.133 дюйма у трубы диаметром 1 дюйм), что означает меньший внутренний диаметр и меньшее количество проводов.
| Размер сделки | Форма 40. Внутренняя площадь (кв. дюймы) | Форма 80. Внутренняя площадь (кв. дюймы) | Сокращение мощности |
|---|---|---|---|
| 1 / 2 " | 0.285 | 0.217 | На 24% меньше проводов |
| 3 / 4 " | 0.508 | 0.409 | На 19% меньше проводов |
| 1 " | 0.832 | 0.688 | На 17% меньше проводов |
| 1-1 / 4 ″ | 1.453 | 1.237 | На 15% меньше проводов |
| 1-1 / 2 ″ | 1.986 | 1.711 | На 14% меньше проводов |
| 2 " | 3.291 | 2.874 | На 13% меньше проводов |
ПВХ-трубы Schedule 80 стоят на 20-50% дороже, чем Schedule 40, в зависимости от производителя. Вы переплачиваете за более толстые стенки, которые на самом деле снижают пропускную способность провода.
В соответствии с требованиями NEC, в местах, где кабельный канал «подвержен физическому повреждению», необходимо использовать раздел 80. Обычно это означает:
- В коммерческих/промышленных условиях открытые участки проходят на глубине менее 8 футов.
- Участки с интенсивным движением транспорта
- Наружные инсталляции на уровне земли
Для прокладки кабелей внутри стен, над потолками или в других защищенных местах правильным выбором является кабель Schedule 40. Использование кабеля Schedule 80 с избыточными характеристиками приводит к нерациональному расходованию средств и снижению пропускной способности кабеля без каких-либо преимуществ.
Что представляет собой исключение для кабелепроводов, предусматривающее заполнение на 60%?
Трубопроводные патрубки длиной 24 дюйма или менее можно заполнять на 60% вместо 40%.
В NEC указано: «В местах установки трубных или кабельных патрубков максимальной длиной не более 24 дюймов между коробками, шкафами и аналогичными корпусами допускается заполнение этих патрубков до 60% от их общей площади поперечного сечения».
В Национальном электротехническом кодексе 2023 года была уточнена важная деталь.Указанная длина в 24 дюйма не включает в себя длину соединителей. Это только длина корпуса кабелепровода.
Это исключение существует потому, что короткие участки не создают таких же трудностей при прокладке проводов, как длинные. На больших расстояниях не возникает трения, и рассеивание тепла менее критично на таких коротких отрезках.
Практическое применение включает в себя:
- Соединения между панелями в электрощитовых
- Выступы от напольных коробок
- Короткие соединения между распределительными коробками
Используйте это исключение обдуманно, а не как способ втиснуть еще один провод. Заполнение на 60% по-прежнему является максимальным, а втискивание проводников в разъемы затрудняет подключение.
Необходимо ли снижать допустимую токовую нагрузку для многопроводных соединений?
Да, и это требование затрагивает многих электриков, которые сосредотачиваются только на расчетах заполнения.
Если в кабелепроводе находится более трех проводников, несущих ток, то допустимая токовая нагрузка каждого проводника должна быть уменьшена в соответствии с NEC 310.15(B)(3)(a):
| Количество токопроводящих проводников | Регулировка токовой нагрузки |
|---|---|
| 4-6 | 80% от номинальной токовой нагрузки |
| 7-9 | 70% от номинальной токовой нагрузки |
| 10-20 | 50% от номинальной токовой нагрузки |
| 21-30 | 45% от номинальной токовой нагрузки |
Ключевая фраза — «токонесущие проводники». Заземляющие проводники оборудования НЕ учитываются при расчете снижения номинальной мощности — хотя они учитываются при расчете заполнения. Нейтральные проводники, по которым протекает только несимметричный ток, также не учитываются.
Это приводит к распространенной ошибке. Электрик рассчитывает заполнение кабелепровода, проверяет соответствие правилу 40% и устанавливает проводники. Но поскольку 10 цепей используют один и тот же кабелепровод, каждый провод может пропускать только 50% от своей номинальной токовой нагрузки. Монтаж соответствует требованиям к заполнению, но нарушает требования к токовой нагрузке.
При прокладке кабелей высокой плотности необходимо проверить как заполняемость, так и допустимую токовую нагрузку, прежде чем выбирать сечения проводников и кабелей.
Как пошагово рассчитать заполнение кабелепровода
При работе с проволокой разного диаметра или необходимости ручной проверки заполнения используйте следующий метод расчета:
Шаг 1: Найдите участки проводников.
Для изолированных проводников используйте главу 9, таблицу 5 Национального электротехнического кодекса (NEC). Типичные значения THHN/THWN:
| Размер провода | Площадь (кв. Дюйм) |
|---|---|
| 14 AWG | 0.0097 |
| 12 AWG | 0.0133 |
| 10 AWG | 0.0211 |
| 8 AWG | 0.0366 |
| 6 AWG | 0.0507 |
| 4 AWG | 0.0824 |
Шаг 2: Определите внутреннее пространство кабелепровода.
Для определения размеров кабелепроводов используйте таблицу 4 главы 9 Свода электротехнических норм и правил США (NEC):
| Размер сделки | Форма 40 (кв. дюйм) | Форма 80 (кв. дюйм) |
|---|---|---|
| 1 / 2 " | 0.285 | 0.217 |
| 3 / 4 " | 0.508 | 0.409 |
| 1 " | 0.832 | 0.688 |
| 1-1 / 4 ″ | 1.453 | 1.237 |
| 1-1 / 2 ″ | 1.986 | 1.711 |
| 2 " | 3.291 | 2.874 |
Шаг 3: Рассчитайте процент заполнения.
Процент заполнения = (Общая площадь проводника / Внутренняя площадь кабелепровода) x 100
Шаг 4: Сравните с пределами, установленными стандартом NEC.
При наличии трех и более проводников результат должен составлять 40% или менее (60% для штуцеров).
Пример расчета:
Монтаж 4 проводов THHN 10 AWG + 2 проводов THHN 12 AWG + 1 провода заземления 10 AWG в ПВХ-трубу Schedule 40 диаметром 3/4 дюйма:
- 4 x 10 AWG THHN = 4 x 0.0211 = 0.0844 кв. дюймов
- 2 x 12 AWG THHN = 2 x 0.0133 = 0.0266 кв. дюймов
- 1 x 10 AWG без изоляции = 0.0066 кв. дюйма
- Общая площадь проводника = 0.1176 кв. дюймов
- Внутренняя площадь профиля 3/4″ Schedule 40 составляет 0.508 кв. дюйма.
- Процент заполнения = 0.1176 / 0.508 = 23.1%
Данная установка соответствует требованиям NEC к заполнению.
Распространенные ошибки при заполнении кабельных каналов, из-за которых проверка не пройдена.
Помимо проблемы с заземляющим проводом, рассмотренной ранее, к провалу проверок приводят и другие ошибки:
Использование ПВХ для водопроводных коммуникаций вместо ПВХ для электромонтажных работ. Обозначения в сантехнических таблицах (таблица 40, таблица 80) совпадают с обозначениями электромонтажных труб, однако ПВХ-трубы для сантехники не предназначены для электромонтажных работ. Внутренние размеры также немного отличаются. Используйте только ПВХ-трубы, изготовленные и сертифицированные для электромонтажных работ.
Забыли о снижении допустимой токовой нагрузки. Как указано выше, соответствие требованиям по заполнению не равно соответствию требованиям по пропускной способности. Проверьте оба требования.
Слишком много поворотов. В соответствии с требованиями NEC, общий угол изгиба между точками протяжки не должен превышать 360 градусов (что эквивалентно четырем изгибам на 90 градусов). Превышение этого значения делает протяжку проводов практически невозможной, а даже приближение к пределу при высоком проценте заполнения создает серьезные трудности при монтаже.
Заполняем до предела. То, что вы МОЖЕТЕ заполнить кабель на 40%, не означает, что вы должны это делать. Опытные электрики стремятся заполнить кабель на 60-70% от максимально допустимого уровня (фактический уровень заполнения составляет 24-28%). Это оставляет место для будущих дополнений и значительно упрощает прокладку проводов.
Трубопровод, заполненный на 25%, легко прокладывается. Тот же самый трубопровод, заполненный на 38%, становится проблемой – технически соответствует требованиям, но на практике – невыносимо прокладывается. Оставьте себе запас.
Готовы спланировать установку?
Существует несколько онлайн-калькуляторов, которые могут проверить ваши расчеты заполнения кабелепровода:
- Калькулятор заполнения трубопровода Southwire
- Калькулятор кабельного телевидения Nassau National
- Калькулятор заполнения трубопровода Belden
При сложных установках со смешанными типами проводников, несколькими кабельными трассами или нестандартными требованиями к прокладке следует проконсультироваться с лицензированным инженером-электриком, чтобы убедиться в соблюдении требований к заполнению и допустимой токовой нагрузке по всей системе.