Drahtgröße und Strombelastbarkeit: So lesen Sie Strombelastbarkeitstabellen und wählen das richtige Kabel aus

Ein Wartungstechniker verkabelt einen 7,5-kW-Motor an einer Verpackungslinie neu. Der Motor verbraucht bei Volllast 15,5 A, und jemand schlägt vor, 14 AWG Kupfer zu verwenden, um Kosten zu sparen. Das funktioniert in einer sauberen, kühlen Einzelkabelstrecke, aber dieses Kabel muss 60 Meter durch ein Stahlrohr zurücklegen, das mit drei anderen unter Spannung stehenden Leitern geteilt wird, und zwar in einer Anlage, in der die Temperatur im Sommer regelmäßig über 40 °C liegt. Unter diesen Bedingungen 14 AWG ist bestenfalls marginal und je nach Isolationsklasse nicht normkonform .

Drahtgröße und Strombelastbarkeit müssen daher zusammen gelesen werden und dürfen nicht als einzelne Zahl in einem Diagramm behandelt werden. Die Stärke definiert die physikalische Größe des Leiters; Die Strombelastbarkeit definiert, wie viel Strom es in einer bestimmten Installation sicher transportieren kann. Hier erfahren Sie, wovon die Strombelastbarkeit abhängt, wie Sie Strombelastbarkeitsdiagramme lesen können, ohne sich selbst zu täuschen, und was Sie beim Kauf eines Kabels für einen echten Stromkreis angeben sollten.

Strombelastbarkeit ist eine Temperaturgrenze, keine Leitereigenschaft

Die Strombelastbarkeit ist der maximale Strom (in Ampere), den ein Leiter unter den Einsatzbedingungen kontinuierlich führen kann, ohne seinen Temperaturbereich zu überschreiten. Zwei Teile dieser Definition werden übersehen. „Kontinuierlich“ bedeutet Stunde für Stunde, nicht nur für die wenigen Sekunden eines Motorstarts. „Unter den Einsatzbedingungen“ bedeutet, dass Umgebungstemperatur, Gruppierung, Gehäuse und Abschlusswerte alle in die Antwort einfließen.

Die Physik ist einfach: Die im Leiter erzeugte Wärme ist proportional zum Quadrat des Stroms (I). ² R-Verlust). Kupfer und Aluminium vertragen diese Hitze, die sie umgebende Isolierung jedoch nicht. PVC-Isolierung ist in der Regel für 60 °C oder 75 °C, XLPE für 90 °C und Silikonkautschuk für 150 °C oder 180 °C in Spezialkabeln ausgelegt. Wenn die Isolierung ihre Nenntemperatur erreicht, hat der Leiter seine Strombelastbarkeit erreicht.

So lesen Sie ein Kabelgrößen- und Strombelastbarkeitsdiagramm

Die Drahtgrößen in Nordamerika folgen dem American Wire Gauge (AWG)-System, wobei eine kleinere Zahl einen dickeren Leiter bedeutet. Alle drei Gauge-Schritte verdoppelt oder halbiert ungefähr die Querschnittsfläche, sodass 10 AWG ungefähr die doppelte Fläche von 13 AWG hat.

Die meisten Strombelastbarkeitsdiagramme für Arbeiten in Nordamerika basieren auf der NEC-Tabelle 310.16, in der die zulässigen Strombelastbarkeiten bei drei Isolationstemperaturbereichen aufgeführt sind: 60 °C, 75 °C und 90 °C. Derselbe physische Draht erscheint dreimal, weil Die Isolierung, nicht das Kupfer, setzt die Grenze .

Die Sternchen kennzeichnen die Kleinleiterregel in NEC 240.4(D): 14 AWG ist auf ein 15-A-Überstromgerät beschränkt, 12 AWG auf 20 A und 10 AWG auf 30 A, unabhängig von der Isolationsbewertung. Ein 12 AWG-Leiter mit 90 °C-Isolierung kann laut Tabelle 30 A tragen, der Code behandelt ihn jedoch für die meisten Stromkreise immer noch als 20 A-Leiter.

Fünf Variablen, die die Strombelastbarkeit eines bestimmten Messgeräts ändern

Für jede einzelne Drahtgröße gibt es eine großzügige und eine konservative Bewertung. Der Unterschied liegt darin, wie gut der Leiter Wärme abgibt.

1. Temperaturbewertung der Isolierung

Duroplastische Isolierungen wie XLPE und Silikonkautschuk überstehen höhere Dauertemperaturen als thermoplastisches PVC und ermöglichen so einen höheren Strom bei gleichem Querschnitt. Aber auch die Anschlüsse spielen eine Rolle: Wenn die Kabelschuhe für 60 °C oder 75 °C ausgelegt sind, müssen Sie die 60 °C- oder 75 °C-Säule verwenden, auch wenn die Kabelisolierung für 90 °C ausgelegt ist. Ein Hochtemperaturkabel kann viel mehr Strom führen, aber nur, wenn jede Verbindung entlang des Stromkreises für diese Temperatur zertifiziert ist.

2. Umgebungstemperatur und Leiterbündelung

Die Strombelastbarkeitstabellen gehen von einer Umgebungstemperatur von 30 °C aus. In einem Maschinenraum bei 45 °C beginnt der Leiter bereits näher an seiner Isolationsgrenze, sodass der zulässige Strom sinkt. NEC-Korrekturfaktoren multiplizieren den Tabellenwert mit einem Faktor, der mit steigender Umgebungstemperatur kleiner wird.

Einen ähnlichen Effekt hat die Bündelung. Wenn sich vier bis sechs stromführende Leiter einen Kanal oder eine Wanne teilen, erwärmen sie sich gegenseitig und der Standardanpassungsfaktor beträgt 0,80. Bei sieben bis neun Leitern sinkt sie auf 0,70, bei zehn bis zwanzig auf 0,50. Ein Kabel, das als Zweileiter-Einspeisung die richtige Größe hat, kann in einer überfüllten Kabelführung unterdimensioniert sein.

3. Kupfer- versus Aluminiumleiter

Bei gleicher Stärke hat Aluminium etwa 61 Prozent der Leitfähigkeit von Kupfer, daher ist ein größerer Querschnitt erforderlich, um die gleiche Strombelastbarkeit zu erreichen. In der Praxis ist Aluminium etwa zwei AWG-Größen größer: 6 AWG-Aluminium hat bei 75 °C eine Nennstromstärke von 50 A, das Gleiche wie 8 AWG-Kupfer bei 75 °C. Aluminium ist leichter und oft billiger, erfordert jedoch eine Antioxidationspaste auf den Anschlüssen, für Aluminium ausgelegte Kabelschuhe und sorgfältige Beachtung der höheren Wärmeausdehnung. Die Details dahinter Vergleiche der Strombelastbarkeit von Kupfer und Aluminium gemäß NEC-Standards Erklären Sie, warum die Zwei-Größen-Größer-Regel der schnellste Weg ist, eine Nichtübereinstimmung zu erkennen.

4. Spannungsabfall bei langen Läufen

Strombelastbarkeit schützt das Kabel vor Überhitzung; Spannungsabfall schützt die Last vor Leistungseinbußen. Die üblichen empfohlenen Grenzwerte betragen 3 Prozent für einen Abzweigstromkreis und 5 Prozent für einen Abzweig plus Einspeisung zusammen. Bei einem einphasigen Stromkreis entspricht der Spannungsabfall dem Zweifachen der Einweglänge mal dem Strom mal dem Leiterwiderstand pro 1000 Fuß, dividiert durch 1000. Dreiphasige Stromkreise verwenden 1,732 statt 2. Bei langen Strecken muss der Leiter oft über die erforderliche Stromstärke hinaus dimensioniert werden. Der Zusammenhang zwischen gelieferter Spannung und Laststrom wird in unserem behandelt Überprüfung der Auswirkungen und Korrekturen von Eingangs- und Ausgangsspannungskabeln .

Ein praktisches Beispiel: Dimensionierung von Kupferdraht für eine 30-A-Last

Nehmen Sie eine 30-A-Dauerlast, die von einem 240-V-Einphasenstromkreis gespeist wird, mit einer Einwegstrecke von 40 m (ca. 131 Fuß). Vier stromführende Leiter teilen sich ein Kabelrohr, die Umgebungstemperatur beträgt 40 °C und die Kabelisolierung ist für 90 °C ausgelegt.

Beginnen Sie mit der 90°C-Spalte der Strombelastbarkeitstabelle. Ein 10-AWG-Leiter hat einen Grundnennstrom von 40 A. Die Anwendung der Umgebungskorrektur von 0,91 für 40 °C und der Anpassung von 0,80 für vier Leiter ergibt 40 × 0,91 × 0,80 = 29,1 A, was unter der Last von 30 A liegt. Ein 8-AWG-Leiter mit einer Basisnennleistung von 55 A ergibt 55 × 0,91 × 0,80 = 40,0 A, bequem über der Last.

Bei der Spannungsabfallprüfung für den 8-AWG-Leiter wird ein Widerstand von etwa 0,78 Ohm pro 1000 Fuß bei 75 °C verwendet. Der einphasige Spannungsabfall beträgt 2 × 131 × 30 × 0,78 / 1000 = 6,1 V, was 2,5 Prozent von 240 V entspricht und innerhalb der normalen 3-Prozent-Grenze liegt. Wenn die Strecke 100 m statt 40 m betragen würde, würde der Spannungsabfall etwa 6,4 Prozent erreichen, und die richtige Wahl würde sich auf 6 AWG verschieben, obwohl die Strombelastbarkeitsberechnung bereits erfolgreich war.

Auswahl von Industriekabeln: Wo die Strombelastbarkeit kompliziert wird

Bei der festen Gebäudeverkabelung sind die wichtigsten Fragen die Leitergröße, die Isolationsklasse und die Installationsmethode. Bei Anwendungen in der Industrie und bei beweglichen Geräten treten drei weitere Probleme auf: Oberschwingungen, kontinuierliche Biegung und Einschaltdauer.

VFD-Kabel: Der Strom ist keine saubere Sinuswelle

Ein Frequenzumrichter (VFD) liefert einen pulsweitenmodulierten Ausgang, der Oberwellen enthält. Oberwellen tragen zur RMS-Erwärmung des Leiters bei, selbst wenn der Grundstrom des Motors vernünftig erscheint und die schnellen Spannungsflanken die Isolierung belasten. Für Antriebsausgangskreise ist ein abgeschirmtes Kabel mit symmetrischer Erdungsanordnung die übliche Lösung, und die Strombelastbarkeit sollte einen Spielraum für die zusätzliche Erwärmung bieten. Die praktischen Anforderungen werden in unserem abgedeckt Leitfaden zu VFD-Kabelanforderungen für abgeschirmte flexible Antriebsverkabelung Es lohnt sich, sie zu überprüfen, bevor Sie eine endgültige Größe festlegen. Für eine neue Antriebsinstallation ist eine XLPE-Isolierung erforderlich Flexibles VFD-Kabel mit Kupfergeflechtschirmung kombiniert eine 90°C-Einstufung mit einer kontinuierlichen EMI-Abschirmung in einer Baugruppe.

BPYJVRP XLPE-isoliertes PVC-ummanteltes, kupfergeflochtenes, abgeschirmtes, flexibles VFD-Kabel S Als BPYJVRP XLPE-isoliertes, mit PVC ummanteltes, kupfergeflochtenes, abgeschirmtes VFD-Flexkabel in China bietet Junshuai Großhandel ... Produkt anzeigen →

Schleppkette und dauerflexible Leitungen

Die Biegelebensdauer wird durch die Verseilung, die Leitergeometrie und das Mantelmaterial bestimmt, nicht durch die Strombelastbarkeit. In der Praxis interagieren die beiden jedoch. In einer Kabelführung sind die Leiter normalerweise gebündelt und umschlossen, sodass der Faktor 0,80 für vier bis sechs Leiter oder noch schlimmer für größere Bündel auf jeden Kern angewendet werden muss. Feine Litzen, die sich gut biegen lassen, laufen bei gleichem Querschnitt etwas heißer, da Luftspalte zwischen den Litzen die effektive leitende Fläche verringern, obwohl der Unterschied gering genug ist, dass die Standard-Strombelastbarkeitstabellen weiterhin gültig sind. Die Ummantelung muss weiterhin der Umgebung standhalten, sei es PUR für Ölbeständigkeit oder TPU für Abrieb, während das Kupfer mit dem herabgesetzten Wert läuft.

Schweißkabel: Einschaltdauer verändert die Berechnung

Schweißleitungen veranschaulichen, warum „Nutzungsbedingungen“ wichtig sind. Ein Schweißkabel ist für Niederspannungs- und Hochstromanwendungen mit begrenzter Einschaltdauer ausgelegt und wird daher anhand von intermittierenden Werten und nicht anhand kontinuierlicher Strombelastbarkeit bewertet. Dank der extrafeinen Verseilung und des flexiblen Gummimantels lässt es sich leicht aufwickeln und über die Werkstattfläche ziehen. A Hochfestes Gummi-Schweißkabel Ein Kabel mit dem richtigen Querschnitt leitet den Strom des Schweißgeräts ohne Überhitzung, aber das gleiche Kabel wäre für einen 24-Stunden-Dauerstromkreis mit Nennleistung an der durchgehenden Säule keine geeignete Wahl.

YH-Lieferanten für Schweißkabel aus hochfestem Gummi, Großhandelsunternehmen - Jiangsu Jun Als YH-Lieferant und Unternehmen für Schweißkabel aus hochfestem Gummi in China bietet Junshuai Online-Großhandel für Schweißkabel aus hochfestem Gummi an. Produkt anzeigen →

Was Sie beim Kauf eines Kabels beachten sollten

Wenn Sie ein Angebot anfordern, reicht die Angabe einer Messgerätenummer allein nicht aus. Ein Lieferant muss die Isolations- und Mantelmaterialien, die Temperaturklasse, die Anzahl der stromführenden Leiter, die Umgebungstemperatur, die Installationsmethode und wissen, ob der Stromkreis kontinuierlich oder intermittierend läuft. Nur dann kann die Strombelastbarkeit anhand der korrekten Tabelle überprüft werden.

Für nach Nordamerika exportierte Geräte macht die UL-Zertifizierung die Einstufung bei der Inspektion überprüfbar. A UL-zertifiziertes nordamerikanisches Stromkabel Mit einer aufgedruckten Temperaturbewertung kann ein Elektroprüfer bestätigen, dass die Leitergröße mit dem Stromkreisschutz übereinstimmt. Für dynamische Anwendungen gilt die gleiche Logik, unabhängig davon, ob es sich bei dem Kabel um ein Schleppkettenkabel, ein Trommelkabel oder ein Flachkabel handelt: Im Datenblatt sollte die Strombelastbarkeit unter den Betriebsbedingungen angegeben werden, nicht nur der Querschnitt.

UL2586 UL-zertifizierte nordamerikanische Stromkabellieferanten, Großhandelsunternehmen – Jia Als UL2586 UL-zertifizierter nordamerikanischer Stromkabellieferant und -unternehmen in China bietet Junshuai UL-zertifiziertes nordamerikanisches Stromkabel im Großhandel an. Produkt anzeigen →

Die zuverlässige Möglichkeit, einen Stromkreis zu dimensionieren, besteht darin, von der Last aus rückwärts zu arbeiten. Lesen Sie den Volllaststrom ab, wählen Sie eine Leitergröße und einen Isolationswert aus, wenden Sie die Umgebungs- und Bündelungskorrekturen an, überprüfen Sie den Spannungsabfall über die tatsächliche Entfernung und stellen Sie sicher, dass der Überstromschutz den Regeln für kleine Leiter entspricht. Dieser Vorgang dauert weniger als zehn Minuten und vermeidet den teuren, potenziell gefährlichen Fehler Behandeln einer Messgerätzahl als aktuelle Bewertung .