Электропроводка в Северной Америке
Электромонтажные работы |
---|
Практика электромонтажа по регионам или странам |
Регулирование электроустановок |
Кабели и аксессуары |
Устройства коммутации и защиты |
Электропроводка в Северной Америке соответствует нормам и стандартам, действующим в месте установки. Он также предназначен для обеспечения правильной работы, а также зависит от истории и традиций установки на месте.
США Национальный электротехнический кодекс применим во многих регионах США, где его приняли власти штата, округа или местные органы власти. Что касается электропроводки в Канаде, Канадский электротехнический кодекс является очень похожим стандартом, опубликованным в Канаде Канадской ассоциацией стандартов .
Терминология
[ редактировать ]Хотя большая часть электрика полевой терминологии совпадает с терминологией электротехнических норм , ее использование может различаться:
- Нейтральный провод является обратным проводником цепи; в системах электропроводки зданий нейтральный провод соединяется с заземлением только в одной точке. Североамериканские стандарты гласят, что нейтраль не переключается и не предохраняется, за исключением очень узко определенных обстоятельств. энергокомпании Нейтраль подключается к центральному отводу трансформатора в двухфазной системе или к центру звездного соединения в многофазной энергосистеме .
- Электротехнические нормы США требуют, чтобы нейтраль была подключена к земле только на «сервисной панели» и ни в какой другой точке электропроводки здания. Формально нейтраль называется «заземленным проводником»; начиная с NEC 2008 года, термины «нейтральный проводник» и «нейтральная точка» были определены в Кодексе в соответствии с общепринятым использованием. [1]
- Горячим является любой линейный или нейтральный проводник (провод или иной провод), подключенный к электрической системе, которая имеет электрический потенциал относительно электрического заземления или линии к нейтрали.
- Заземление представляет собой защитный проводник с низким импедансом на землю. Его часто называют «заземляющим проводом» или защитным заземлением. Он либо голый, либо имеет зеленую изоляцию. [1]
- Нога , как и «горячая нога», относится к одному из нескольких горячих проводников в электрической системе. Самая распространенная система жилых и небольших коммерческих помещений в Канаде и США, однофазная , 240 В, имеет нейтраль и две горячие ветви, по 240 В друг к другу и по 120 В каждая к нейтрали. Самая распространенная трехфазная система будет иметь три «горячих» ветви: 208 В друг к другу и по 120 В к нейтрали. В более старой, но все еще широко используемой системе «треугольник» с высоким плечом используются три фазы с линейным напряжением 240 В для нагрузки двигателя и 120 В для осветительных нагрузок с использованием трансформатора с центральным отводом; две фазы повернуты на 120 В к нейтрали. Третья фаза, «высокая ветвь» системы (также называемая «дикой ветвью»), имеет напряжение 208 В до нейтрали и обычно не используется для однофазных соединений, поэтому имеет особый цвет. Для более крупных коммерческих установок обычно используется трехфазное напряжение 277/480 В или 347/600 В. [ нужна ссылка ]
- Розетка . определяется NEC как «точка в системе электропроводки, в которой ток подается на используемое оборудование» [1] В это определение входят розетки, освещение, двигатели и т. д. Обычные выключатели управляют, но не потребляют электроэнергию, и поэтому не определяются как розетки в этом смысле.
Электротехнические нормы и стандарты
[ редактировать ]Национальный электротехнический кодекс (NEC) определяет минимально допустимые методы и материалы проводки для многих штатов и муниципалитетов США. [2] Он спонсируется Национальной ассоциацией противопожарной защиты (NFPA) и периодически пересматривается с 1897 года. Местные юрисдикции обычно принимают NEC или другой опубликованный кодекс, а затем распространяют документы, описывающие, чем местные кодексы отличаются от опубликованных. Правительства не могут распространять сам NEC по соображениям авторского права, хотя части, принятые в качестве закона, не подлежат авторскому праву.
Целью NEC является защита людей и имущества от опасностей, возникающих в результате использования электричества. NEC как таковой не является электротехническим кодексом какой-либо юрисдикции; скорее, это влиятельная работа по стандартам, которую местные законодатели (например, члены городского совета, законодатели штатов и т. д., в зависимости от обстоятельств) склонны использовать в качестве руководства при принятии местных электротехнических норм и правил. NFPA заявляет, что выдержки, цитируемые из Национального электротехнического кодекса, должны сопровождаться заявлением об отказе от ответственности, указывающим, что выдержки не являются полной и авторитетной позицией NFPA и что в качестве окончательной ссылки следует обращаться к исходному документу NEC.
Новое строительство, дополнения или существенные модификации должны соответствовать соответствующему кодексу для этой юрисдикции, который не обязательно является последней версией NEC. В правилах каждой юрисдикции будет указано, когда изменения в существующей установке настолько значительны, что ее необходимо перестроить, чтобы она соответствовала действующим электротехническим нормам. Как правило, существующие установки не требуют изменения для соответствия новым нормам.
Другие требования кодекса различаются в зависимости от юрисдикции США. Например, во многих районах домовладелец может выполнить бытовую электропроводку в здании, которое занимает владелец; [3] это может быть даже полная проводка дома. Несколько городов [4] имеют более строгие правила и требуют, чтобы электромонтажные работы выполнялись лицензированными электриками. Работа будет проверяться уполномоченным органом на нескольких этапах, прежде чем будет получено разрешение на подачу напряжения на проводку от местной электроэнергетической компании ; инспектор может быть служащим штата или города или служащим электроэнергетической компании.
Что касается электропроводки в Канаде, Канадский электротехнический кодекс является очень похожим стандартом, опубликованным в Канаде Канадской ассоциацией стандартов с 1927 года.
Правила проектирования и установки
[ редактировать ]Для жилой проводки в NEC приведены некоторые основные правила:
- Клеммы нейтрального (заземленного) проводника в целом и розеток, вилок и разъемов в частности должны быть по существу белого цвета [NEC 200.9, NEC 200.10 (B)], и если сама клемма не видна, отверстие, ведущее к нему, должно быть отмечено словом «белое» или буквой «W». Патроны для ламп Эдисона (так называемые устройства с винтовым корпусом в NEC) должны иметь нейтральный проводник, прикрепленный к внешнему винтовому корпусу [NEC 200.10(C)]. [5] На практике нейтральная клемма окрашена в серебристый цвет, клеммы линии и нагрузки — из латуни или (редко) окрашены в черный цвет, а винт заземления обычно окрашен в зеленый цвет. [ нужна ссылка ] Обычная мнемотехника, которую электрики используют, чтобы запомнить, какой провод к какой клемме идет: «белый к свету… черный к латуни… зеленый к зеленому». [6]
- Фазный провод в цепи может быть любого цвета, кроме зеленого, серого или белого (будь то однотонный провод или полосатый). Обычными цветами являются изолированные провода черного, красного, синего, коричневого, желтого и оранжевого цвета (высокая точка треугольника), а иногда и других цветов. Применяются определенные исключения, например, кабель, идущий к переключателю и обратно (известный как бегун), где белый провод будет горячим проводом, питающим этот переключатель. Другой — для кабеля, используемого для питания розетки приборов с напряжением 250 В переменного тока, которым не нужна нейтраль, там белый горячий. В обоих случаях белый провод должен быть обозначен как горячий, обычно с помощью черной ленты внутри распределительной коробки.
- Нейтральный . провод обозначается серым или белым изолированным проводом, возможно, с использованием полос или маркировки
- В шнуре лампы ребристый провод является нейтральным, а гладкий провод — горячим. NEC 2008 400.22(f) допускает маркировку поверхности с помощью рифлений, канавок или белых полос на поверхности шнура лампы. При прозрачном шнуре горячий провод имеет медный цвет, а нейтральный — серебристый.
- Заземляющий провод цепи может быть неизолированным или иметь изолированный провод зеленого цвета или зеленого цвета с желтыми полосками. Все металлические системы в здании должны быть подключены к системе заземления здания, например, системы водоснабжения, природного газа, трубопроводы систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и другие.
- Провода большего размера обычно имеют только черный цвет; эти черные провода можно правильно идентифицировать с помощью подходящей краски или ленты.
- Вся проводка в цепи, за исключением проводов, которые являются частью устройства или приспособления, должна иметь требуемое сечение или больше. В одной и той же кабельной дорожке можно использовать провода разных размеров, при условии, что все они изолированы для максимального напряжения любой из этих цепей.
- В Кодексе приведены правила расчета нагрузки цепи и максимальной токовой нагрузки .
- Защита с помощью прерывателя цепи замыкания на землю (GFCI) требуется на розетках во влажных местах и в местах, где существует легкий путь тока повреждения к земле. Сюда входят все розетки, предназначенные для обслуживания кухонных поверхностей, подвалов на уровне земли или ниже, подвалов, гаражей и вспомогательных построек, ванных комнат, прачечных, находящихся в пределах 6 футов от внешнего края раковины, ванны или душевой кабины, а также на открытом воздухе. Раньше были исключения для холодильников, поскольку несанкционированное отключение могло привести к порче продуктов, а также для вывоза мусора. Вместо этого для холодильников и других полупостоянных приборов в подвалах и влажных помещениях обычно использовалась специальная розетка, не относящаяся к GFCI. Начиная с NEC 2020 года, это исключение больше не существует, и эти устройства должны иметь защиту GFCI, если это необходимо. Двухпроводные розетки, не имеющие заземляющего проводника, могут быть защищены GFCI или одним из них, расположенным перед розеткой, и должны иметь маркировку «Нет заземления оборудования» и «Защищено GFCI». Большинство розеток GFCI допускают подключение и обеспечивают защиту GFCI для розеток, подключенных ниже по течению. Розетки, защищенные таким образом или с помощью автоматического выключателя GFCI, должны иметь маркировку «Защищено GFCI». (За пределами Северной Америки их называют « Устройство защитного отключения » или УЗО.)
- Защита с помощью прерывателя дугового замыкания (AFCI) необходима для защиты почти всех готовых помещений дома, за исключением ванных комнат. Это устройство, которое может быть автоматическим выключателем или первой розеткой в цепи, предназначено для обнаружения опасной электрической дуги в ответвленной проводке, а также в шнурах и вилках. Устройство AFCI спроектировано так, чтобы быстро отключаться при обнаружении потенциально опасной дуги, которая может вызвать пожар, но не отключается из-за возникновения безвредной дуги в рамках нормальной работы таких устройств, как двигатели.
- В большинстве цепей металлические компоненты соединены между собой заземляющим проводом, подключенным к третьему круглому контакту вилки, а также к металлическим коробкам и корпусу устройства.
- Печи , электрические водонагреватели , тепловые насосы , центральные кондиционеры , электрические сушилки , электрические плиты или варочные панели , а также встроенные микроволновые печи должны быть подключены к выделенным цепям.
- В нормах предусмотрены правила определения размеров электрокоробок по количеству проводов и электроустановочных устройств в коробке.
Вышеизложенное является лишь кратким обзором и не должно использоваться в качестве замены действующих национальных электротехнических норм и правил.
Сравнение практики США с другими странами
[ редактировать ]Практика электромонтажа развивалась параллельно во многих странах в конце 19 - начале 20 веков. [7] В результате возникли и остаются в силе национальные и региональные различия. (см. Национальные электротехнические правила , электропроводку , электропроводку в Соединенном Королевстве ). Часть из них сохраняется по техническим причинам, поскольку безопасность электроустановок зависит не только от норм электромонтажа, но и от технических стандартов на электромонтажные устройства, материалы и оборудование.
Заземление распределительных цепей представляет собой заметное отличие на практике между системами электропроводки США и других регионов. С начала 1960-х годов для проводки в новом строительстве требовался отдельный заземляющий проводник, используемый для соединения (электрического соединения) всех обычно нетоковедущих частей электроустановки. Переносные приборы в металлических корпусах также имеют соединительный проводник в гибком кабеле и вилку, соединяющую их с распределительной системой. Обратный провод цепи ( нейтраль ) также подключается к земле только на панели служебного входа; никакие другие соединения между нейтралью и землей не допускаются, в отличие от правил, действующих в некоторых других частях мира.
Цепи освещения и розеток в системах Северной Америки обычно располагаются радиально от распределительной панели, содержащей автоматические выключатели для защиты каждой ответвленной цепи. [8] Наименьший номинал ответвленной цепи составляет 15 ампер и используется для розеток общего назначения и освещения. Часто цепи на 20 ампер используются для розеток общего назначения и освещения. В жилищном строительстве ответвления для более высоких номиналов обычно предназначены для одного прибора, например, стационарных кухонных приборов, электрических сушилок для одежды и кондиционеров. Розетки освещения и общего назначения питаются от переменного тока напряжением 120 В, а более крупные устройства питаются от трехпроводных однофазных цепей напряжением 240 В.
В коммерческом строительстве трехфазные часто используются цепи. Обычными трехфазными конфигурациями внутри здания являются 208 В/120 звезда, 120/240 В треугольник с центральной отводом и 480 В/277 В звезда. Освещение обычно питается от сети 277 В или 120 В.
Такие страны, как Мексика, могут принять стандарт NFPA в качестве своего национального электротехнического кодекса с местными поправками, аналогичными тем, которые действуют в юрисдикциях США. Канадский электротехнический кодекс , хотя и разработан независимо от кодекса NFPA, по объему и назначению аналогичен американскому NEC, с лишь незначительными изменениями в деталях технических требований; Гармонизация кодексов CEC и NEC призвана облегчить свободную торговлю между двумя странами.
Способы подключения
[ редактировать ]
Большинство цепей в современных домах и легких коммерческих зданиях в Северной Америке проложены кабелем с неметаллической оболочкой (NM) обозначенного типа. [9] Этот тип кабеля является самым дешевым для данного размера и подходит для сухих помещений. Обозначение НМ XX - Y указывает соответственно на тип оболочки (в данном случае неметаллическую), размеры основных жил и общее количество проводников цепи (без учета заземляющего проводника). Например, кабель NM 14-2 содержит три проводника (два плюс один заземляющий) калибра 14, размер, который обычно используется для цепей, защищенных током 15 ампер. Цепи с большими токами (например, для электропечей, водонагревателей, кондиционеров или подводящих линий к дополнительным схемным панелям) будут иметь проводники большего размера. Не во всех юрисдикциях США разрешено использование кабелей с неметаллической оболочкой. NEC не разрешает использовать кабель NM в больших, огнестойких или высотных сооружениях. [10]
В кабелях типа NM изоляция жил имеет цветовую маркировку для идентификации: обычно один черный, один белый и один заземляющий провод. Национальный электротехнический кодекс (NEC) определяет, что черный провод представляет собой горячий проводник со значительным напряжением относительно земли; белый проводник представляет идентифицированный или нейтральный проводник с потенциалом, близким к земле; [11] и голый/зеленый провод, проводник защитного заземления, который обычно не используется для передачи тока в цепи. Провода можно менять по цвету, поэтому эти правила обычно исключаются. [12] В приложениях с напряжением 240 В, не требующих нейтрального проводника, белый провод можно использовать в качестве второго горячего проводника, но его необходимо перекрасить с помощью ленты или каким-либо другим способом. [ нужна ссылка ] Четырехпроводные гибкие шнуры подключения оборудования имеют четвертый цвет — красный; В отличие от старых европейских практик, цветовая маркировка гибких шнуров такая же, как и для фиксированной проводки. [ нужна ссылка ]
В коммерческих и промышленных целях незакрытый кабель NM часто запрещен в определенных областях или вообще (в зависимости от того, для чего используется здание, и местных/государственных строительных норм и правил). Поэтому он почти никогда не используется коммерческими электромонтажными подрядчиками. Большая часть проводки прокладывается в негибких кабелепроводах, обычно ЕМТ, из-за их стоимости и долговечности. Для определенных зон может потребоваться жесткая арматура , а в зонах, где существует опасность пожара или взрыва (например, заправочные станции, химические заводы, зернохранилища и т. д.), может потребоваться использование пароизоляционной арматуры. ПВХ. Там, где проложена проволока, может использоваться под землей или там, где будет заливаться бетон. Группа воздуховодов обычно состоит из нескольких труб из ПВХ, залитых бетоном. FMC или Flex используются там, где ЕМТ или другой негибкий кабелепровод непрактичен, или на коротких участках, известных как «хлысты», для освещения или других устройств. Для силовых цепей в цветовой маркировке используются те же цвета, что и в жилищном строительстве, и добавляются дополнительные провода, используемые в трехфазных системах. Черный, красный и синий используются для проводов под напряжением, а белый используется в качестве нейтрального провода в цепи 120/208 В. Коричневый, оранжевый и желтый используются в качестве проводов под напряжением, а серый — в качестве нейтрального провода в сети 277/480 В. Для заземления, независимо от напряжения, используется зеленый (или оголенный провод).
В Соединенных Штатах для проводки зданий используются несколько других типов электропроводки; с гофрированной металлической К ним относятся кабели броней , кабели с минеральной изоляцией , другие типы силовых кабелей и различные типы электрических кабелепроводов . В промышленности кабели можно прокладывать в кабельных лотках. Кабель типа TC специально предназначен для использования в лотковых системах. Особые правила электропроводки применяются к влажным или агрессивным местам. [13] и в места, представляющие опасность взрыва. [14] Материалы для проводки, предназначенные для использования в США, как правило, должны быть изготовлены и протестированы в соответствии со стандартами продукции, установленными NEMA и Underwriters Laboratories (UL), и должны иметь знаки одобрения, например, установленные UL.
Утвержденные типы проводки могут различаться в зависимости от юрисдикции . Не все методы подключения, одобренные NEC, принимаются во всех регионах США.
Типы проводов
[ редактировать ]
При прокладке кабелепровода, например, в коммерческих целях, обычно протягивают отдельные провода, а не предварительно собранный кабель.
Проволока изготавливается с различными размерами жил, скрутками и материалами (медь или алюминий). [15] но термин «тип провода» обычно относится к изоляции , которая определяет среду, в которой может использоваться провод.
Типы проводов для североамериканской практики электромонтажа определяются стандартами, выпущенными Underwriters Laboratories , Канадской ассоциацией стандартов , Американским обществом по испытаниям и материалам , Национальной ассоциацией производителей электрооборудования и Ассоциацией инженеров по изолированным кабелям .
Одним из важных свойств изоляции, влияющих на токопроводящую способность провода, является максимальная температура проводника. Это, в сочетании с температурой окружающей среды и способностью окружающей среды поглощать тепло, определяет величину допустимых потерь меди в проводе и, следовательно, их размер по отношению к току нагрузки. [16]
часто используемым типом изоляции в системах распределения электроэнергии переменного тока по всей Северной Америке является ( « Термопластичный высокожаростойкий . нейлон THHN ) Наиболее с покрытием» [17] ). Это спецификация для изоляции из ПВХ (другие термопласты разрешены, но используются редко) с нейлоновой оболочкой для устойчивости к истиранию. THHN подходит для сухой или влажной среды и температуры проводника до 90 °C (194 °F). [18]
Второй популярный тип — THWN (« Термопластичный , термо- и водостойкий . нейлон с покрытием») [19] ). Он аналогичен предыдущему, но рассчитан на сухую или влажную среду и температуру проводника до 75 °C (167 °F). [18] и обычно используется в подземных трубопроводах, которые могут заполняться водой.
Большая часть проводов THWN на самом деле имеет двойное номинальное значение и также соответствует спецификации THHN, поэтому может использоваться во влажной среде до 75°C или в сухой среде до 90°C.
Расширенная спецификация, THWN-2, позволяет одновременно использовать его во влажных помещениях и при температуре проводника до 90°C. [18]
Существуют дополнительные ограничения на использование такого провода, не упомянутые здесь (например, ни THHN, ни THWN нельзя подвергать воздействию солнечного света или закапывать непосредственно в землю). [20] ); подробности см. в NEC.
XHHW- ( X LPE Высокая термостойкость , 2 водостойкость » [21] ) — менее распространенный тип изоляции с изоляцией из термореактивного пластика. Он имеет те же характеристики влажности и температуры, что и THWN-2 (исходный XHHW был эквивалентен изоляции двойного номинала THHN/THWN), [18] но, будучи термореактивным пластиком, он меньше подвержен влиянию температуры, оставаясь более твердым при высоких температурах и значительно более гибким при низких температурах. Это делает его популярным для наружной проводки. [22] Низкая диэлектрическая проницаемость изоляции также полезна, когда на проводе присутствует высокочастотный переменный ток, например, на выходе преобразователей частоты .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Национальный электротехнический кодекс . Национальная ассоциация пожарной безопасности . 2008. с. 100. ИСБН 978-0-87765-791-0 .
- ^ Эдвард Р. Липински (19 января 1997 г.), «Электрические нормы и правила» , New York Times , заархивировано из оригинала 21 марта 2008 г.
- ^ http://weststpaul.govoffice.com/vertical/Sites/%7B2CF6FEAE-EDC4-4E50-A078-817B219E41B8%7D/uploads/%7B3186FAFA-5503-46B8-AEFD-2206DE693396%7D.PDF Архивировано 2 сентября 2011 г. в Wayback Machine City в Западном Сент-Поле, информационный листок электротехнической инспекции получен 10 февраля 2008 г.
- ^ http://www.ci.nyc.ny.us/html/dob//html/applications_and_permits/electrical_permit_and_insp.shtml. Архивировано 13 апреля 2007 г. в Wayback Machine , Нью-Йорк. Разрешения на электрооборудование, получены 10 февраля 2008 г. Город Например, в Нью-Йорке все монтажные работы должны выполняться лицензированными подрядчиками.
- ^ NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс 2011 г. Национальная ассоциация пожарной безопасности. 2010. стр. с 70–47 по 70–48. ISBN 978-087765914-3 .
- ^ «УПРАВЛЕНИЕ ОБУЧЕНИЯ И ОБРАЗОВАНИЯ OSHA: Обсуждение электрических вопросов» (PDF) . www.osha.gov . п. 14 . Проверено 10 декабря 2018 г.
- ^ RM Black История электрических проводов и кабелей , Питер Пергринус, Лондон, 1983 ISBN 0-86341-001-4
- ^ Справочник американского электрика, стр. 9-87.
- ^ Террелл Крофт и Уилфорд Саммерс (редактор), Справочник американского электрика, одиннадцатое издание , МакГроу Хилл, Нью-Йорк (1987) ISBN 0-07-013932-6, стр. 9-86.
- ^ Национальный электротехнический кодекс . Национальная ассоциация пожарной безопасности . 2008. с. 334.10. ISBN 978-0-87765-791-0 .
- ^ Национальный электротехнический кодекс . Национальная ассоциация пожарной безопасности . 2008. с. 200.7. ISBN 978-0-87765-791-0 .
- ^ Национальный электротехнический кодекс . Национальная ассоциация пожарной безопасности . 2008. с. 200.6(А). ISBN 978-0-87765-791-0 .
- ^ Национальный электротехнический кодекс . Национальная ассоциация пожарной безопасности . 2008. с. 110.11. ISBN 978-0-87765-791-0 .
- ^ Национальный электротехнический кодекс . Национальная ассоциация пожарной безопасности . 2008. с. 500. ИСБН 978-0-87765-791-0 .
- ^ NFPA 70 Национальный электротехнический кодекс (NEC), издание 2008 г., статья 310.14
- ^ Национальный электротехнический кодекс (NEC) NFPA 70, издание 2020 г., Таблица 310.16 Токи изолированных проводников с не более чем тремя токоведущими проводниками в кабельных каналах, кабелях или земле (непосредственно закопанных)
- ^ THHN - термопластичный высокожаропрочный нейлон с покрытием (тип проволоки)
- ^ Перейти обратно: а б с д Национальный электротехнический кодекс (NEC) NFPA 70, издание 2008 г., статья 310.8 (B) и (C), таблица 310.13 (A)
- ^ THWN - термопластичный термо- и водостойкий нейлон с покрытием
- ^ Национальный электротехнический кодекс (NEC) NFPA 70, издание 2018 г., статья 310.10 (D) и (F)
- ^ XHHW - Сшитый высокотермостойкий изолированный провод (UL)
- ^ «XHHN — XHWN-2» . Форум Майка Холта . 18 сентября 2018 г.
Мы предпочитаем провод для уличного освещения XHHW-2. Держится намного лучше, чем THHN/W, у которого очень тонкая изоляция и его легко повредить, внутри все в порядке. Под землей я видел провал THHN/W.