Berekening van de grootte van de aarddraad: hoe u aardgeleiders op de juiste maat kunt maken

A 400 A feeder with 500 kcmil copper phase conductors is ready for inspection. The installer used a 6 AWG equipment grounding conductor. The inspector checks the overcurrent device rating and asks for the calculation. The correct minimum copper size from NEC Table 250.122 is 3 AWG, and because the phase conductors were upsized for voltage drop, the grounding conductor may need to be larger still. This is where a rekenmachine voor de maat van de aardedraad verdient zijn plaats: het moet de geldende regel toepassen, de basisgrootte weergeven en de aanpassingen markeren.

Het korte antwoord: bepaal eerst de aardgeleider van de apparatuur op basis van de classificatie van het overstroombeveiligingsapparaat en pas vervolgens het geleidermateriaal, parallelle leidingen en eventuele verhogingen van de fasegeleiders aan. Een rekenmachine is alleen nuttig als hij deze stappen blootlegt, in plaats van ze achter een enkel getal te verbergen.

Wat een gronddraadmaatcalculator eigenlijk zou moeten doen

Een betrouwbare rekenmachine is een beslissingshulpmiddel, geen orakel. Voor een typische laagspanningsvoeding moet worden gevraagd naar de classificatie van het overstroomapparaat, het materiaal van de aardgeleider, de code-editie en of het circuit parallelle kabelgoten gebruikt. Het zou dan een minimumgrootte en een korte lijst met controles moeten retourneren.

Die output is van belang omdat de maat van de aardgeleider niet hetzelfde is als de maat van de fasegeleider. Fasegeleiders worden geselecteerd op capaciteit en spanningsval; de aardgeleider van de apparatuur is geselecteerd om foutstroom veilig te geleiden totdat het overstroomapparaat de fout opheft. Een rekenmachine die alleen om de belastingsstroom vraagt, beantwoordt de verkeerde vraag.

Nuttige invoer is onder meer:

• Overstroomapparaatwaardering en uitschakelcurve, niet alleen de belastingsstroom.
• Aardgeleider van koper of aluminium, omdat de minimale afmetingen verschillen.
• Code-editie en installatietype, zoals feeder, vertakt circuit, service of afzonderlijk afgeleid systeem.
• Of fasegeleiders parallel zijn geschakeld in meerdere kabelgoten.
• Of fasegeleiders zijn vergroot tot boven de minimale capaciteitsgrootte.

De kernregel: begin met het overstroomapparaat

Volgens NEC 250.122 wordt de aardgeleider van de apparatuur voor een voedings- of vertakkingscircuit over het algemeen gedimensioneerd ten opzichte van de nominale waarde van het overstroomapparaat vóór het circuit. Gangbare koperformaten zijn 14 AWG bij 15 A, 12 AWG bij 20 A, 8 AWG bij 100 A, 6 AWG bij 200 A en 3 AWG bij 400 A. De tabel is de basislijn.

Andere standaarden gebruiken een andere logica. IEC 60364 en BS 7671 beginnen vaak met het dwarsdoorsnedeoppervlak van de lijngeleider en passen een verhouding of een adiabatische controle toe. Daarom moet een rekenmachine aangeven welke code hij volgt. Een nummer zonder codereferentie is geen ontwerpresultaat; het is een gok met een decimaalteken.

Van brekerwaarde tot geleidergrootte: een uitgewerkt voorbeeld

Neem een driefasige voeding van 400 A met koperen fasegeleiders en 75°C-aansluitingen. De basiskoper-EGC uit tabel 250.122 is 3 AWG. Als hetzelfde circuit aluminium zou gebruiken, zou de basisgrootte 1 AWG zijn. Als de fasegeleiders zouden worden vergroot van 500 kcmil naar 600 kcmil voor spanningsval, kan NEC 250.122(B) vereisen dat de EGC proportioneel wordt verhoogd. De rekenmachine moet deze voorwaarde markeren en niet stilletjes 3 AWG retourneren.

Het onderstaande diagram laat zien waarom het resultaat niet lineair is. Een circuit van 100 A kan 8 AWG-koper gebruiken, terwijl een circuit van 1000 A 2/0 AWG-koper kan gebruiken. De sprong weerspiegelt de foutstroom en de reinigingsprestaties, niet een eenvoudige verhouding tussen ampère en draaddikte.

De staafhoogtes zijn illustratief. Het praktische punt is dat de grootte van de aardgeleider is gekoppeld aan het beveiligingsapparaat en het foutpad, dus een rekenmachine moet de codebasis en aanpassingsvlaggen naast het resultaat weergeven.

Waar rekenmachines fout gaan: materiaal, temperatuur en installatie

Materiaal is de eerste veel voorkomende fout. Aluminium aardgeleiders zijn in veel installaties toegestaan, maar ze vereisen grotere afmetingen dan koper voor dezelfde overstroomwaarde. Ze hebben ook connectoren op aluminiumlijst en corrosiebescherming nodig. Een rekenmachine die een kopermaat retourneert en het materiaalveld leeg laat, is niet af.

Met koper beklede stalen draad voor aarding Met koper beklede stalen aardingsdraad combineert een stalen kern met koper voor flexibele, duurzame aardingskabels waarbij de kosten en sterkte van koper van belang zijn. Bekijk Product →

Temperatuur- en kortsluitvastheid vormen de tweede kloof. De tabel geeft een minimumgrootte voor het verhelpen van fouten, maar bewijst niet dat de geleider een hoge beschikbare foutstroom gedurende de hersteltijd kan overleven. Voor een adiabatische controle waarbij gebruik wordt gemaakt van het geleidermateriaal, de temperatuurlimieten en de vrijgavetijd van het beveiligingsapparaat kan een grotere geleider nodig zijn. Dit is vooral relevant in de buurt van grote transformatoren en in industriële systemen met hoge foutenergie.

Zeer zuivere koperen aardingsdraad Zeer zuivere koperen aardingsgeleider biedt flexibele routering, corrosieweerstand en lage aardingsweerstand; verkrijgbaar in hardgetrokken, zachtgetrokken of vertind koper. Bekijk Product →

Installatiemethode is de derde opening. Parallelle fasegeleiders in afzonderlijke kabelgoten vereisen doorgaans een aardgeleider van volledige grootte in elke kabelgoot onder NEC 250.122(F). Een rekenmachine die een parallelle feeder als één groot circuit behandelt, kan het totale benodigde koper onderschatten. Directe ingraving, kabelgoot- en kabelgootinstallaties hebben ook invloed op de connectorkeuze en corrosiebescherming.

Aanpasbare aardingsbusbar voor elektrische apparatuur Aardingsrail biedt een eenvoudig te installeren verbinding met lage weerstand voor hoog- en laagspanningsapparatuur; maat, materiaal en beugel kunnen worden aangepast. Bekijk Product →

Wanneer de berekende maat tussen standaardproducten valt, kiest u de eerstvolgende grotere beschikbare geleider. Voor met koper beklede staaldraad, koperdraad en koperen staaf dient u de compatibiliteit van het dwarsdoorsnedeoppervlak, het materiaal en de aansluiting te bevestigen.

Een praktische dimensioneringsworkflow

Gebruik de rekenmachine als een gestructureerde controle, niet als een zwarte doos. Een praktische workflow ziet er als volgt uit:

1. Identificeer het circuit, het overstroomapparaat en de betreffende code-editie; noteer de apparaatbeoordeling en de opruimtijd, indien beschikbaar.
2. Zoek de maat van de basisaardgeleider uit de codetabel met behulp van de overstroomsterkte van het apparaat en het geleidermateriaal.
3. Controleer of de fasegeleiders zijn vergroot tot boven de minimale capaciteitsgrootte. Pas dan de proportionele verhogingsregel toe.
4. Controleer parallelle loopbanen. Als het circuit parallel is geschakeld, controleer dan of elke kabelgoot een aardgeleider van volledige grootte nodig heeft.
5. Voer een kortsluitvastheidscontrole uit voor locaties met hoge foutstroom. Vergroot de grootte als de tafelgrootte de foutenergie niet kan weerstaan.
6. Zorg ervoor dat de geleider past bij de vermelde connectoren, klemmen en aansluitingen. Bevestig materiaalcompatibiliteit en corrosiebescherming.
7. Documenteer de invoer, codereferenties, het resultaat en de aanpassingen op de ontwerptekening of het inspectierecord.

Voor de geleider- en aansluitzijde van het ontwerp, bekijk de beschikbare aardgeleiders en het matchen aardingsstaafconnectoren voordat de stuklijst wordt vrijgegeven.

Het resultaat lezen: wat de uitvoer u moet vertellen

Een goede rekenmachine-uitvoer bestaat uit drie delen: de minimale codegrootte, de geldende regel en de aanpassingsvlaggen. Als het resultaat "3 AWG koper" zegt zonder het 400 A-apparaat, de NEC-tabel, de parallelle run-status en de controle op de opwaardering te vermelden, heeft de ontwerper nog werk aan de winkel. Hetzelfde getal kan in de ene installatie correct zijn en in een andere installatie fout.

Let op het verschil tussen een minimummaat en een geselecteerde maat. De minimale grootte is de codevloer. De geselecteerde maat kan groter zijn vanwege kortsluitvastheid, spanningsvalcoördinatie, toekomstige belasting of voorraadbeschikbaarheid. Dat is normaal. Wat niet normaal is, is het kiezen van een kleinere geleider omdat deze op een connector past of omdat de rekenmachine standaard het verkeerde materiaal heeft gebruikt.

Controleer ook de eenheden en het draadmetersysteem. AWG-groottes worden kleiner naarmate het aantal groter wordt, terwijl kcmil-groottes groter worden naarmate het aantal groter wordt. Een rekenmachine die 3 AWG en 3 kcmil mengt, is geen afrondingsprobleem; het is een veiligheidsprobleem. Bevestig het resultaat in dezelfde eenheden die op de tekening en de inkooporder zijn gebruikt.

Laatste afhaalmaaltijd

Gebruik een rekenmachine voor de maat van de aarddraad om de codecontrole te organiseren, niet om deze te vervangen. Begin met de classificatie van het overstroomapparaat, bevestig het materiaal van de geleider, pas de regels voor opwaardering en parallelle werking toe en controleer de kortsluitbestendigheid waar de foutenergie hoog is. Controleer vervolgens of de geselecteerde geleider, connector en afsluiting compatibel en gedocumenteerd zijn. Dat proces verandert een eenvoudig rekenresultaat in een aardingsontwerp dat zonder verrassingen kan worden geïnspecteerd, geïnstalleerd en onderhouden.