Tamanho e ampacidade do fio: como ler gráficos de ampacidade e escolher o cabo certo

Um engenheiro de manutenção está religando um motor de 7,5 kW em uma linha de embalagem. O motor consome 15,5 A em plena carga e alguém sugere extrair cobre 14 AWG para economizar custos. Isso funciona em um trecho de cabo único limpo e fresco, mas esse cabo tem que percorrer 60 metros através de um conduíte de aço compartilhado com outros três condutores energizados, em uma planta que fica regularmente acima de 40°C no verão. Nessas condições, 14 AWG é, na melhor das hipóteses, marginal e, dependendo da classificação de isolamento, não é compatível com o código .

O tamanho do fio e a ampacidade, portanto, devem ser lidos em conjunto e não tratados como um único número em um gráfico. A bitola define o tamanho físico do condutor; a ampacidade define quanta corrente ele pode transportar com segurança em uma instalação específica. Aqui está do que depende a ampacidade, como ler gráficos de ampacidade sem se enganar e o que especificar ao comprar um cabo para um circuito real.

Ampacidade é um limite de temperatura, não uma propriedade do condutor

Ampacidade é a corrente máxima, em amperes, que um condutor pode transportar continuamente sob condições de uso sem exceder sua temperatura nominal. Duas partes dessa definição são esquecidas. "Continuamente" significa hora após hora, não apenas durante os poucos segundos de partida do motor. "Sob as condições de uso" significa temperatura ambiente, agrupamento, gabinete e classificações de terminação, todos participam da resposta.

A física é simples: o calor gerado no condutor é proporcional ao quadrado da corrente (I ² perda de R). O cobre e o alumínio toleram esse calor, mas o isolamento ao seu redor não. O isolamento de PVC é normalmente classificado para 60°C ou 75°C, XLPE 90°C e borracha de silicone para 150°C ou 180°C em cabos especializados. Quando o isolamento atinge a temperatura nominal, o condutor atingiu a sua ampacidade.

Como ler uma tabela de tamanho de fio e ampacidade

Os tamanhos dos fios na América do Norte seguem o sistema American Wire Gauge (AWG), onde um número menor significa um condutor mais grosso. Cada três passos de medição duplicam ou dividem aproximadamente a área da seção transversal, de modo que 10AWG tem aproximadamente o dobro da área de 13 AWG.

A maioria dos gráficos de ampacidade para trabalhos na América do Norte são baseados na Tabela 310.16 da NEC, que lista as ampacidades permitidas em três classificações de temperatura de isolamento: 60°C, 75°C e 90°C. O mesmo fio físico aparece três vezes porque o isolamento, e não o cobre, estabelece o limite .

Os asteriscos marcam a regra para condutores pequenos no NEC 240.4(D): 14 AWG é limitado a um dispositivo de sobrecorrente de 15 A, 12 AWG a 20 A e 10 AWG a 30 A, independentemente da classificação de isolamento. Um condutor 12 AWG com isolamento de 90°C pode transportar 30 A de acordo com a tabela, mas o código ainda o trata como um condutor de 20 A para a maioria dos circuitos.

Cinco variáveis que alteram a ampacidade de um determinado medidor

Para qualquer tamanho de fio único, você pode encontrar uma classificação generosa e outra conservadora. A diferença se resume a quão bem o condutor emite calor.

1. Classificação de temperatura de isolamento

Isolamentos termofixos, como XLPE e borracha de silicone, sobrevivem a temperaturas contínuas mais altas do que o PVC termoplástico, permitindo uma corrente mais alta para a mesma seção transversal. Mas as terminações também são importantes: se os terminais forem classificados para 60°C ou 75°C, você deverá usar a coluna de 60°C ou 75°C mesmo quando o isolamento do cabo for classificado para 90°C. Um cabo de alta temperatura pode transportar muito mais corrente, mas somente se todas as conexões ao longo do circuito forem certificadas para essa temperatura.

2. Temperatura ambiente e agrupamento de condutores

As tabelas de ampacidade assumem um ambiente de 30°C. Numa sala de máquinas a 45°C, o condutor já começa mais próximo do seu limite de isolamento, portanto a corrente permitida cai. Os fatores de correção NEC multiplicam o valor da tabela por um fator que diminui à medida que o ambiente aumenta.

O agrupamento tem um efeito semelhante. Quando quatro a seis condutores condutores de corrente compartilham um conduíte ou bandeja, eles aquecem um ao outro e o fator de ajuste padrão é 0,80. Com sete a nove condutores cai para 0,70 e com dez a vinte cai para 0,50. Um cabo que parece dimensionado corretamente como um alimentador de dois condutores pode ser subdimensionado em um porta-cabos lotado.

3. Condutores de cobre versus alumínio

Para o mesmo medidor, o alumínio tem aproximadamente 61% da condutividade do cobre, portanto é necessária uma seção transversal maior para atingir a mesma ampacidade. Na prática, o alumínio funciona cerca de dois tamanhos AWG maiores: o alumínio 6 AWG a 75°C tem classificação de 50 A, o mesmo que o cobre 8 AWG a 75°C. O alumínio é mais leve e muitas vezes mais barato, mas requer pasta antioxidante nas terminações, terminais adequados para alumínio e atenção cuidadosa à sua maior expansão térmica. Os detalhes por trás comparações de ampacidade de cobre e alumínio sob os padrões NEC explique por que a regra dos dois tamanhos maiores é a maneira mais rápida de detectar uma incompatibilidade.

4. Queda de tensão em longos períodos

A ampacidade protege o cabo contra superaquecimento; a queda de tensão protege a carga contra desempenho insatisfatório. Os limites usuais recomendados são 3% para um circuito derivado e 5% para um ramal mais alimentador combinados. Para um circuito monofásico, a queda de tensão é igual a 2 vezes o comprimento unidirecional vezes a corrente vezes a resistência do condutor por 1.000 pés, dividida por 1.000. Os circuitos trifásicos usam 1,732 em vez de 2. Quando o percurso é longo, o condutor geralmente precisa ser aumentado além do requisito de ampacidade. A relação entre a tensão fornecida e a corrente de carga é abordada em nosso revisão dos efeitos e correções do cabo de tensão de entrada versus saída .

Um exemplo prático: dimensionamento de fio de cobre para uma carga de 30 A

Considere uma carga contínua de 30 A alimentada por um circuito monofásico de 240 V, com percurso unidirecional de 40 m (cerca de 131 pés). Quatro condutores condutores de corrente compartilham um conduíte, a temperatura ambiente é de 40°C e o isolamento do cabo é classificado como 90°C.

Comece na coluna 90°C da tabela de ampacidade. Um condutor 10 AWG tem uma classificação básica de 40A. Aplicar a correção ambiente de 0,91 para 40°C e o ajuste de 0,80 para quatro condutores resulta em 40 × 0,91 × 0,80 = 29,1 A, que está abaixo da carga de 30 A. Um condutor 8 AWG, com classificação básica de 55A, fornece 55 × 0,91 × 0,80 = 40,0 A, confortavelmente acima da carga.

A verificação de queda de tensão para o condutor 8 AWG utiliza uma resistência de cerca de 0,78 ohm por 1.000 pés a 75°C. A queda de tensão monofásica é 2 × 131 × 30 × 0,78 / 1000 = 6,1 V, que é 2,5% de 240 V e está dentro do limite normal de 3%. Se o percurso fosse de 100 m em vez de 40 m, a queda de tensão atingiria cerca de 6,4%, e a escolha correta mudaria para 6 AWG, mesmo que o cálculo da ampacidade já tivesse sido aprovado.

Seleção de cabos industriais: onde a ampacidade se torna complicada

Na fiação fixa de edifícios, as questões principais são o tamanho do condutor, a classificação do isolamento e o método de instalação. Em aplicações industriais e de equipamentos móveis, aparecem mais três preocupações: harmônicos, flexão contínua e ciclo de trabalho.

Cabos VFD: a corrente não é uma onda senoidal limpa

Um inversor de frequência variável (VFD) fornece uma saída modulada por largura de pulso que contém harmônicos. Os harmônicos aumentam o aquecimento RMS do condutor mesmo quando a corrente fundamental do motor parece razoável e as bordas rápidas da tensão tensionam o isolamento. Para circuitos de saída do inversor, um cabo blindado com um arranjo de aterramento simétrico é a resposta usual, e a ampacidade deve incluir margem para o aquecimento adicional. Os requisitos práticos abordados em nosso guia para requisitos de cabo VFD para fiação de inversor flexível blindado vale a pena conferir antes de finalizar um tamanho. Para uma nova instalação de inversor, um painel isolado em XLPE Cabo flexível VFD com blindagem trançada de cobre combina uma classificação de 90°C com uma blindagem EMI contínua em um único conjunto.

BPYJVRP Isolado em XLPE revestido de cobre trançado de cobre VFD cabo flexível S Como BPYJVRP XLPE isolado PVC revestido de cobre trançado blindado VFD fornecedores de cabos flexíveis e empresa na China, Junshuai oferece atacado... Ver Produto →

Corrente de arrasto e cabos flexíveis contínuos

A vida flexível é determinada pelo encordoamento, pela geometria do condutor e pelo material da capa, e não pela ampacidade. Os dois interagem na prática, no entanto. Em um transportador de cabos, os condutores geralmente são agrupados e fechados; portanto, o fator 0,80 para quatro a seis condutores, ou pior, para feixes maiores, deve ser aplicado a cada núcleo. O encordoamento fino que flexiona bem funciona um pouco mais quente para a mesma seção transversal porque os espaços de ar entre os fios reduzem a área condutora efetiva, embora a diferença seja pequena o suficiente para que as tabelas de ampacidade padrão permaneçam válidas. A jaqueta ainda precisa sobreviver ao ambiente, seja PUR para resistência ao óleo ou TPU para abrasão, enquanto o cobre funciona com valor reduzido.

Cabos de soldagem: ciclo de trabalho altera o cálculo

Os cabos de soldagem ilustram por que as “condições de uso” são importantes. Um cabo de soldagem é projetado para serviços de baixa tensão e alta corrente com um ciclo de trabalho limitado, portanto, é classificado usando valores intermitentes em vez de ampacidade contínua. Seu fio extrafino e sua capa de borracha flexível facilitam o enrolamento e o arrasto pelo chão de fábrica. Um cabo de soldagem de borracha de alta resistência da seção transversal direita transporta a corrente do soldador sem superaquecimento, mas o mesmo cabo não seria uma escolha válida para um circuito de energia contínua de 24 horas classificado na coluna contínua.

Fornecedores de cabos de soldagem de borracha de alta resistência YH, empresa atacadista - Jiangsu Jun Como fornecedor e empresa de cabos de soldagem de borracha de alta resistência YH na China, a Junshuai oferece cabos de soldagem de borracha de alta resistência no atacado onli ... Ver Produto →

O que especificar ao comprar um cabo

Quando você solicita um orçamento, apenas o número do medidor não é suficiente. Um fornecedor precisa conhecer os materiais de isolamento e revestimento, a classe de temperatura, o número de condutores que transportam corrente, a temperatura ambiente, o método de instalação e se o circuito funciona de forma contínua ou intermitente. Só então a ampacidade pode ser verificada em relação à tabela correta.

Para equipamentos exportados para a América do Norte, a certificação UL torna a classificação verificável durante a inspeção. Um Fio de energia norte-americano com certificação UL com uma classificação de temperatura impressa permite que um inspetor elétrico confirme se o tamanho do condutor corresponde à proteção do circuito. Para aplicações dinâmicas, a mesma lógica se aplica se o cabo for do tipo corrente de arrasto, um cabo enrolador ou um cabo plano: a folha de dados deve indicar a ampacidade sob as condições de operação, e não apenas a seção transversal.

UL2586 Fornecedores de fios de energia norte-americanos certificados pela UL, empresa atacadista - Jia Como empresa e fornecedora de fios de energia norte-americanos com certificação UL2586 UL na China, a Junshuai oferece atacado de cabos de energia norte-americanos com certificação UL... Ver Produto →

A maneira confiável de dimensionar qualquer circuito é trabalhar de trás para frente a partir da carga. Leia a corrente de carga total, selecione um tamanho de condutor e uma classificação de isolamento, aplique as correções ambientais e de agrupamento, verifique a queda de tensão na distância real e verifique se a proteção contra sobrecorrente corresponde às regras para condutores pequenos. Esse processo leva menos de dez minutos e evita o erro caro e potencialmente perigoso de tratando um número de medidor como uma classificação atual .