Elektrické vedení v Severní Americe - Electrical wiring in North America

Elektrické vedení v Severní Americe se řídí předpisy a normami pro instalaci elektroinstalace budov, které v konečném důsledku zajišťují síťovou elektřinu .

Terminologie

Ačkoliv velká část elektrikář ‚s Pole terminologie se shoduje s elektrickými předpisy , zvyklosti se mohou lišit:

• Neutrální vodič je zpětný vodič obvodu; v systémech elektroinstalace budov je neutrální vodič připojen k uzemnění pouze v jednom bodě. Severoamerické standardy uvádějí, že neutrál není přepínán ani fúzován, kromě velmi úzce definovaných okolností. Neutrál je připojen ke středovému kohoutku transformátoru energetické společnosti systému s fázovou fází nebo ke středu wye připojení vícefázového energetického systému.

Elektrické předpisy Spojených států vyžadují, aby byl neutrál připojen k zemi pouze na „servisním panelu“ a v žádném jiném bodě v elektroinstalaci budovy. Formálně se neutrál nazývá „uzemněný vodič“; od NEC z roku 2008 byly v kodexu definovány pojmy „neutrální vodič“ a „neutrální bod“, aby odpovídaly tomu, co se běžně používalo.

• Horký je jakýkoli vodič (vodič nebo jiný) spojený s elektrickým systémem, který má elektrický potenciál vzhledem k elektrickému uzemnění nebo neutrálu.
• Zem je bezpečnostní vodič s cestou s nízkou impedancí k zemi. Často se tomu říká „zemnící vodič“ nebo bezpečnostní zem. Je buď holý, nebo má zelenou izolaci.
• Noha jako v „horké noze“ označuje jeden z více horkých vodičů v elektrickém systému. Nejběžnější rezidenční a malá komerční služba v Kanadě a USA, jednofázová , s fázovou fází , 240 V, má neutrální a dvě horké ramena, vzájemně 240 V a 120 V neutrál. Nejběžnější třífázový systém bude mít tři horké nohy, 208 V navzájem a 120 V každý pro neutrál. Starší, ale stále široce používaný delta systém s vysokou končetinou používá tři fáze s 240 volty mezi fázemi pro zatížení motoru a 120 voltů pro osvětlení zátěží pomocí transformátoru se středovým odbočkem; dvě z fází jsou 120 V na neutrál. Třetí fáze, „vysoká větev“ systému (označovaná také jako „divoká větev“), má 208 V na neutrál a pro jednofázové připojení se obvykle nepoužívá, takže je výrazně zbarvená. U větších komerčních instalací je běžné třífázové napětí 277/480 V nebo 347/600 V.
• Výstup je definován NEC jako „bod v kabelovém systému, ve kterém je proud, jejichž cílem je využití zařízení“. Tato definice zahrnuje nádoby, osvětlení, motory atd. Řídí běžné spínače, ale nespotřebovávají elektřinu, a proto nejsou v tomto smyslu definovány jako zásuvky.

Elektrické předpisy a normy

National Electrical Code (NEC) stanovuje minimální přijatelné metody zapojení a materiálů pro mnoho států a obcí v USA to je sponzorován Association National Fire Protection (NFPA) a byl pravidelně revidován od roku 1897. Místní jurisdikce obvykle přijmout NEC či onak publikovaný kód a poté distribuovat dokumenty popisující, jak se místní kódy liší od publikovaných kódů. Vlády nemohou distribuovat samotný NEC z důvodu autorských práv, ačkoli části, které byly přijaty do zákona, nejsou předmětem autorských práv.

Účelem NEC je chránit osoby a majetek před riziky vyplývajícími z používání elektřiny. NEC není sám o sobě žádným elektrickým zákonem; spíše jde o vlivné dílo norem, které místní zákonodárci (např. členové městské rady, státní zákonodárci atd.) mají tendenci používat jako vodítko při vydávání místních elektrických předpisů. NFPA uvádí, že výňatky citované z Národního elektrotechnického kodexu musí obsahovat prohlášení o vyloučení odpovědnosti, které naznačuje, že výňatek není úplným a autoritativním stanoviskem NFPA a že jako konečný odkaz je třeba nahlédnout do původního dokumentu NEC.

Nová konstrukce, doplňky nebo zásadní úpravy se musí řídit příslušným kodexem dané jurisdikce, což nemusí být nutně nejnovější verze NEC. Předpisy v každé jurisdikci budou označovat, kdy je změna stávající instalace tak velká, že je nutné ji přestavět, aby vyhovovala aktuálnímu elektrickému předpisu. Obecně není nutné měnit stávající instalace, aby vyhovovaly novým kódům.

Další požadavky na kód se liší podle jurisdikce ve Spojených státech. V mnoha oblastech může například majitel domu provést domácí elektroinstalace pro budovu, kterou vlastní; to může být dokonce kompletní zapojení domu. Několik měst má přísnější pravidla a vyžaduje, aby elektrickou instalaci prováděli licencovaní elektrikáři. Práce bude zkontrolována určeným orgánem v několika fázích, než bude získáno povolení k napájení kabeláže z místního elektrického zařízení ; inspektorem může být zaměstnanec státu nebo města nebo zaměstnanec dodavatele elektřiny.

Pro elektroinstalace v Kanadě, kanadský Electrical Code je velmi podobná standardu publikoval v Kanadě podle Canadian Standards Association od roku 1927.

Konvence návrhu a instalace

U bytových elektroinstalací platí některá základní pravidla uvedená v NEC:

• Svorky pro neutrální (uzemněný) vodič obecně a pro zásuvky, zástrčky a konektory konkrétně musí mít v zásadě bílou barvu [NEC 200.9, NEC 200.10 (B)], a pokud samotná svorka není viditelná, díra vedoucí k ní musí být označena slovem „bílá“ nebo písmenem „W“. Patice žárovky Edisonovy základny (v NEC nazývané zařízení se šroubovým pouzdrem) musí mít neutrální vodič připojený k vnějšímu pouzdru šroubu [NEC 200.10 (C)]. Ve skutečné praxi je neutrální svorka stříbrná, svorky vedení a zátěže jsou mosazné nebo (zřídka) natřeny černě) a zemnící šroub je obvykle zbarven zeleně. Běžný mnemotechnický elektrikář si pamatuje, který vodič vede ke kterému terminálu je „bílý na světlo… černý na mosaz… zelený na zelený“.
• Fázový vodič v obvodu může mít jakoukoli jinou barvu než zelenou, šedou nebo bílou (ať už se jedná o plné barvy nebo pruhy). Běžné barvy jsou černý, červený, modrý, hnědý, žlutý a oranžový (delta vysoké nohy) izolovaný drát, někdy i jiné barvy. Platí specifické výjimky, jako je kabel vedený k přepínači a zpět (známý jako cestovatel), kde bílý vodič bude horkým drátem napájejícím tento spínač. Dalším důvodem je kabel používaný k napájení zásuvky pro 250 VAC spotřebiče, které nepotřebují neutrál, tam je bílá horká. V obou těchto případech by měl být bílý vodič označen jako horký, obvykle s černou páskou uvnitř spojovacích skříněk.
• Nulový vodič je identifikován šedé nebo bílé izolovaného drátu, případně s využitím pruhy nebo označení.
• U drátu lampy je žebrovaný vodič neutrální a hladký vodič horký. NEC 2008 400.22 (f) umožňuje povrchové značení rýhovanými, rýhami nebo bílými pruhy na povrchu kabelu lampy. U průhledného kabelu je horký drát měděně zbarvený a neutrál stříbrně zbarvený.
• Uzemňovací vodič obvodu může být holý nebo označený izolovaný vodič zeleného nebo zeleného se žlutými pruhy. Všechny kovové systémy v budově musí být spojeny s uzemňovacím systémem budovy, jako je voda, zemní plyn, potrubí HVAC a další.
• Větší dráty jsou obvykle dodávány pouze v černé barvě; tyto černé vodiče mohou být správně identifikovány vhodnou barvou nebo páskou.
• Veškerá kabeláž v obvodu s výjimkou vodičů, které jsou součástí zařízení nebo přípravku, musí být stejného rozměru nebo větší. Ve stejné oběžné dráze mohou být použity vodiče různých velikostí, pokud jsou všechny izolované pro maximální napětí kteréhokoli z těchto obvodů.
• Kodex stanoví pravidla pro výpočet zatížení obvodu a maximální amplitudy .
• Na zásuvkách ve vlhkých místech a na místech, kde existuje snadná cesta pro cestu poruchového proudu k zemi, je vyžadována ochrana přerušovače obvodu zemního spojení (GFCI). To zahrnuje všechny nádoby určené k údržbě povrchů kuchyňských linek), prolézané prostory na nebo pod úrovní terénu, sklepy, garáže a budovy příslušenství, koupelny, prádelny, do 6 stop od vnějšího okraje umyvadla nebo sprchového koutu jako venku. Existovaly předchozí výjimky pro chladničky, protože bezobslužné odpojení by mohlo způsobit znehodnocení potravin a pro likvidaci odpadu. Místo toho se pro chladničky a jiná semipermanentní zařízení v suterénech a vlhkých prostorách obecně používala jednoúčelová vyhrazená zásuvka, která není určena pro GFCI. Od roku 2020 NEC již tato výjimka neexistuje a pokud je vyžadováno jinak, musí mít tato zařízení ochranu GFCI. Dvouvodičové zásuvky bez uzemňovacího vodiče mohou být chráněny GFCI nebo jedním před zásuvkou a musí být označeny „No Ground Ground“ a „GFCI Protected“. Většina zásuvek GFCI umožňuje připojení a poskytuje ochranu GFCI pro připojené zásuvky. Takto chráněné nádoby nebo jističem GFCI by měly být označeny jako „GFCI protected“. (Mimo Severní Ameriku se tyto označují jako „zařízení se zbytkovým proudem “ nebo RCD.)
• K ochraně téměř všech dokončených oblastí domu, s výjimkou koupelen, je vyžadována ochrana proti přerušení oblouku (AFCI). Toto zařízení, kterým může být jistič nebo první zásuvka v obvodu, je určeno k detekci nebezpečného elektrického oblouku v zapojení odbočného obvodu i v šňůrách a zástrčkách. Zařízení AFCI je navrženo tak, aby rychle vypnulo, když detekuje potenciálně nebezpečný elektrický oblouk, který by mohl způsobit požár, ale nevypne se neškodným elektrickým obloukem jako součást normálního provozu zařízení, jako jsou motory.
• Většina obvodů má kovové komponenty propojené s uzemňovacím vodičem připojeným ke třetímu kulatému kolíku zástrčky ak kovovým krabicím a šasi přístroje.
• Pece , elektrické ohřívače vody , tepelná čerpadla , centrální klimatizační jednotky, elektrické sušičky , elektrické sporáky nebo varné desky a vestavěné mikrovlnné trouby musí být na vyhrazených okruzích.
• Tento kód poskytuje pravidla pro dimenzování elektrických skříněk pro počet vodičů a kabelových zařízení v krabici.

Výše uvedené je pouze krátký přehled a nesmí být použito jako náhrada za aktuální národní elektrotechnický předpis.

Srovnání amerických praktik s jinými zeměmi

Postupy elektrického vedení se vyvíjely paralelně v mnoha zemích na konci 19. a na počátku 20. století. V důsledku toho se národní a regionální rozdíly vyvinuly a zůstávají v platnosti. (viz National Electrical Code , elektroinstalace , elektroinstalace ve Velké Británii ). Některé z nich jsou zachovány z technických důvodů, protože bezpečnost elektroinstalačních systémů závisí nejen na kódu elektroinstalace, ale také na technických normách pro elektroinstalační zařízení, materiály a zařízení.

Uzemnění (uzemnění) distribučních obvodů je v praxi pozoruhodným rozdílem mezi elektroinstalačními systémy ve Spojených státech a v jiných oblastech. Od počátku šedesátých let minulého století vyžadovala elektroinstalace v nové konstrukci samostatný zemnící vodič používaný k propojení (elektrickému připojení) všech běžně nenosných částí elektrické instalace. Přenosná zařízení s kovovými pouzdry mají také spojovací vodič v pružném kabelu a zástrčku, která je spojuje s distribučním systémem. Zpětný vodič obvodu ( neutrál ) je také připojen k zemi pouze na vstupním panelu služby; žádná jiná připojení z neutrálu na zem nejsou povolena, na rozdíl od předpisů v některých jiných částech světa.

Obvody osvětlení a napájecí zásuvky v severoamerických systémech jsou obvykle radiální z distribučního panelu obsahujícího jističe, které chrání každý odbočovací obvod. Nejmenší jmenovitý výkon odbočky je 15 ampérů, který se používá pro zásuvky a osvětlení pro všeobecné účely. Často se používá 20 ampérových obvodů pro univerzální zásuvky a osvětlení. V bytové výstavbě jsou větvové obvody pro vyšší jmenovité hodnoty obvykle vyhrazeny pro jeden spotřebič, například pevné kuchyňské spotřebiče, elektrické sušičky prádla a klimatizace. Osvětlovací a univerzální zásuvky jsou na 120 voltů střídavého proudu, přičemž větší zařízení jsou napájena třemi vodičovými jednofázovými obvody o 240 voltech.

V komerční konstrukci se používají třífázové obvody. Obecně jsou zásuvky napájeny 120 V nebo 208 V (namísto 240 V v domě) a mohou zahrnovat speciální proudové zásuvky pro průmyslová zařízení. Osvětlení je obvykle napájeno 277 V (s výjimkou světel pro speciální použití, které používají 120 V). Zařízení lze do budovy zapojit napevno pomocí napětí 120/208 V nebo 277/480 V.

Země jako Mexiko mohou přijmout standard NFPA jako svůj národní elektrický zákon s místními dodatky podobnými těm v jurisdikcích Spojených států. Canadian Electrical Code , zatímco vyvíjely nezávisle na kódu NFPA, je podobný rozsah a záměr USA NEC, pouze s drobnými změnami v technických detailech požadavků; harmonizace kódů CEC a NEC má usnadnit volný obchod mezi oběma zeměmi.

Metody zapojení

Nekovový (NM) opláštěný kabel

Většina obvodů v moderní severoamerické domácí a lehké komerční výstavbě je zapojena kabelem s nekovovým opláštěním (NM) . Tento typ kabelu je pro danou velikost nejlevnější a je vhodný pro suché vnitřní aplikace. Označení NM XX-Y označuje typ opláštění (v tomto případě nekovového), velikost hlavních vodičů a celkový počet vodičů obvodu (kromě uzemňovacího vodiče). Například kabel NM 14-2 obsahuje tři vodiče (dva plus jedno uzemnění) o rozchodu 14, velikost obvykle používaná pro obvody chráněné při 15 ampérech. Obvody s většími proudy (například pro elektrické pece, ohřívače vody, klimatizační zařízení nebo podřízené sítě k dalším panelům obvodů) budou mít větší vodiče. Ne všechny jurisdikce USA povolují použití nekovového kabelu s pláštěm. NEC neumožňuje použití kabelu NM ve velkých, ohnivzdorných nebo výškových konstrukcích.

U kabelu typu NM je izolace vodičů pro identifikaci barevně odlišena, obvykle jeden černý, jeden bílý a holý uzemňovací vodič. National Electrical Code (NEC), upřesňuje, že černý vodič zastupují horký vodič, s výrazným napětím na uzemnění; bílý vodič představuje identifikovaný nebo neutrální vodič v blízkosti potenciálu země; a holý / zelený vodič, bezpečnostní uzemňovací vodič, který se běžně nepoužívá k přenosu proudu obvodu. Dráty mohou být znovu vybarveny, takže tato pravidla jsou obvykle vyňata. V aplikacích s 240 volty, které nevyžadují nulový vodič, může být bílý vodič použit jako druhý horký vodič, ale musí být přebarven páskou nebo jinou metodou. Čtyřvodičové kabely pro připojení flexibilního vybavení mají jako čtvrtou barvu červenou; na rozdíl od starších evropských postupů je barevné kódování flexibilních kabelů stejné jako u pevných kabelů.

V komerčních a průmyslových provozech je neuzavřený kabel NM v určitých oblastech nebo úplně zakázán (v závislosti na tom, k čemu se budova používá, a místních / státních stavebních předpisech). Proto jej téměř nikdy nepoužívají komerční dodavatelé elektřiny. Většina kabeláže je vedena do nepružného potrubí, obvykle EMT kvůli jeho ceně a životnosti. V určitých oblastech může být vyžadováno pevné provedení a navíc může být v oblastech, kde hrozí nebezpečí požáru nebo výbuchu (např. Čerpací stanice, chemické továrny, sila na obilí atd.), Nutná parotěsná šroubení. V případě vedení drátu lze použít PVC. pod zemí nebo tam, kde se bude nalévat beton. Kanál potrubí je obvykle vyroben z několika PVC potrubí zalitých v betonu. FMC nebo Flex se používá tam, kde je EMT nebo jiné nepružné potrubí nepraktické nebo na krátké vzdálenosti, známé jako „biče“, ke světlům nebo jiným zařízením. U výkonových obvodů používá barevné kódování stejné barvy jako bytová výstavba a přidává další vodiče používané pro třífázové systémy. Černá, červená a modrá se používají pro horké vodiče a bílá se používá jako neutrální vodič v obvodu 120/208 V. Hnědá, oranžová a žlutá se používají jako horké vodiče a šedá se používá jako neutrální vodič ve 277/480 V. Pro uzemnění, bez ohledu na napětí, se používá zelená (nebo holý vodič).

Pro budování elektroinstalace ve Spojených státech se používá několik dalších typů elektroinstalačních systémů; mezi ně patří vlnitý kovový pancéřovaný kabel , minerálně izolovaný kabel , jiné typy napájecího kabelu a různé typy elektrického vedení . V průmyslových aplikacích mohou být kabely uloženy v kabelových žlabech. Kabel typu TC je určen zejména pro použití v systémech žlabů. Na mokrých nebo korozivních místech a na místech s nebezpečím výbuchu platí zvláštní pravidla pro elektroinstalaci. Elektroinstalační materiály pro použití ve Spojených státech musí být obecně vyrobeny a testovány podle produktových standardů stanovených NEMA a Underwriters Laboratories (UL) a musí být opatřeny značkami schválení typu, jaké stanoví UL.

Schválené typy kabelů se mohou lišit podle jurisdikce . Ne všechny způsoby zapojení schválené v NEC jsou akceptovány ve všech oblastech Spojených států.

Typy vodičů

Těžký venkovní elektrický vodič.

Typy vodičů pro severoamerické elektroinstalace jsou definovány standardy vydanými Underwriters Laboratories , Canadian Standards Association , American Society for Testing and Materials , the National Electrical Manufacturers Association , and the Insulated Cable Engineers Association .

XHHW znamená " X LPE (který sám je zkratka pro křížové ( X ) - l napuštěné p oly e thylene ) H IGH H jíst odolné W ater-rezistentní." XHHW je označení pro konkrétní izolační materiál, teplotní charakteristiku a podmínky použití (vhodné pro mokrá místa) pro elektrický vodič a kabel .

Dráty s izolací XHHW se běžně používají v elektrických rozvodných systémech se střídavým proudem (AC) v komerčních, institucionálních a průmyslových budovách a instalacích, obvykle na úrovních napětí ( rozdíl potenciálů nebo elektromotorická síla ) v rozmezí od 110 do 600 voltů . Tento typ izolace se používá pro měděné i hliníkové vodiče, které jsou podle velikosti buď plné, nebo lankové.

Podle Underwriters Laboratories (UL) Standard 44 je izolace XHHW vhodná pro použití na suchých místech do 90 ° C (194 ° F) nebo na vlhkých místech do 75 ° C (167 ° F).

Izolace XHHW-2, která je obdobou izolace XHHW, je vhodná pro použití na suchých nebo mokrých místech do 90 ° C (194 ° F).

THWN znamená " T hermoplastic H jíst a W ater odolné N Ylon vrstvou." THWN je označení konkrétního izolačního materiálu, teplotní třídy a podmínek použití (vlhká místa) pro elektrický vodič a kabel .

THHN znamená " T hermoplastic H IGH H jíst odolné N Ylon vrstvou." THHN je označení pro konkrétní izolační materiál, teplotní charakteristiku a podmínky použití (vhodné pro suchá a vlhká místa) pro elektrický vodič a kabel.

Drát s izolací THWN nebo THHN se běžně používá v elektrických rozvodných systémech střídavého proudu v celé Severní Americe, obvykle při napěťových úrovních od 110 do 600 voltů. Tento typ izolace se používá pro měděné i hliníkové vodiče, které jsou podle velikosti buď plné, nebo lankové. Mnoho vodičů je dimenzováno jak na THWN, tak na THHN a jsou vhodné pro použití na suchých místech do 90 ° C (194 ° F) nebo na mokrých místech do 75 ° C (167 ° F).

Viz také

• Americký drátoměr
• Twist-on kabelový konektor

Reference

externí odkazy

• Příručka s technickými informacemi o vodičích a kabelech
• NEC na NFPA.org
• Shrnutí barevného kódu NEC