Ampacity Konduktor

Semakin kecil luas penampang kawat tertentu, semakin besar hambatan untuk setiap panjang tertentu, semua faktor lainnya sama. Kawat dengan hambatan yang lebih besar akan menghilangkan energi panas dalam jumlah yang lebih besar untuk sejumlah arus tertentu, dayanya sama dengan P=I₂ R.

Daya yang hilang karena resistensi konduktor memanifestasikan dirinya dalam bentuk panas, dan panas yang berlebihan dapat merusak kawat (belum lagi benda di dekat kawat), terutama mengingat fakta bahwa sebagian besar kabel diisolasi dengan lapisan plastik atau karet, yang dapat meleleh dan terbakar. Oleh karena itu, kabel tipis akan mentolerir arus yang lebih kecil daripada kabel tebal, semua faktor lainnya dianggap sama. Batas penghantar arus konduktor dikenal sebagai ampasitas .

Terutama untuk alasan keamanan, standar tertentu untuk kabel listrik telah ditetapkan di Amerika Serikat, dan ditetapkan dalam National Electrical Code (NEC) . Tabel ampasitas kawat NEC yang khas akan menunjukkan arus maksimum yang diizinkan untuk berbagai ukuran dan aplikasi kawat. Meskipun titik leleh tembaga secara teoritis membatasi ampacity kawat, bahan yang biasa digunakan untuk isolasi konduktor meleleh pada suhu jauh di bawah titik leleh tembaga, dan peringkat ampacity praktis didasarkan pada batas termal dari isolasi . Tegangan jatuh sebagai akibat dari resistansi kawat yang berlebihan juga merupakan faktor dalam menentukan ukuran konduktor untuk digunakan dalam rangkaian, tetapi pertimbangan ini lebih baik dinilai melalui cara yang lebih kompleks (yang akan kita bahas dalam bab ini). Tabel yang berasal dari daftar NEC ditampilkan misalnya:

Ampasitas Konduktor Tembaga, di Udara Bebas pada 30 Derajat C

Isolasi: RUW, T THW, THWN FEP, FEPB Jenis: TW RUH THHN, XHHW

Tabel:

Ukuran Peringkat Saat Ini Peringkat Saat Ini Peringkat Saat Ini AWG @ 60 derajat C @ 75 derajat C @ 90 derajat C 20*9-*12.519*13-1816*18-241425303512303540104050558607080680951054105125140214017019011651952201/01952302602/02252653003/02603103504/030360405

* =nilai perkiraan; biasanya, ukuran kawat kecil ini tidak diproduksi dengan jenis insulasi ini

Perhatikan perbedaan ampacity yang substansial antara kabel berukuran sama dengan jenis insulasi yang berbeda. Hal ini sekali lagi disebabkan oleh batas termal (60 °, 75 °, 90 °) dari setiap jenis bahan insulasi.

Peringkat ampacity ini diberikan untuk konduktor tembaga di "udara bebas" (sirkulasi udara tipikal maksimum), sebagai lawan dari kabel yang ditempatkan di saluran atau nampan kawat. Seperti yang akan Anda perhatikan, tabel gagal menentukan ampasitas untuk ukuran kabel kecil. Ini karena NEC lebih mementingkan kabel daya (arus besar, kabel besar) daripada kabel yang umum digunakan untuk pekerjaan elektronik arus rendah.

Ada arti dalam urutan huruf yang digunakan untuk mengidentifikasi jenis konduktor, dan huruf-huruf ini biasanya mengacu pada sifat lapisan isolasi konduktor. Beberapa dari huruf-huruf ini melambangkan sifat individu dari kawat sementara yang lain hanyalah singkatan. Misalnya, huruf "T" dengan sendirinya berarti "termoplastik" sebagai bahan insulasi, seperti dalam "TW" atau "THHN." Namun, kombinasi tiga huruf “MTW” adalah singkatan dari Mesin Tool Wire , jenis kawat yang insulasinya dibuat fleksibel untuk digunakan pada mesin yang mengalami gerakan atau getaran yang signifikan.

Bahan Isolasi

• C =Kapas
• FEP =Fluorinated Ethylene Propylene
• MI =Mineral (magnesium oksida)
• PFA =Perfluoroalkoxy
• R =Karet (terkadang Neoprene)
• S =“karet” silikon
• SA =Asbes silikon
• T =Termoplastik
• TA =Termoplastik-asbes
• TFE =Polytetrafluoroethylene (“Teflon”)
• X =Polimer sintetik ikatan silang
• Z =Etilen tetrafluoroetilena yang dimodifikasi

Peringkat Panas

• H =75 derajat Celcius
• HH =90 derajat Celcius

Penutup Luar (“Jaket”)

• N =Nilon

Ketentuan Layanan Khusus

• U =Bawah Tanah
• P =Basah
• -2 =90 derajat Celcius dan basah

Oleh karena itu, konduktor “THWN” memiliki T isolasi hermoplastik, adalah H tahan makan hingga 75 ° Celcius, diberi peringkat W et, dan dilengkapi dengan N jaket luar ylon.

Kode huruf seperti ini hanya digunakan untuk kabel tujuan umum seperti yang digunakan di rumah tangga dan bisnis. Untuk aplikasi daya tinggi dan/atau kondisi servis yang parah, kompleksitas teknologi konduktor tidak dapat diklasifikasi menurut beberapa kode huruf. Konduktor saluran listrik overhead biasanya logam telanjang, tergantung dari menara dengan kaca, porselen, atau keramik gunung yang dikenal sebagai isolator. Meskipun demikian, konstruksi kawat yang sebenarnya untuk menahan gaya fisik baik pembebanan statis (berat mati) dan dinamis (angin) dapat menjadi rumit, dengan banyak lapisan dan berbagai jenis logam yang dililitkan bersama untuk membentuk konduktor tunggal. Konduktor listrik bawah tanah yang besar terkadang diisolasi dengan kertas, kemudian ditutup dalam pipa baja yang diisi dengan nitrogen atau minyak bertekanan untuk mencegah intrusi air. Konduktor semacam itu memerlukan peralatan pendukung untuk menjaga tekanan fluida di seluruh pipa.

Bahan isolasi lainnya digunakan dalam aplikasi skala kecil. Misalnya, kawat berdiameter kecil yang digunakan untuk membuat elektromagnet (kumparan yang menghasilkan medan magnet dari aliran elektron) sering diisolasi dengan lapisan tipis email. Enamel adalah bahan insulasi yang sangat baik dan sangat tipis, memungkinkan banyak "lingkaran" kawat dililitkan dalam ruang kecil.

TINJAUAN:

• Resistensi kawat menciptakan panas di sirkuit operasi. Panas ini merupakan potensi bahaya penyalaan api.
• Kabel kurus memiliki arus yang diizinkan (“ampasitas”) lebih rendah daripada kabel gemuk, karena resistansinya yang lebih besar per satuan panjang, dan akibatnya pembangkitan panas yang lebih besar per satuan arus.
• Kode Kelistrikan Nasional (NEC) menentukan ampasitas untuk kabel daya berdasarkan suhu isolasi yang diizinkan dan aplikasi kabel.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Perlindungan Arus Lebih
• Lembar Kerja Jenis dan Ukuran Kawat