Заполнение многопроводной ответвительной коробки: правила общей нейтрали, реальный подсчет и более безопасный выбор коробки

Многопроводные ответвленные цепи экономят медь, уменьшают падение напряжения на длинных участках и остаются обычным явлением везде, где два незаземленных проводника делят одну нейтраль, но они также создают некоторые из наиболее часто неправильно учитываемых коробок устройств в полевых условиях. Электрики, инженеры и серьезные мастера-любители обычно помнят правило соединения выключателя и ручки в NEC 210.4(B) и правило непрерывности нейтрали в NEC 300.13(B). Проблему заполнения коробки легче не заметить: в схеме с общей нейтралью каждый изолированный проводник, каждое ярмо, каждый внутренний зажим и пучок заземления по-прежнему рассчитываются в одних и тех же кубических дюймах согласно NEC 314.16. В этом руководстве показано, как правильно подсчитывать эти коробки, где меняется математика и почему установленный законом минимальный размер коробки часто не является хорошим практическим выбором.

Полезные открытые ссылки включают Национальный электротехнический кодекс , электроэнергия с расщепленной фазой, Американский калибр проводов и IEC 60364. Эти источники не заменяют принятую кодовую книгу, но помогают объяснить, почему схемы с общей нейтралью создают как электрические, так и механические ограничения при проектировании.

Почему при заполнении поля MWBC возникают ошибки в полях

Многопроводная ответвленная схема

A на бумаге обычно выглядит простой. Кабель 12/3 дает черный, красный, белый и голый цвет. Два незаземленных проводника приземляются на двухполюсный выключатель или идентифицированные выключатели с рукояткой, заземленный проводник является общим, а нагрузки распределяются по противоположным фазам, поэтому нейтраль проводит только ток дисбаланса. Арифметика настолько проста, что многие монтажники перестают думать, как только защита от сверхтока и непрерывность нейтрали установлены.

Именно в этот момент случаются ошибки при заполнении поля. Общая нейтральность не исчезает из расчета заполнения поля. Каждый изолированный проводник, который входит в коробку и заделывается или сращивается внутри, по-прежнему подпадает под действие NEC 314.16(B)(1). Заземляющие проводники по-прежнему считаются одним общим допуском согласно NEC 314.16(B)(5). Внутренние зажимы по-прежнему учитываются в соответствии со статьей 314.16(B)(2). Каждое ярмо устройства по-прежнему считается допуском на два проводника в соответствии со статьей 314.16(B)(4) в зависимости от наибольшего проводника, подключенного к устройству. Схема с общей нейтралью может уменьшить количество кабелей по сравнению с прокладкой двух полных двухпроводных ответвлений, но она не дает скидки на требования к кубическим дюймам внутри коробки.

"Кухонный MWBC с шестью изолированными проводниками, одним припуском на заземление, одним внутренним зажимом и одним дуплексным ярмом - это уже 10 припусков. Для 12 AWG таблица NEC 314.16(B) дает размер этой коробки в 22,5 кубических дюйма даже без запаса на качество изготовления. начинается.»

Секции кода, которые фактически контролируют результат

Для коробки MWBC, соответствующей требованиям, правила электрооборудования и правила размещения необходимо читать вместе:

• NEC 210.4(A) определяет многопроводную ответвленную цепь как цепь с двумя или более незаземленными проводниками, между которыми имеется напряжение, и заземленным проводником с равным напряжением между ним и каждым незаземленным проводником.
• NEC 210.4(B) требует наличия средств для одновременного отключения всех незаземленных проводников многопроводной ответвленной цепи в точке начала ответвленной цепи.
• NEC 300.13(B) требует, чтобы непрерывность заземленного проводника на MWBC оставалась независимой от снятия устройства. На практике это означает подключение нейтрали вместо использования устройства в качестве проходного пути.
• NEC 314.16(B)(1) подсчитывает каждый изолированный проводник, который начинается вне коробки и заканчивается или сращивается внутри коробки.
• NEC 314.16(B)(2) добавляет один припуск для одного или нескольких внутренних зажимов.
• NEC 314.16(B)(4) добавляет два допуска для каждого ярма устройства в зависимости от самого большого проводника, подключенного к этому ярму.
• NEC 314.16(B)(5) считает все заземляющие проводники оборудования вместе как один допуск на основе наибольшего заземляющего проводника в коробке.
• NEC В таблице 314.16(B) указано 2,00 кубических дюймов для 14 AWG, 2,25 кубических дюймов для 12 AWG и 2,50 кубических дюймов для 10 AWG.

Здесь можно сделать важный практический вывод: NEC 300.13(B) часто требует использования нейтрального соединения и пигтейла, что повышает безопасность, но не уменьшает заполнение коробки. Соединение по-прежнему занимает реальную коробку, и припуск на ярмо по-прежнему применяется. Если переделываемый корпус уже был близок к пределу, более безопасный нейтральный метод может показать, что первоначальный выбор корпуса был слишком оптимистичным.

Если вам нужны сопутствующие ссылки при проверке подсчетов, используйте ссылку на код NEC на сайте , Таблица размеров проводов, Расчеты заполнения устройства и Заземляющие проводники в заполнении коробки. Вместе они охватывают большинство ошибок подсчета, возникающих на нейтральных для всех работах.

Сравнительная таблица: распространенные сценарии использования коробок MWBC

В таблице ниже указаны медные проводники и допуски по таблице NEC 314.16(B) в размере 2,25 кубических дюймов для 12 AWG и 2,50 кубических дюймов для 10 AWG. В подсчеты уже включены допуски на заземление и зажимы, где это указано.

Проработанный пример 1: кухонная мелкая бытовая техника MWBC на 12 AWG

Предположим, что в цепи кухонной столешницы используется кабель 12/3, поэтому черный и красный проводники питают две половины разделенной дуплексной розетки. Один кабель 12/3 входит в панель, а другой кабель 12/3 выходит к следующей розетке. Внутри коробки имеется шесть изолированных проводников, входящих снаружи: черный, красный и белый со стороны линии, а также черный, красный и белый со стороны нагрузки. Все площадки для оборудования учитываются как одна надбавка. Один или несколько внутренних зажимов считаются одним припуском. Двойное ярмо розетки считается как два припуска. В общей сложности вы получите 10 эквивалентов проводников еще до того, как вы решите, будет ли другое устройство использовать эту же коробку.

Для 12 AWG требуемый объем составляет 10 x 2,25 = 22,50 кубических дюймов. Это уже выходит за рамки многих старых одноблочных коробок для модернизации. Если установка включает в себя розетку с разделенным проводом и снятыми контактами, коробка может быть элегантной с электрической точки зрения, но тесной с механической точки зрения. При добавлении второго устройства или дополнительного проходного устройства счетчик немедленно снова увеличивается.

Теперь рассмотрим более безопасный нейтральный метод, требуемый стандартом NEC 300.13(B). Непрерывность общей нейтрали не может зависеть от клемм розетки, поэтому белые проводники обычно подключаются к устройству с помощью косички. Этот пигтейл, полностью расположенный внутри коробки, обычно не добавляет заполнения проводника согласно NEC 314.16(B)(1), но соединение по-прежнему занимает физическое пространство, а ярмо устройства по-прежнему считается двумя припусками. Это одно из мест, где ящик может быть законным на бумаге, но его аккуратное завершение все равно неприятно.

"NEC 300.13(B) защищает общую нейтраль от сбоя устройства, но не дает свободного места. Соединение нейтрали по-прежнему находится в коробке, а ярмо по-прежнему учитывает два допуска согласно 314.16(B)(4)."

Проработанный пример 2: посудомоечная машина и утилизация MWBC

В стандартной современной планировке

A посудомоечная машина и мусоропровод размещаются на MWBC с использованием меди 12/3 или, при более длинных пробегах и более высоких пусковых требованиях, 10/3 меди. Предположим, что один кабель 12/3 входит в распределительную или разъединительную коробку от панели, а один кабель 12/3 выходит к точке подключения устройства при наличии заземления и внутренних зажимов. Если в одной коробке установлен выключатель или разъединительная скоба, то насчитывается шесть изолированных проводников, один допуск на заземление, один допуск на зажим и два допуска на устройства, всего 10. Если в коробке также имеется дополнительный проходной контакт или второе устройство, 11 или 12 допусков выполняются быстро.

При 12 AWG для 11 припусков требуется 24,75 кубических дюймов. При 10 AWG для тех же 11 припусков требуется 27,50 кубических дюймов. Вот почему многие электрики перестают пытаться заставить работать неглубокую коробку для устройства и сразу переходят к квадратной коробке размером 4 дюйма и глубиной 2-1/8 дюйма или другому корпусу с документально подтвержденным объемом. Разница в стоимости невелика по сравнению с трудозатратами на переработку герметичной коробки прибора после того, как проем шкафа уже прорезан и проводники обрезаны.

Существует также проблема качества изготовления, которую чистая арифметика не решает должным образом. Проводники десятиметрового сечения более жесткие, клеммы нагрузки двигателя менее щадящие, а установщики бытовой техники не любят бороться с перегруженным пространством соединения. Даже если коробка технически соответствует требованиям, корпус большего размера обычно приводит к более чистой прокладке проводников, меньшему риску повреждения изоляции и меньшему количеству обратных вызовов.

Проработанный пример 3: двухместная мастерская с MWBC и защитным устройством

Рассмотрим небольшую мастерскую, где один MWBC поставляет стандартную дуплексную розетку и схему рабочего освещения с переключателем в двухместной коробке. Входит один кабель 12/3, выходит один кабель 12/3, заземление имеется, коробка имеет внутренние зажимы, имеется два ярма: одна розетка и один выключатель или защитное устройство. Внимательно посчитайте проводники. У вас все еще есть шесть изолированных проводников от двух кабелей 12/3. Основания считаются за одно. Зажимы считаются за один. Два ярма считаются за четыре припуска проводника. Всего получается 12 эквивалентов проводников.

.

При 12 AWG это означает 27,00 кубических дюймов. Квадратная коробка объемом 30,3 кубических дюйма может пройти мимо и при этом обеспечить скромный рабочий запас. Тощая двухместная старая рабочая коробка часто этого не делает. Если устройство станет более крупным комбинированным блоком AFCI/GFCI или интеллектуальным устройством управления с более глубокой электроникой, практическая необходимость в более крупном блоке станет еще более очевидной.

Для читателей, которые также работают по международным стандартам: в установках на основе IEC не используется тот же метод заполнения коробки в кубических дюймах, но механический урок идентичен. Когда несколько активных проводников используют один кабель или оболочку и когда целостность нейтрали должна поддерживаться за счет надежных заделок, глубина корпуса и пространство под заделку имеют значение. Другими словами, NEC дает вам предписывающий номер, в то время как практика IEC чаще всего подталкивает вас к физическому проектированию корпуса. Принцип безопасного установщика в обеих системах одинаков.

«Если размер MWBC для посудомоечной машины увеличивается до 10 AWG, 11 припусков становятся 27,5 кубических дюймов. Вот почему 4-дюймовые квадратные коробки продолжают спасать работы по модернизации, которые на эскизе выглядели приемлемыми».

Распространенные ошибки подсчета в цепях с общей нейтралью

• Общая нейтраль рассматривается как особое исключение. Она по-прежнему считается изолированным проводником, когда она входит и заканчивается или сращивается в коробке.
• Без учета припуска на ярмо. Дуплексная розетка на MWBC по-прежнему добавляет два припуска на проводники в зависимости от наибольшего подключенного проводника.
• Игнорирование внутренних зажимов. Один или несколько внутренних зажимов по-прежнему добавляют один допуск, который часто является разницей между пройденным и неудовлетворительным результатом в одноместной коробке.
• Питательные выводы с питающими проводниками. Пигтейл, который начинается и заканчивается внутри коробки, обычно не учитывается, но входящие и исходящие проводники учитываются.
• Предполагая, что установленный законом минимум является хорошей установкой. Большие устройства, жесткая медь 10 AWG и несколько соединений проводных гаек делают выполнение расчетов точных пределов плохим выбором в полевых условиях.
• Проверка только правил прерывания. NEC 210.4 и 300.13(B) имеют значение, но они не заменяют NEC 314.16. Правильное расположение выключателя все равно может оказаться в коробке меньшего размера.

Если у вас есть сомнения, запустите подсчет еще раз с помощью калькулятора заполнения коробки , сравните объемы коробок в Руководстве по определению размеров распределительной коробки и просмотрите более широкий пошаговый метод в Как рассчитать электрическую коробку Заполните. На этих трех страницах выявляются большинство ошибок на этапе проектирования, прежде чем черновая работа скроется за гипсокартоном или шкафами.

FAQ

Учитывается ли общая нейтраль один раз или не учитывается вообще при заполнении поля?

Засчитывается один раз для каждого изолированного нейтрального проводника, входящего в коробку согласно NEC 314.16(B)(1). В MWBC электрически используется одна общая нейтраль, но этот проводник по-прежнему занимает реальное пространство в коробке. Для 12 AWG это означает 2,25 кубических дюймов на каждый подсчитанный припуск.

Увеличивают ли заполнение коробки нейтральные пигтейлы, требуемые стандартом NEC 300.13(B)?

Нейтральный провод

A, который начинается и заканчивается полностью внутри коробки, обычно не добавляет проводящего заполнения согласно NEC 314.16(B)(1). Однако соединение по-прежнему занимает физическое пространство, а ярмо устройства по-прежнему считается двумя допусками согласно NEC 314.16(B)(4).

Каково обычное количество розеток MWBC 12 AWG?

Проходная розетка MWBC

A обычно рассчитана на 10 эквивалентов проводников: шесть изолированных проводников от двух кабелей 12/3, один припуск на заземление, один припуск на зажим и два для ярма устройства. По 2,25 кубических дюйма каждый, это 22,50 кубических дюймов.

Можно ли разместить разделенную розетку на MWBC в небольшой старой рабочей коробке?

Иногда многие старые одноместные старые рабочие коробки объемом от 18 до 20 кубических дюймов слишком малы для настоящей проходной установки розеток MWBC. Как только счет достигнет 10 допусков при 12 AWG, потребность составит уже 22,50 кубических дюймов.

Почему коробки для приборов MWBC 10 AWG так быстро становятся проблемой?

NEC В таблице 314.16(B) каждому допуску 10 AWG присвоено 2,50 кубических дюймов. Таким образом, для коробки с 11 припусками требуется 27,50 кубических дюймов, а проводники физически более жесткие, что значительно затрудняет чистое подключение коробок с точными ограничениями.

Как пользователи IEC должны применять эту статью, если их местные правила не используют таблицы заполнения блоков NEC?

Используйте цифры в качестве предупреждения о конструкции, а не в качестве прямой юридической проверки. Системы на базе IEC по-прежнему требуют достаточной глубины корпуса и места для подключения нескольких активных проводников, обеспечения непрерывности нейтрали и защитных устройств. Язык стандартов отличается, но физические ограничения одни и те же.

Итог

Многопроводная ответвленная схема

A может представлять собой эффективную и совершенно безопасную конструкцию, если фазы расположены правильно, средства разъединения правильные и непрерывность нейтрали защищена. Но ни одно из этих преимуществ не стирает математику корпуса. В коробке по-прежнему должны находиться все подсчитанные проводники, все ярмы устройства, зажимы и заземляющий пучок согласно NEC 314.16.

.

Если значение приближается к допустимому пределу, прекратите оптимизацию с использованием минимального количества материала и начните оптимизацию для чистой установки. Откройте калькулятор заполнения коробки , проверьте размер проводника в таблице размеров проводов и выберите коробку, которая обеспечивает соответствие нормам и пространство для подключения. В этом разница между схемой, которая просто проходит, и схемой, которая остается исправной в течение многих лет.