NEC Teil 1: Abzweigschaltung Design, Sicherheit und Coderegeln

Zweigschaltungen sind die Substanz eines beliebigen elektrischen Verteilungssystems und liefern Stromversorgungsschalter an die Geräte, die wir täglich verwenden.Dieser Artikel taucht in die grundlegenden Konzepte hinter den Branch -Schaltungen ein, die vom National Electrical Code (NEC) beschrieben werden, einschließlich ihrer Definitionen, Klassifizierungen, Kabelstandards und allgemeinen Installationsfehler.Das Verständnis dieser Prinzipien ist der Schlüssel zu sicheren und Code-konformen Verkabelung.

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Abzweigkreisübersicht

Ein Verzweigungskreis ist der letzte Abschnitt eines elektrischen Kabelsystems, das vom letzten Punkt des Überstromschutzes, in der Regel ein Leistungsschalter oder eine Sicherung, bis zu den Geräten, die diese Leistung anwenden, Strom liefert.Dies beinhaltet alles, von Wandstätten und Deckenlichtern bis hin zu Haushaltsgeräten und Industrieausrüstung.Sobald der Strom durch den Unterbrecher verläuft, führt der Zweigkreis durch die Verkabelung des Gebäudes.Diese Schaltungen vervollständigen den Strompfad nicht nur.Sie sind der Verbindungspunkt zwischen der elektrischen Panel und dem täglichen Gebrauch, bei dem Schalter umgedreht werden, Maschinen angetrieben werden und die Beleuchtung aktiviert wird.

Verschiedene Arten von Zweigschaltungen

Der National Electrical Code (NEC) identifiziert vier Haupttypen von Zweigschaltungen, die jeweils auf seiner Zweck- und Kabelmethode basieren.Das Verständnis dieser Typen hilft Ihnen dabei, den richtigen Stromkreis mit den Anforderungen des Raums und der mit Strom versorgenen Geräte anzupassen.

Gerätezweigschaltung (2-Draht)

Diese Schaltung ist speziell so konzipiert, dass sie einen oder mehrere Geräte mit Strom versorgt.Es beinhaltet keine allgemeine Beleuchtung, es sei denn, das Licht ist Teil des Geräts selbst.In der Regel wird dieses Setup für Küchenwerkzeuge wie Toasters, Kaffeemaschinen oder Mikrowellen sowie Geräte, die häufig in einen Outlet für gelegentliche oder tägliche Gebrauch eingesteckt werden, verwendet.

Allzweckzweig (2-Draht)

Dies ist die häufigste Art von Verzweigungskreis in Häusern und Büros.Es versorgt mehrere Steckdosen im gesamten Raum oder Raum und wird sowohl für die Beleuchtung als auch für kleine Plug-in-Geräte verwendet.Stellen Sie sich ein typisches Schlafzimmer oder Wohnzimmer ein, in dem Lampen, Deckenlichter und Ladestationen die gleiche allgemeine Schaltung zeichnen.

Einzelzweigungskreis (2- oder 3-Draht)

Ein einzelner Zweigschaltkreis ist einem einzigen Gerät oder einem Gerät gewidmet.Es stellt sicher, dass ein hochdarstellendes Gerät wie ein Kühlschrank, einen Wandofen oder eine Waschmaschine seine Stromquelle von anderen Lasten getrennt hat.Wenn das Gerät einen Motor enthält, werden spezifische Verdrahtungs- und Schutzregeln aus NEC -Artikel 430 ebenfalls ins Spiel kommen, was dazu beiträgt, Überhitzung oder elektrische Fehler zu verhindern.

Multiwire -Zweigkreis

Diese Art von Schaltung verwendet zwei oder mehr unbegründete (heiße) Leiter, die einen geerdeten (neutralen) Leiter teilen.Jeder heiße Draht trägt die gleiche Spannung wie die neutrale.Multiwire Circuits werden häufig in Situationen verwendet, in denen ein einzelnes Kabel zwei separate Lasten liefern muss, z. B. einen Bereich und seinen eingebauten Ofen oder einen Wasch- und Trocknersatz.Diese Konfiguration verringert die Anzahl der benötigten Drähte und bietet gleichzeitig die volle Kapazität für jede Last.

Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, erfordert der NEC einige wichtige Vorsichtsmaßnahmen für Multiwire -Schaltungen:

• Alle Drähte in der Schaltung müssen aus derselben Panel oder derselben Stromquelle stammen.

• Eine einzige Trennung muss in der Lage sein, alle heißen Leiter gleichzeitig auszuschalten.

In den meisten Fällen sind nur Lasten zu neutral zulässig.Es wird jedoch eine Ausnahme gemacht, wenn der Schaltkreis ein einzelnes Gerät mit Strom versorgt oder wenn der Unterbrecher alle heißen Drähte zusammenfasst.Diese Schutzmaßnahmen sind ein Muss.Sie verhindern Situationen, in denen ein Teil des Stromkreises lebt, während sie gewartet wird, oder in denen der gemeinsame Neutral zu viel Strom trägt und ein Brandrisiko darstellt.

Verständnis der typischen Anordnungen mit niedrigem Spannungssystem

Niederspannungssysteme, die als Systeme definiert sind, die mit 600 Volt oder weniger betrieben werden, werden üblicherweise in Wohn-, Gewerbe- und leichten industriellen Umgebungen eingesetzt.Sie führen alltägliche Ladungen wie Lichter, Steckdosen und Ausrüstung mit.Systeme über 600 Volt fallen unter die Kategorie der Verteilungssysteme und befinden sich in der Regel in großen industriellen Umgebungen.

Einphasige Systeme

120/240 V System: Dieses System verwendet einen Transformator mit zwei identischen Wicklungen.Wenn die Wicklungen in Reihe verdrahtet sind, kann das System entweder 2-Draht- oder 3-Draht-Konfigurationen unterstützen.Parallel dazu liefert es 120 Volt mit erhöhter Stromkapazität, wodurch es für höhere Lastanwendungen geeignet ist.

• 120/240 V, 3-Wire-, Einphasen-Service

• 240 V, 2-Draht, einphasige Service

• 120 V, 2-Draht, einphasigen Service (im parallelen Modus für die vollständige KVA-Ausgabe)

Abbildung 2. Serie 120/240 V System

Abbildung 3. Parallel 120 V -System (GesamtkVA)

240/120 V System: Dieses Setup verwendet eine einzelne Transformatorwicklung mit einem mittleren Wasserhahn.Mit dem Mittellapfer können der Transformator 120 Volt entweder von der Hälfte der Wicklung oder 240 Volt über die gesamte Wicklung ausgeben.

• 240/120 V, 3-Wire, einphasig

• 240 V, 2-Draht, einphasige

• 120 V, 2-Draht, einphasige (begrenzt auf die Hälfte der KVA)

Abbildung 4. 240/120V -System

240 x 480 V -System: Hier verfügt der Transformator über zwei Wicklungen, die entweder in Serien- oder parallelen Konfigurationen verdrahtet werden können.Es gibt jedoch keinen Mitte-Tap, sodass nur 2-Draht-Verbindungen möglich sind.

Abbildung 5. 480 V, 2-Draht, einphasige

Abbildung 6. 240 V, 2-Draht, einphasige Einphasige

Die meisten Häuser und kleinen kommerziellen Gebäude verwenden 3-Wire-Systeme, um eine größere Flexibilität zu erhalten.

Drei-Phasen-Systeme

208Y/120 V System: Dies ist eine übliche Drei-Phasen-Wye-Konfiguration (Y), die in gewerblichen Gebäuden häufig verwendet wird, da sowohl einphasige als auch dreiphasige Lasten effizient geliefert werden können.Es kann liefern:

• 120 V, 2-Draht, einphasige

• 208 V, 2-Draht, einphasige

• 120/208 V, 3-Draht, Einzelphasen

• 208 V, 3-Phasen

• 208Y/120 V, 4-Wire, 3-Phasen

Abbildung 7. 208 y/120 V System

480y/277 V System: Auch eine Wye -Konfiguration wird dieses System normalerweise in größeren kommerziellen und industriellen Gebäuden verwendet, in denen eine Hochspannungseffizienz erforderlich ist.Ausgaboptionen umfassen:

• 277 V, 2-Wire, einphasige

• 480 V, 2-Draht, einphasige

• 277/480 V, 3-Wire, Einphasen

• 480 V, 3-Phasen

• 480y/277 V, 4-Wire, 3-Phasen

Abbildung 8. 480 y/277 V System

Der National Electrical Code (NEC) verlangt, dass der neutrale Leiter in Wye -Systemen geerdet wird.Bei Schaltungen mit nichtlinearen Lasten wie Computern und variablen Geschwindigkeitsantrieb können sich Harmonische im neutralen Draht ansammeln, was möglicherweise zu einer Überhitzung führt.Um dies zu mildern, werden häufig größere neutrale Leiter oder einzelne Neutrale pro Phase empfohlen.

Delta -Verbindungssysteme

Delta-Konfigurationen arbeiten mit Spannungen wie 240 V, 277 V, 480 V oder 600 V. Diese Systeme bieten normalerweise entweder eine vollständige 3-Phasen-Leistung oder ein Einzelphasen-Dienst aus zwei Zeilen.

• 3-Phasen-, 3-Wire-Service

• 2-Draht-einphasige Service

Abbildung 9. Delta -System

Einphasendienste bei 480 V oder 600 V sind selten, können jedoch verwendet werden, um Step-Down-Transformatoren für sekundäre Systeme zu betreiben.

Ungegründete (schwebende) Delta -Systeme erfordern ein Bodenfehlererkennungssystem.In 120 V, 3-Draht-Delta-Systemen, muss eine Ecke des Deltas geerdet sein, um NEC 250,20 (b) (1) zu entsprechen.Dies ist als ein Eckdelta-System bekannt.

Delta im Ecke (3-Phasen, 3-Draht)

Dieser Konfiguration birgt einen Leiter (Ecke) eines Delta-Transformators, der das System von nicht geerdet zu Eckserde umwandelt.Der geerdete Leiter wirkt wie ein Neutral und muss im gesamten elektrischen System identifiziert werden.

Abbildung 10. 3-Phasen, Delta mit Eckgewohnten

Dieses Setup ist im Allgemeinen für neue Installationen, insbesondere für solche mit 480 Volt oder höher, aufgrund des erhöhten Risikos an anhaltender Lichtbogenfehler entmutigt.

120/240 V, 3-Phase, 4-Wire-Delta mit Mittelpunkt

In dieser Anordnung ist eine der Transformatorwicklungen mit zentraler Bedeutung und geerdet, um eine neutrale zu erzeugen, wodurch sowohl ein und dreiphasige Strom aus demselben System gestrichen werden können.

• 120/240 V, 3-Draht, einphasige (aus der Mitte-Tapping-Wicklung)

• 240 V, 2-Draht, einphasige (zwischen den ungenutzten Linien)

• 240 V, 3-Phasen (über alle drei Zeilen)

Abbildung 11. 120/240 V, 3-Phase, 4-Wire, Delta-System

Warnung - Hochbein: Eine Linie, bekannt als „Hochbein“, trägt 208 V und muss deutlich gekennzeichnet sein, um einen versehentlichen Gebrauch bei 120 V -Geräten zu verhindern.

Der Transformator mit dem Mitteltuch sollte eine höhere KVA-Bewertung aufweisen, um den zusätzlichen einphasigen Bedarf zu unterstützen.Die maximal empfohlene Spannung für dieses System beträgt 240 V.

Open-Delta (3-Phasen, 4-Draht)

Dieses System verwendet nur zwei Transformatoren anstelle von drei.Es wird häufig vorübergehend verwendet, wenn ein Transformator versagt, oder in permanenten, kostengünstigen Setups.Die Gesamtkapazität beträgt etwa 58% eines vollständigen 3-Transformator-Delta-Systems, ermöglicht jedoch, dass riskante Vorgänge während der Geräteausfälle fortgesetzt werden.Wenn ein Transformator in der Mitte tippt, kann das System auch bereitstellen:

• 120/240 V, 3-Wire, einphasig

• 3-Phasen-Leistung

Abbildung 12. 120/240 V, 3-Phase, 4-Wire, Open-Delta-System

Farbcodes für elektrische Leiter

Um sichere und zuverlässige Verkabelungspraktiken aufrechtzuerhalten, verlangt der National Electrical Code (NEC), dass Leiter durch bestimmte Farben oder Markierungen identifiziert werden.Diese visuellen Hinweise helfen Ihnen dabei, die Rolle jedes Drahtes im System schnell zu bestimmen und gefährliche Verkabelungsfehler zu verhindern.

Neutrale (geerdete) Leiter

Neutrale Drähte tragen den Rücklaufstrom und müssen leicht von anderen Leitern unterscheiden.

• Für Drahtgrößen 6 awg und kleiner, die Isolierung muss fest weiß oder grau sein.Diese Farben sind für neutrale Leiter in allen Systemen reserviert.

• Für 4 awg Und größer, der Draht kann während der Herstellung jede Farbe sein.Sie müssen jedoch beide Enden des Leiters mit weißem oder grauem Klebeband, Farbe oder Ärmeln an den Verbindungspunkten markieren.

Wenn mehr als ein System das gleiche Panel oder die gleiche Leitung teilt, muss jeder neutrale Leiter eine einzigartige Farbe oder Markierung haben.Zum Beispiel kann ein System Weiß und ein anderes verwenden, und ein anderes könnte Grau verwenden.Etiketten müssen an der Quelle angewendet werden, und eine Farbcode-Legende sollte in der Nähe als Referenz veröffentlicht werden.

Heiße (nicht geerdete) Leiter

Diese Drähte tragen Spannung von der Quelle zur Last und dürfen niemals mit Neutralen oder Gründen verwechselt werden.

• In Systemen mit a Einzelspannung, Leiter können fast jede Farbe haben, außer weiß, grau oder grün.Schwarz und Rot sind die häufigsten Entscheidungen.

• Für Mehrfachspannung Systeme, jeder Satz von Phasenleiter benötigt ein eigenes Farbschema oder eine eigene Markierungsmethode.Dies verhindert Kreuzverbindungen und erleichtert es, Phasen während der Fehlerbehebung zu isolieren.

An allen Spleißpunkten und terminalen Verbindungen muss jeder heiße Leiter markiert sein, um anzuzeigen, zu welchem ​​System und welcher Phase es gehört.Dies kann mit farbcodiertem Klebeband, Tags oder gedruckten Etiketten erfolgen.Wenn Etiketten nicht praktisch sind, ist eine veröffentlichte Legende in der Nähe des elektrischen Panels erforderlich.

Stromspannung System	Phase a	Phase b	Phase c	Neutral
208 y/120 v	Schwarz	Rot	Blau	Weiß
480 y/277 v	Braun	Orange	Gelb	Grau

Erdungsleiter (Ausrüstungsgelände)

Diese Drähte tragen keinen Laststrom unter normalen Bedingungen, werden jedoch für den Fehlerschutz benötigt.

• Erdungsdrähte können (ohne Isolierung) oder isoliert sein.

• Wenn isoliert, muss die Farbe mit gelben Streifen grün oder grün sein.Diese Farben sind ausschließlich für Erdungsleiter reserviert und dürfen nicht für andere Verkabelung verwendet werden.

Gemeinsame Verstöße gegen NEC -Code und Prävention

Das Vermeiden der häufigsten Verstöße gegen den Code ist eine der einfachsten Möglichkeiten, die Sicherheit zu verbessern, Brandgefahren zu verhindern und elektrische Inspektionen zum ersten Mal zu bestehen.Unabhängig davon, ob Sie einen neuen Raum verkabeln oder Upgrades erstellen, worauf Sie achten und wie Sie auf dem richtigen Weg bleiben können.

• Lose oder unsachgemäße Drahtanschlüsse: Anschlüsse müssen mit dem richtigen Drahtanschluss hergestellt werden, und jeder Spleiß oder jeder Klemme sollte fest genug sein, dass kein bloßes Kupfer exponiert oder leicht auseinander gezogen wird.Schlechte Verbindungen können zu Lichtbörsen führen, was zu Überhitzung und Feuer führt.Stellen Sie beim Zusammenschalten von Drähten sicher, dass sie sauber, ausgerichtet und vollständig in den Stecker eingeführt werden.

• Überfüllte Elektrokästen: Jede Elektrokaste hat eine Grenze dafür, wie viele Kabel sie sicher halten können.Zu viele Drähte in eine Schachtel drückt den Luftstrom ein und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung.Um dies zu vermeiden, verwenden Sie Box Fill -Berechnungsregeln basierend auf Leitergröße und Boxabmessungen oder konsultieren Sie die Spezifikationen.

• Unzureichende oder fehlende Erdung: Erdungsdrähte bieten einen sicheren Weg für den Streustrom.Wenn sie fehlen, locker angeschlossen oder nicht ordnungsgemäß gebunden sind, stolpert das System möglicherweise keinen Brecher während eines Fehlers.Jedes Auslass-, Schalter- und Metallgehäuse müssen sicher geerdet sein.Verwenden Sie die aufgeführten Erdungsschrauben oder -klammern und überprüfen Sie die Kontinuität.

• Falsche Brechergrößen: Die Brechergröße muss mit der Stärbung des Drahtes übereinstimmen, das sie schützt.Zum Beispiel sollte ein 14-Gauge-Draht mit einem 15-Ampere-Brecher, nicht mit einem 20-Ampere-Spiel, kombiniert werden.Durch die Verwendung eines zu großen Unterbrechers zu viel Strom durch den Draht ermöglicht es, das Risiko von Überhitzung und Feuer zu erhöhen.

• Fehlender GFCI- oder AFCI -Schutz: GFCI-Geräte (bodenfehlerhafter Schaltkreis) schützen Menschen vor Elektroschock, während die AFCI-Geräte (ARC-Fault Circuit-Unterbrecher) gefährliche Lichtbörsenbedingungen erkennen.Beide sind an bestimmten Orten wie Küchen, Badezimmern, Schlafzimmern, Waschküchen und Außenbereichen erforderlich.Wenn diese bei Bedarf nicht installiert sind, nimmt das Risiko von Schock oder Feuer zu, und die Inspektoren werden es kennzeichnen.

• Offene Knockouts und fehlende Abdeckungen: Knockouts sind vorgespannte Löcher in Kisten oder Panels, die zum Routing-Drähte verwendet werden.Sobald die Drähte installiert sind, müssen ungenutzte Löcher mit Knockout -Dichtungen geschlossen werden.Ebenso müssen alle Anschlussboxen und Paneele sichere Abdeckungen haben, um zu verhindern, dass lebende Teile freigelegt werden.Offene Löcher oder fehlende Abdeckungen verursachen Schock- und Brandrisiken, insbesondere in zugänglichen Bereichen.

Bleiben Sie Code-konform

Befolgen Sie die folgenden Schritte, um die Wahrscheinlichkeit von kostspieligen Direktover oder Inspektionsfehlern zu verringern:

• Überprüfen Sie immer, welche Version des NEC Ihre lokale Gerichtsbarkeit folgt.Einige Bereiche verwenden möglicherweise noch eine ältere Ausgabe.

• Verwenden Sie nur Teile und Geräte, die für ihre beabsichtigte Verwendung aufgeführt, beschriftet und bewertet werden.

• Für komplexe oder risikoreiche Arbeiten sollten Sie einen lizenzierten Elektriker einstellen.

Erstellen Sie eine projektspezifische Checkliste, die alle relevanten Codeanforderungen enthält, und überprüfen Sie sie, bevor Sie eine Inspektion fordern.

Abschluss

Unabhängig davon, ob Sie ein neues elektrisches System entwerfen oder eine vorhandene Behebung beheben, ist der Schlüssel, die Arten von Zweigschaltungen, Systemkonfigurationen und NEC -Anforderungen zu kennen, um die Aufgabe richtig zu erledigen.Von der ordnungsgemäßen Kabel-Farbcodierung bis hin zur Vermeidung von Verstößen gegen gemeinsame Code hilft dieses anfängliche Wissen bei der Verhinderung von Gefahren, sorgt für die Langlebigkeit der System und hält die Inspektionen stressfrei.Unter Berücksichtigung der Sicherheit und Leistung wird die Anwendung dieser Prinzipien intelligente und konforme elektrische Installationen bei allen Gebäudetypen unterstützen.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Was ist eine Klasse der Klasse 1 im NEC?

Eine Klasse-1-Schaltung im NEC (Artikel 725) ist eine Steuer- oder Signalschaltung, die eine höhere Spannung oder einen höheren Strom trägt und Stromverrückungsmethoden wie Leitungen erfordert.Es wird in Systemen wie HLK oder Automatisierung verwendet.Bei der Verkabelung einer Dämpfersteuerung muss der Installationsprogramm beispielsweise Standardkabel verwenden und die Abstandsregeln befolgen, um die Sicherheit zu gewährleisten.

2. Was ist der NEC -Code 210.20 a?

NEC 210.20 (a) erfordert, dass der Leistungsschalter mindestens gleich der berechneten Last des Schaltkreises bewertet werden muss.Bei kontinuierlichen Lasten (3+ Stunden) muss die Last um 25%erhöht werden.Eine 16A -Ladung braucht also einen 20A -Brecher.

3. Was ist der Standard -NEC -Code?

Der Standard -NEC -Code ist NFPA 70, der alle elektrischen Installationsregeln abdeckt.Es ist in Artikel wie 210 für Zweigschaltungen oder 430 für Motoren unterteilt.Ihre Referenz ist regelmäßig, um eine sichere und codkonforme Verkabelung zu gewährleisten.

V.

Ein 20A-Breaker kann bis zu 20 Ampere mit sich bringen, aber nur 16 Ampere (80%) für Langzeitlasten.Wenn ein Gerät stundenlang ausgeführt wird, sollte es nicht mehr als 16A auf diesen Brecher zeichnen.

5. Kann ich eine 15A -Steckdose auf eine 20A -Schaltung legen?

Ja, ein 15A -Auslass kann auf einer 20A -Schaltung verwendet werden, wenn zwei oder mehr Steckdosen auf der Schaltung (wie Duplex -Steckdosen) vorhanden sind.Wenn nur ein Auslass installiert ist, muss er für 20a bewertet werden.Dieses Setup ist in Häusern mit 12-Gauge-Draht üblich.