ワイヤのサイズと電流容量: 電流容量チャートの読み方と適切なケーブルの選択方法

メンテナンス エンジニアが梱包ラインで 7.5 kW モーターの配線を再配線しています。モーターは全負荷時に 15.5 A を消費しますが、コストを節約するために 14 AWG の銅線を引くことを提案する人もいます。これはクリーンで涼しい単一ケーブルの配線で機能しますが、このケーブルは、夏には常に 40°C 以上になるプラント内で、他の 3 つの通電導体と共有する鋼製電線管を通って 60 メートル移動する必要があります。そうした条件下では、 14 AWG はせいぜい限界であり、絶縁定格によっては規格に準拠していません .

したがって、ワイヤのサイズと電流容量は、チャート上の単一の数値として扱うのではなく、一緒に読み取る必要があります。ゲージは導体の物理的なサイズを定義します。電流容量は、特定の設置環境で安全に流すことができる電流量を定義します。ここでは、電流容量が何に依存するか、騙されずに電流容量グラフを読む方法、実際の回路用のケーブルを購入するときに何を指定する必要があるかを説明します。

電流容量は温度限界であり、導体の特性ではありません

電流容量は、使用条件下で温度定格を超えずに導体が連続的に流すことができる最大電流（アンペア単位）です。その定義の 2 つの部分が見落とされています。 「継続的」とは、モーター始動の数秒間だけではなく、何時間も続くことを意味します。 「使用条件下」とは、周囲温度、グループ化、筐体、および終端定格がすべて回答に関与することを意味します。

物理学は単純です。導体で発生する熱は電流の 2 乗 (I) に比例します。 ² R損失）。銅とアルミニウムはその熱に耐えますが、周囲の断熱材は耐えられません。特殊なケーブルでは、PVC 絶縁の定格は通常 60 °C または 75 °C、XLPE の定格は 90 °C、シリコーン ゴムの定格は 150 °C または 180 °C です。絶縁体が定格温度に達すると、導体はその電流容量に達します。

ワイヤのサイズと電流容量の表の見方

北米のワイヤ サイズは American Wire Gauge (AWG) システムに従っており、数値が小さいほど導体が太くなります。ゲージ ステップが 3 つごとに断面積が約 2 倍または半分になるため、10AWG の面積は 13 AWG の約 2 倍になります。

北米での工事の電流容量チャートのほとんどは、NEC 表 310.16 に基づいています。この表には、60 °C、75 °C、90 °C の 3 つの絶縁温度定格における許容電流がリストされています。同じ物理ワイヤが 3 回出現するため、 銅ではなく絶縁体が限界を決める .

アスタリスクは、NEC 240.4(D) の小型導体規則を示しています。絶縁定格に関係なく、14 AWG は 15 A 過電流デバイスに制限され、12 AWG は 20 A に制限され、10 AWG は 30 A に制限されます。 90°C 絶縁の 12 AWG 導体は表ごとに 30 A を伝送できますが、コードではほとんどの回路で依然として 20 A 導体として扱われます。

特定のゲージの電流容量を変更する 5 つの変数

どの単線サイズでも、寛大な定格と控えめな定格を見つけることができます。違いは、導体がどれだけ熱を逃がすかによって決まります。

1. 絶縁温度定格

XLPE やシリコーンゴムなどの熱硬化性絶縁体は、熱可塑性 PVC よりも高い連続温度に耐えることができるため、同じ断面積でより大きな電流を流すことができます。ただし、終端も重要です。ラグの定格が 60°C または 75°C の場合、ケーブル絶縁の定格が 90°C であっても、60°C または 75°C のカラムを使用する必要があります。高温ケーブルはさらに多くの電流を流すことができますが、これは回路上のすべての接続がその温度に対して認定されている場合に限られます。

2. 周囲温度と導体の結束

電流容量表は周囲温度 30°C を想定しています。 45℃の機械室では、導体はすでに絶縁限界に近づき始めているため、許容電流は低下します。 NEC 補正係数は、周囲温度が上昇するにつれて縮小する係数をテーブル値に乗算します。

バンドルにも同様の効果があります。 4 ～ 6 個の通電導体が 1 つの導管またはトレイを共有すると、相互に加熱され、標準の調整係数は 0.80 です。導体数が 7 ～ 9 の場合は 0.70 に低下し、10 ～ 20 の場合は 0.50 に低下します。 2 芯フィーダとして適切なサイズに見えるケーブルでも、混雑したケーブル キャリア内ではサイズが小さくなる場合があります。

3. 銅導体とアルミニウム導体

同じゲージの場合、アルミニウムの導電率は銅の約 61% であるため、同じ電流容量に達するにはより大きな断面積が必要になります。実際には、アルミニウムは約 2 AWG サイズ大きくなります。75°C での 6 AWG アルミニウムの定格は 50 A で、75°C での 8AWG 銅と同じです。アルミニウムは軽量で、多くの場合安価ですが、終端に酸化防止剤ペーストを使用し、アルミニウム用に定格されたラグを使用し、高い熱膨張に注意する必要があります。背後にある詳細 NEC規格に基づく銅とアルミニウムの電流容量の比較 2 サイズ大きいルールが不一致を見つける最も早い方法である理由を説明します。

4. 長期運転時の電圧降下

電流容量はケーブルを過熱から保護します。電圧降下により、負荷の性能低下が防止されます。通常推奨される制限は、分岐回路の場合は 3%、分岐回路とフィーダの組み合わせの場合は 5% です。単相回路の場合、電圧降下は、片道の長さの 2 倍、電流の積、1000 フィートあたりの導体抵抗を 1000 で割った値に等しくなります。三相回路では、2 ではなく 1.732 が使用されます。配線が長い場合、導体は電流要件を超えてサイズを大きくする必要があることがよくあります。供給電圧と負荷電流の関係については、本書で説明しています。 入力電圧対出力電圧ケーブルの影響と修正のレビュー .

実際の例: 30 A 負荷に合わせた銅線のサイジング

片道距離 40 m (約 131 フィート) で、240 V 単相回路から給電される 30 A の連続負荷を考えます。 4 つの通電導体が 1 つの導管を共有し、周囲温度は 40°C、ケーブル絶縁の定格は 90°C です。

電流容量表の 90℃ の欄から始めます。 10 AWG 導体の基本定格は 40A です。40°C に対する 0.91 の周囲補正と 4 つの導体に対する 0.80 の調整を適用すると、40 × 0.91 × 0.80 = 29.1A となり、30 A 負荷を下回ります。基本定格 55A の 8 AWG 導体は、負荷を超えても 55 × 0.91 × 0.80 = 40.0A を供給します。

8 AWG 導体の電圧降下チェックでは、75°C で 1000 フィートあたり約 0.78 オームの抵抗を使用します。単相電圧降下は 2 × 131 × 30 × 0.78 / 1000 = 6.1 V で、これは 240 V の 2.5 パーセントであり、通常の 3 パーセント制限内です。配線が 40 m ではなく 100 m の場合、電圧降下は約 6.4 パーセントに達し、電流容量の計算がすでに合格していたとしても、正しい選択は 6 AWG に移行します。

産業用ケーブルの選択: 電流容量が複雑になる場所

建物の固定配線では、導体サイズ、絶縁定格、設置方法が重要な問題となります。産業用および移動機器のアプリケーションでは、さらに 3 つの問題、高調波、連続的な屈曲、およびデューティ サイクルが発生します。

VFD ケーブル: 電流はきれいな正弦波ではありません

可変周波数ドライブ (VFD) は、高調波を含むパルス幅変調出力を提供します。モーターの基本電流が妥当に見える場合でも、高調波により導体の RMS 加熱が増加し、高速電圧エッジによって絶縁にストレスがかかります。ドライブ出力回路の場合、対称的なグランド配置を備えたシールド ケーブルが通常の答えであり、電流容量には追加の加熱に対するマージンが含まれている必要があります。私たちのマニュアルでカバーされている実際的な要件 シールド付きフレキシブルドライブ配線の VFD ケーブル要件に関するガイド サイズを決定する前に確認する価値があります。新しいドライブの取り付けの場合は、XLPE 絶縁 銅編組シールド付き VFD フレキシブル ケーブル 90°C 定格と連続 EMI シールドを 1 つのアセンブリに組み合わせています。

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ドラッグチェーンと連続屈曲ケーブル

屈曲寿命は、電流容量ではなく、撚線、導体の形状、ジャケットの材質によって決まります。ただし、実際には2人は対話します。ケーブル キャリアでは、通常、導体は束ねられて密閉されるため、4 ～ 6 本の導体の場合は 0.80 係数、より大きな束の場合はさらに悪くなり、すべてのコアに係数を適用する必要があります。よく曲がる細い撚り線は、同じ断面でもわずかに高温になります。これは、撚り線間の空隙により有効導電面積が減少するためです。ただし、その差は十分に小さいため、標準の電流容量テーブルは引き続き有効です。銅が定格値を下げても、ジャケットは、耐油性の PUR または摩耗の TPU にかかわらず、環境に耐える必要があります。

溶接ケーブル: デューティ サイクルにより計算が変わります

溶接リードは、「使用条件」が重要である理由を示しています。溶接ケーブルは、デューティ サイクルが制限された低電圧、高電流サービス用に設計されているため、連続電流容量ではなく断続値を使用して定格されます。極細の撚り線と柔軟なゴム製ジャケットにより、簡単に巻き付けて作業現場を引きずることができます。あ 高強度ゴム溶接ケーブル 右の断面のケーブルは過熱することなく溶接機の電流を伝えますが、同じケーブルは連続支柱で定格される 24 時間連続電力回路には有効な選択ではありません。

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ケーブルを購入するときに指定するもの

見積もりを依頼する場合、ゲージ番号だけでは十分ではありません。サプライヤーは、絶縁体とジャケットの材質、温度クラス、通電導体の数、周囲温度、設置方法、回路が連続的に動作するか断続的に動作するかを知る必要があります。そうして初めて、電流容量を正しい表と照合して検証することができます。

北米に輸出される機器の場合、UL 認証により、検査時に定格を検証できるようになります。あ UL認定北米電源線 温度定格が印刷されているため、電気検査官は導体のサイズが回路保護に適合していることを確認できます。動的アプリケーションの場合、ケーブルがドラッグ チェーン タイプ、巻き取りケーブル、またはフラット ケーブルのいずれであっても、同じロジックが適用されます。データシートには、断面積だけでなく、動作条件下での電流容量を記載する必要があります。

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回路のサイズを決定する信頼性の高い方法は、負荷から逆算することです。全負荷電流を読み取り、導体サイズと絶縁定格を選択し、周囲補正と結束補正を適用し、実際の距離での電圧降下を確認し、過電流保護が小型導体の規則に適合していることを確認します。このプロセスは 10 分もかからず、高価で潜在的に危険な間違いを回避できます。 ゲージ番号を現在の定格として扱う .