تعبئة صندوق دوائر فرعية متعددة الأسلاك: القواعد المحايدة المشتركة، والأعداد الحقيقية، وخيارات الصندوق الأكثر أمانًا

توفر الدوائر الفرعية متعددة الأسلاك النحاس، وتقلل من انخفاض الجهد على المدى الطويل، وتظل شائعة في أي مكان يشترك فيه موصلان غير مؤرضين في موصل واحد محايد، ولكنها أيضًا تنشئ بعض صناديق الأجهزة الأكثر شيوعًا التي يتم حسابها بشكل خاطئ في هذا المجال. عادةً ما يتذكر الكهربائيون والمهندسون وممارسو الأعمال اليدوية الجادون قاعدة ربط مقبض القاطع في NEC 210.4(B) وقاعدة الاستمرارية المحايدة في NEC 300.13(B). من الأسهل تفويت مشكلة ملء الصندوق: لا تزال الدائرة المحايدة المشتركة تضع كل موصل معزول، وكل نير، وكل مشبك داخلي، وحزمة التأريض في نفس حساب البوصة المكعبة بموجب NEC 314.16. يوضح هذا الدليل كيفية حساب هذه المربعات بشكل صحيح، وأين تتغير العمليات الحسابية، ولماذا لا يعد الحد الأدنى القانوني للمربع خيارًا عمليًا جيدًا في كثير من الأحيان.

تشمل المراجع المفتوحة المفيدة الكود الكهربائي الوطني ، الطاقة الكهربائية ذات الطور المنفصل ، مقياس الأسلاك الأمريكي ، وIEC 60364. هذه المصادر ليست بدائل لكتاب الشفرات المعتمد، ولكنها تساعد في تفسير سبب إنشاء الدوائر المحايدة المشتركة لقيود التصميم الكهربائية والميكانيكية.

لماذا يؤدي ملء مربع MWBC إلى حدوث أخطاء في الحقل

عادة ما تبدو الدائرة الفرعية متعددة الأسلاك

A بسيطة على الورق. يمنحك كابل 12/3 الأسود والأحمر والأبيض والعاري. يهبط موصلان غير مؤرضين على قاطع ثنائي القطب أو قواطع محددة مرتبطة بالمقبض، ويتم مشاركة الموصل المؤرض، ويتم تقسيم الأحمال عبر مراحل متقابلة بحيث يحمل المحايد فقط تيار عدم التوازن. العملية الحسابية سهلة بدرجة كافية لدرجة أن العديد من القائمين على التركيب يتوقفون عن التفكير بمجرد تسوية حماية التيار الزائد والاستمرارية المحايدة.

هذا هو بالضبط الوقت الذي تحدث فيه أخطاء ملء الصندوق. لا يختفي المحايد المشترك من حساب تعبئة الصندوق. كل موصل معزول يدخل الصندوق وينتهي أو يتم ربطه بالداخل لا يزال يتم احتسابه بموجب NEC 314.16(B)(1). لا تزال موصلات التأريض تُحسب كبدل إجمالي واحد بموجب NEC 314.16(B)(5). لا تزال المشابك الداخلية تحت رقم 314.16(B)(2). لا يزال كل نير جهاز يُحتسب كبدلين للموصل بموجب 314.16(B)(4)، استنادًا إلى أكبر موصل متصل بالجهاز. يمكن للتخطيط المحايد المشترك أن يقلل من عدد الكابلات مقارنة بتشغيل دائرتين فرعيتين كاملتين بسلكين، ولكنه لا يخلق خصمًا على متطلبات البوصة المكعبة داخل الصندوق.

"يحتوي مطبخ MWBC على ستة موصلات معزولة، وبدل تأريض واحد، ومشبك داخلي واحد، ونير مزدوج واحد بالفعل 10 بدلات. في 12 AWG، يضع جدول NEC 314.16(B) هذا الصندوق عند 22.5 بوصة مكعبة قبل هامش التصنيع حتى يبدأ."

أقسام الكود التي تتحكم فعليًا في النتيجة

بالنسبة لصندوق MWBC المتوافق، يجب قراءة القواعد الكهربائية وقواعد المساحة معًا:

• NEC 210.4 (A) تعرف الدائرة الفرعية متعددة الأسلاك بأنها دائرة تحتوي على اثنين أو أكثر من الموصلات غير المؤرضة التي لها جهد كهربائي بينها وموصل مؤرض بجهد متساو بينها وبين كل موصل غير مؤرض.
• NEC 210.4 (B) يتطلب وسيلة لفصل جميع الموصلات غير المؤرضة للدائرة الفرعية متعددة الأسلاك في وقت واحد عند النقطة التي تنشأ فيها الدائرة الفرعية.
يتطلب
• NEC 300.13(B) استمرارية الموصل المؤرض على MWBC ليظل مستقلاً عن إزالة الجهاز. من الناحية العملية، هذا يعني ربط الحيادي بدلاً من استخدام الجهاز كمسار عابر.
• NEC 314.16(B)(1) تحسب كل موصل معزول ينشأ خارج الصندوق وينتهي أو يتم ربطه داخل الصندوق.
• NEC 314.16(B)(2) يضيف بدلًا واحدًا لواحد أو أكثر من المشابك الداخلية.
• NEC 314.16(B)(4) يضيف بدلين لكل مقرن جهاز بناءً على أكبر موصل متصل بذلك المقرن.
• NEC 314.16(B)(5) تحسب جميع موصلات تأريض المعدات معًا كبدل موصل واحد استنادًا إلى أكبر موصل تأريض في الصندوق.
• NEC الجدول 314.16(B) يخصص 2.00 بوصة مكعبة لـ 14 AWG، و2.25 بوصة مكعبة لـ 12 AWG، و2.50 بوصة مكعبة لـ 10 AWG.

هناك فكرة عملية مهمة هنا: غالبًا ما تفرض NEC 300.13(B) ترتيبًا محايدًا للوصلة والضفيرة يعمل على تحسين السلامة، ولكنه لا يقلل من ملء الصندوق. لا يزال الوصل يحتل صندوقًا حقيقيًا، ولا يزال بدل النير مطبقًا. إذا كان صندوق إعادة التشكيل قريبًا بالفعل من الحد الأقصى، فقد تكشف الطريقة المحايدة الأكثر أمانًا أن اختيار العلبة الأصلي كان متفائلًا للغاية.

إذا كنت بحاجة إلى مراجع مصاحبة أثناء التحقق من الأعداد، استخدم مرجع الكود NEC الخاص بالموقع ، مخطط قياس الأسلاك ، حسابات تعبئة الأجهزة ، و موصلات التأريض في صندوق التعبئة. يغطيان معًا معظم أخطاء العد التي تظهر في الوظائف المحايدة المشتركة.

جدول المقارنة: سيناريوهات صندوق MWBC الشائعة

يفترض الجدول أدناه الموصلات النحاسية وبدلات NEC Table 314.16(B) البالغة 2.25 بوصة مكعبة لـ 12 AWG و2.50 بوصة مكعبة لـ 10 AWG. تتضمن التهم بالفعل بدلات التأريض والمشابك حيث تمت الإشارة إلى ذلك.

المثال العملي 1: الأجهزة الصغيرة للمطبخ MWBC على 12 AWG

افترض أن دائرة كونترتوب المطبخ تستخدم كابل 12/3 بحيث تقوم الموصلات السوداء والحمراء بتغذية نصفي وعاء مزدوج منقسم. يدخل كابل 12/3 من اللوحة ويغادر كابل 12/3 إلى موقع الوعاء التالي. داخل الصندوق، لديك ستة موصلات معزولة تدخل من الخارج: الأسود والأحمر والأبيض من جانب الخط، بالإضافة إلى الأسود والأحمر والأبيض من جانب التحميل. جميع أسباب المعدات تعتبر بدلًا واحدًا. يتم احتساب واحد أو أكثر من المشابك الداخلية كبدل واحد. يعتبر نير الوعاء المزدوج بمثابة بدلين. يصبح المجموع 10 موصلات مكافئة قبل أن تقرر ما إذا كان جهاز آخر يشارك الصندوق.

عند 12 AWG، الحجم المطلوب هو 10 × 2.25 = 22.50 بوصة مكعبة. وهذا بالفعل يتجاوز العديد من الصناديق القديمة ذات العصابة الفردية. إذا كان التثبيت يشتمل على وعاء سلكي منقسم مع إزالة اللسان، فقد يكون الصندوق أنيقًا كهربائيًا ولكنه ضيق ميكانيكيًا. إذا تمت إضافة جهاز ثانٍ أو تغذية إضافية، فسيرتفع العدد مرة أخرى على الفور.

فكر الآن في الطريقة المحايدة الأكثر أمانًا التي تتطلبها NEC 300.13(B). لا يمكن للمحايد المشترك أن يعتمد على أطراف الوعاء من أجل الاستمرارية، لذلك عادةً ما يتم ربط الموصلات البيضاء بضفيرة بالجهاز. هذا الضفيرة التي تنشأ بالكامل داخل الصندوق لا تضيف بشكل عام تعبئة الموصل بموجب NEC 314.16(B)(1)، ولكن الوصلة لا تزال تستهلك مساحة فعلية ولا يزال نير الجهاز يعتبر بمثابة بدلين. هذا هو أحد الأماكن التي يمكن أن يكون فيها الصندوق قانونيًا على الورق ولا يزال من غير الجيد إنهاءه بشكل أنيق.

"NEC 300.13(B) يحمي المحايد المشترك من فشل الجهاز، ولكنه لا يمنحك مساحة حرة. لا يزال الوصل المحايد موجودًا في الصندوق، ولا يزال النير يحسب اثنين من البدلات تحت 314.16(B)(4)."

المثال العملي 2: غسالة الأطباق والتخلص منها MWBC

يضع التصميم الحديث الشائع

A غسالة الأطباق ووحدة التخلص من القمامة على MWBC باستخدام 12/3 أو، على المدى الأطول ومتطلبات البدء الأعلى، 10/3 من النحاس. لنفترض أن كابل 12/3 يدخل إلى صندوق التوصيل أو الفصل من اللوحة ويغادر كابل 12/3 إلى نقطة اتصال الجهاز، مع وجود أسس ومشابك داخلية. إذا تم تركيب مفتاح أو نير قطع الاتصال في نفس الصندوق، يصبح العدد ستة موصلات معزولة، وبدل تأريض واحد، وبدل مشبك واحد، وبدلين للجهاز ليصبح المجموع 10. إذا كان الصندوق يحتوي أيضًا على تغذية إضافية أو جهاز ثانٍ، فسيتم حدوث 11 أو 12 بدلًا بسرعة.

عند 12 AWG، يتطلب 11 بدلًا 24.75 بوصة مكعبة. عند 10 AWG، تتطلب هذه البدلات الـ 11 نفسها 27.50 بوصة مكعبة. هذا هو السبب وراء توقف العديد من الكهربائيين عن محاولة تشغيل صندوق الجهاز الضحل والانتقال مباشرة إلى صندوق مربع بقياس 4 بوصة أو صندوق بعمق 2-1/8 بوصة أو أي حاوية أخرى ذات حجم موثق. فرق التكلفة صغير مقارنة بتكلفة العمالة لإعادة صياغة صندوق الأجهزة الضيق بعد قطع فتحة الخزانة بالفعل وقص الموصلات.

هناك أيضًا مشكلة تتعلق بالتصنيع وهي أن الحساب البحت لا يستوعبها جيدًا. الموصلات ذات المقياس العشرة أكثر صلابة، ونهايات حمل المحرك أقل تسامحًا، ولا يقدر القائمون على تركيب الأجهزة محاربة مساحة الوصلات المكتظة. حتى عندما يمر الصندوق تقنيًا، فإن العلبة الأكبر تؤدي عادةً إلى توجيه موصل أنظف، ومخاطر أقل لتلف العزل، وعدد أقل من عمليات معاودة الاتصال.

المثال العملي 3: صندوق ورشة عمل ذو عصابتين مع MWBC وجهاز حماية

ضع في اعتبارك ورشة عمل صغيرة حيث توفر إحدى MWBC وعاءًا مزدوجًا قياسيًا ودائرة إضاءة المهام التي يتم التحكم فيها عن طريق التبديل في صندوق مكون من عصابتين. يدخل كابل واحد 12/3، ويخرج كابل واحد 12/3، والأرضيات موجودة، ويحتوي الصندوق على مشابك داخلية، ويوجد مقرنان: وعاء واحد ومفتاح واحد أو جهاز حماية. عد الموصلات بعناية. لا يزال لديك ستة موصلات معزولة من الكابلين 12/3. الأسباب تعتبر واحدة. المشابك تعتبر واحدة. يعتبر النير بمثابة أربعة بدلات موصل. المجموع هو 12 مكافئ موصل.

عند 12 AWG، هذا يعني 27.00 بوصة مكعبة. قد يمر صندوق مربع بحجم 30.3 بوصة مكعبة ولا يزال يوفر هامش عمل متواضع. غالبًا ما لا يكون صندوق العمل القديم النحيف المكون من عصابتين كذلك. إذا أصبح الجهاز عبارة عن وحدة تجميع AFCI/GFCI أكبر أو جهاز تحكم ذكي مزود بإلكترونيات أعمق، فإن الحاجة العملية لصندوق أكبر تصبح أكثر وضوحًا.

بالنسبة للقراء الذين يعملون أيضًا وفقًا للمعايير الدولية، فإن التركيبات المستندة إلى IEC لا تستخدم نفس طريقة ملء الصندوق بالبوصة المكعبة، ولكن الدرس الميكانيكي متطابق. عندما تشترك العديد من الموصلات النشطة في كابل أو غمد واحد، وعندما يجب الحفاظ على السلامة المحايدة من خلال نهايات موثوقة، فإن عمق العلبة ومساحة النهاية مهمة. بمعنى آخر، تمنحك NEC رقمًا توجيهيًا، بينما تدفعك ممارسة IEC في كثير من الأحيان إلى تصميم العلبة فعليًا. إن عقلية التثبيت الأكثر أمانًا هي نفسها في كلا النظامين.

"إذا تم تكبير حجم MWBC الذي يتم التخلص منه في غسالة الأطباق إلى 10 AWG، يصبح 11 بدلًا 27.5 بوصة مكعبة. ولهذا السبب تستمر الصناديق المربعة مقاس 4 بوصة في إنقاذ المهام التحديثية التي تبدو مقبولة في الرسم."

أخطاء العد الشائعة في الدوائر المحايدة المشتركة

• التعامل مع المحايد المشترك باعتباره استثناءً خاصًا. لا يزال يعتبر موصلًا معزولًا عندما يدخل وينتهي أو يتم ربطه في الصندوق.
• نسيان بدل المقرن. لا يزال وعاء الإرسال المزدوج الموجود على MWBC يضيف بدلتي موصل استنادًا إلى أكبر موصل متصل.
• تجاهل المشابك الداخلية. لا يزال هناك واحد أو أكثر من المشابك الداخلية تضيف بدلًا واحدًا، وهو غالبًا ما يكون الفرق بين التمرير والفشل في صندوق عصابة واحدة.
• الخلط بين أسلاك التوصيل المصنوعة وموصلات التغذية. عادة لا يتم احتساب الضفيرة التي تبدأ وتنتهي داخل الصندوق، لكن الموصلات الواردة والصادرة يتم احتسابها.
• بافتراض أن الحد الأدنى القانوني هو التثبيت الجيد. الأجهزة الكبيرة، والنحاس القوي 10 AWG، ووصلات الأسلاك المتعددة تجعل العديد من الحسابات ذات الحدود الدقيقة خيارًا سيئًا للمجال.
• التحقق من قواعد الكسارة فقط. NEC 210.4 و300.13(B) مهمان، لكنهما لا يحلان محل NEC 314.16. لا يزال من الممكن وضع ترتيب الكسارة الصحيح في صندوق صغير الحجم.

عندما تكون في شك، قم بتشغيل العد مرة أخرى في حاسبة التعبئة Box، وقارن أحجام الصندوق في دليل حجم صندوق Junction Box ، وقم بمراجعة الطريقة الأوسع خطوة بخطوة في كيفية حساب الصندوق الكهربائي ملء. تلتقط هذه الصفحات الثلاث معظم الأخطاء في مرحلة التصميم قبل أن يتم إخفاء العناصر الخام خلف الحوائط الجافة أو الخزانات.

FAQ

هل يتم حساب محايد مشترك مرة واحدة أم لا على الإطلاق في حسابات ملء المربع؟

يتم احتسابه مرة واحدة لكل موصل محايد معزول يدخل الصندوق بموجب NEC 314.16(B)(1). يستخدم MWBC واحدًا مشتركًا محايدًا كهربائيًا، لكن هذا الموصل لا يزال يشغل مساحة حقيقية في الصندوق. في 12 AWG، هذا يعني 2.25 بوصة مكعبة لكل بدل محسوب.

هل الضفائر المحايدة التي تتطلبها NEC 300.13(B) تزيد من ملء الصندوق؟

A الضفيرة المحايدة التي تنشأ وتنتهي بالكامل داخل الصندوق بشكل عام لا تضيف تعبئة موصل بموجب NEC 314.16(B)(1). ومع ذلك، لا يزال الوصل يأخذ مساحة فعلية، ولا يزال نير الجهاز يعتبر بمثابة بدلين بموجب NEC 314.16(B)(4).

ما هو عدد صناديق الأوعية الشائعة مقاس 12 AWG MWBC؟

A يصل صندوق وعاء التغذية MWBC عادةً إلى 10 موصلات مكافئة: ستة موصلات معزولة من كبلين 12/3، وبدل تأريض واحد، وبدل مشبك واحد، واثنان لمقر الجهاز. عند 2.25 بوصة مكعبة لكل منها، أي 22.50 بوصة مكعبة.

هل يمكنني وضع وعاء مقسم على MWBC في صندوق عمل قديم صغير؟

في بعض الأحيان، ولكن العديد من صناديق العمل القديمة ذات العصابة الفردية الأقدم في نطاق 18 إلى 20 بوصة مكعبة تكون صغيرة جدًا بحيث لا يمكن إعداد وعاء التغذية MWBC الحقيقي. بمجرد أن يصل العدد إلى 10 بدلات عند 12 AWG، يصبح المتطلب بالفعل 22.50 بوصة مكعبة.

لماذا تصبح 10 صناديق أجهزة AWG MWBC مشكلة بهذه السرعة؟

NEC يخصص الجدول 314.16(B) 2.50 بوصة مكعبة لكل بدل 10 AWG. لذلك يحتاج صندوق الأجهزة الذي يحتوي على 11 قطعة إلى 27.50 بوصة مكعبة، وتكون الموصلات أكثر صلابة من الناحية المادية، مما يجعل إنهاء الصناديق ذات الحد الدقيق أكثر صعوبة بكثير.

كيف يجب على مستخدمي IEC تطبيق هذه المقالة إذا كانت قواعدهم المحلية لا تستخدم جداول تعبئة مربعات NEC؟

استخدم الأرقام كتحذير تصميمي بدلاً من اختبار قانوني مباشر. لا تزال الأنظمة المستندة إلى IEC تتطلب عمقًا كافيًا ومساحة إنهاء كافية للموصلات النشطة المتعددة والاستمرارية المحايدة وأجهزة الحماية. تختلف لغة المعايير، لكن القيد المادي هو نفسه.

الخلاصة

يمكن أن تكون الدائرة الفرعية متعددة الأسلاك

A تصميمًا فعالاً وآمنًا تمامًا عندما يتم ترتيب المراحل بشكل صحيح، وتكون وسائل الفصل صحيحة، ويتم حماية الاستمرارية المحايدة. لكن لا شيء من هذه الفوائد يمحو حسابات العلبة. لا يزال يتعين على الصندوق أن يحتوي على كل موصل معدود، وكل مقرن جهاز، وبدل المشبك، وحزمة التأريض بموجب NEC 314.16.

إذا اقترب العدد من الحد القانوني، توقف عن تحسين الحد الأدنى من المواد وابدأ في تحسين التثبيت النظيف. افتح حاسبة التعبئة Box، وتحقق من حجم الموصل في Wire Gauge Chart، واختر مربعًا يمنحك الامتثال للكود وغرفة الإنهاء. هذا هو الفرق بين الدائرة التي تمر فقط والدائرة التي تظل صالحة للخدمة لسنوات.