Hướng dẫn chọn cỡ dây NEC: Tài liệu tham khảo đầy đủ về Tiêu chuẩn điện Mỹ

NEC là gì và áp dụng ở đâu?

NEC (NFPA 70) được cập nhật theo chu kỳ ba năm và được áp dụng bởi hầu hết các tiểu bang và thành phố của Mỹ. Nó điều chỉnh các lắp đặt điện dân dụng, thương mại và công nghiệp. Các cơ quan địa phương có thể sửa đổi nó, vì vậy hãy luôn xác nhận phiên bản nào do cơ quan có thẩm quyền (AHJ) của bạn thi hành. NEC không áp dụng cho thiết bị thuộc sở hữu của công ty điện, phương tiện, tàu thuyền hoặc hoạt động khai thác mỏ, vốn có các tiêu chuẩn riêng.

Hệ thống cỡ dây AWG

NEC sử dụng hệ thống American Wire Gauge (AWG), trong đó số gauge nhỏ hơn chỉ dẫn điện lớn hơn. Cỡ dây dân dụng phổ biến từ AWG 14 (2,08 mm², 15 A) đến AWG 6 (13,3 mm², 65 A). Đối với đầu vào dịch vụ và cáp nguồn, cỡ dây từ AWG 4 (21,2 mm²) đến 4/0 (107,2 mm², 230 A) và hơn nữa theo đơn vị kcmil. Mỗi cỡ AWG có diện tích mặt cắt ngang cố định, và khả năng tải dòng phụ thuộc vào cấp nhiệt độ của cách điện và điều kiện lắp đặt.

NEC Table 310.16: Định mức khả năng tải dòng

Table 310.16 là bảng khả năng tải dòng được tham chiếu nhiều nhất. Nó liệt kê khả năng tải dòng cho phép của dây đồng và nhôm có cách điện cấp 0–2000 V, với không quá ba dây dẫn dòng trong một ống dẫn hoặc cáp. Bảng có ba cột nhiệt độ: 60 °C (TW, UF), 75 °C (THW, THWN, XHHW) và 90 °C (THHN, THWN-2, XHHW-2). Hầu hết các đầu cuối dân dụng được định mức 60 °C hoặc 75 °C, vì vậy dù dùng dây 90 °C, bạn vẫn phải giảm xuống cấp nhiệt độ của đầu cuối theo NEC 110.14(C).

Sụt áp: Quy tắc 3% và 5%

NEC 210.19(A) Ghi chú Thông tin số 4 và 215.2(A) Ghi chú Thông tin số 2 khuyến nghị (nhưng không yêu cầu) rằng sụt áp không vượt quá 3% trên các mạch nhánh và 5% tổng cộng cho cáp nguồn cộng mạch nhánh. Công thức là: VD = 2 × L × I × R / 1000, trong đó L là chiều dài một chiều tính bằng feet, I là dòng điện tính bằng ampere và R là điện trở trên 1000 feet từ NEC Chương 9 Bảng 8. Đối với đồng ở 75 °C, AWG 12 có 1,93 Ω/1000 ft và AWG 10 có 1,21 Ω/1000 ft. Giữ sụt áp dưới 3% giúp ngăn chặn đèn mờ, quá nhiệt động cơ và sự cố thiết bị.

Quy tắc tải liên tục 125%

NEC 210.20(A) yêu cầu dây dẫn mạch nhánh có khả năng tải dòng không nhỏ hơn 125% tải liên tục cộng 100% tải không liên tục. Tải liên tục là tải mà dòng điện cực đại dự kiến duy trì trong 3 giờ trở lên (ví dụ: chiếu sáng thương mại, thiết bị trung tâm dữ liệu). Đối với tải liên tục 16 A, dây dẫn phải được định mức ít nhất 20 A (16 × 1,25 = 20). Hệ số 125% này cũng áp dụng cho việc chọn cỡ thiết bị bảo vệ quá dòng (OCPD) theo NEC 210.20(A).

Ví dụ thực tế: Mạch bếp 20 A, 50 ft

Một mạch ổ cắm mặt bàn bếp mang 20 A ở 120 V qua đoạn một chiều 50 feet. Bước 1 — Khả năng tải dòng: Table 310.16 ở 60 °C cho thấy AWG 12 = 25 A ≥ 20 A. Bước 2 — Sụt áp: VD = 2 × 50 × 20 × 1,93 / 1000 = 3,86 V = 3,22%. Vượt 3%, nên nâng lên AWG 10 (1,21 Ω/1000 ft): VD = 2 × 50 × 20 × 1,21 / 1000 = 2,42 V = 2,02%. Bước 3 — NEC 240.4(D) giới hạn AWG 12 với CB 20 A và AWG 10 với CB 30 A. Lựa chọn cuối cùng: AWG 10 với CB 20 A cho đoạn 50 feet.

Hệ số giảm công suất và điều chỉnh

Khi hơn ba dây dẫn dòng dùng chung một ống dẫn, khả năng tải dòng phải giảm theo NEC 310.15(C)(1): 4–6 dây dẫn = 80%, 7–9 = 70%, 10–20 = 50%. Đối với nhiệt độ môi trường trên 30 °C, áp dụng các hệ số hiệu chỉnh từ chú thích của Table 310.16. Những điều chỉnh này có thể giảm đáng kể dòng cho phép, đòi hỏi dây dẫn lớn hơn. Cột 90 °C thường được dùng làm khả năng tải dòng ban đầu cho tính toán giảm công suất, sau đó kết quả được so sánh với giới hạn đầu cuối 60 °C hoặc 75 °C.

FAQ