Leitungsrohr-Füllgrad-Rechner
// BERECHNEN SIE DEN LEITUNGSROHR-FÜLLGRAD GEMÄSS NEC-ANFORDERUNGEN //
NEC Tabelle 1 Kapitel 9 legt maximale Füllgrade basierend auf der Anzahl der Leiter fest. Diese Grenzwerte gewährleisten ordnungsgemäße Wärmeableitung, einfache Installation und Schutz der Leiterisolierung.
53%
Ein Leiter
Höherer Grenzwert ermöglicht einfacheres Einziehen einzelner großer Kabel
31%
Zwei Leiter
Niedrigerer Grenzwert verhindert Verklemmen während der Installation
40%
Drei oder mehr
Standardfüllgrad für Installationen mit mehreren Leitern
Was ist der Leitungsrohr-Füllgrad?
Der Leitungsrohr-Füllgrad bezieht sich auf den Prozentsatz der inneren Querschnittsfläche eines Leitungsrohrs, der von elektrischen Leitern belegt wird. Der National Electrical Code (NEC) Kapitel 9 Tabelle 1 legt maximale Füllgrade fest, um eine sichere Installation, ordnungsgemäße Wärmeableitung und Schutz der Leiterisolierung zu gewährleisten. Die Überschreitung dieser Grenzwerte kann zu Installationsschwierigkeiten, Isolierungsschäden und Überhitzungsgefahren führen.
Warum Füllgradgrenzen existieren
Wärmeableitung
Überfüllte Leitungsrohre fangen die von stromführenden Leitern erzeugte Wärme ein und können möglicherweise die Temperaturwerte der Isolierung überschreiten und Brandgefahren verursachen.
Installation & Wartung
Ordnungsgemäße Füllgrade stellen sicher, dass Leiter ohne übermäßige Kraft durch das Leitungsrohr gezogen werden können, wodurch die Installationszeit verkürzt und Leiterschäden verhindert werden.
Isolierungsschutz
Ausreichender Abstand verhindert Abrieb und mechanische Belastung der Leiterisolierung während der Installation und während der gesamten Lebensdauer des elektrischen Systems.
Normkonformität
NEC-Füllgradanforderungen sind für die elektrische Sicherheit und rechtliche Konformität zwingend erforderlich. Inspektoren überprüfen Leitungsrohr-Füllgradberechnungen während der Installationsfreigabe.
Wie berechnet man den Leitungsrohr-Füllgrad
Leitungsrohr-Füllgrad-Formel
Füllgrad % = (Gesamte Leiterfläche ÷ Leitungsrohrfläche) × 100
Der Leitungsrohr-Füllgrad wird berechnet, indem die gesamte Querschnittsfläche aller Leiter durch die innere Fläche des Leitungsrohrs geteilt und dann mit 100 multipliziert wird. Dieses Ergebnis darf den in NEC Tabelle 1 angegebenen maximalen Füllgrad für die Anzahl der installierten Leiter nicht überschreiten.
| Variable | Beschreibung | Quelle |
|---|---|---|
| Gesamte Leiterfläche | Summe aller Leiterquerschnittsflächen einschließlich Isolierung | NEC Tabelle 5 (Kapitel 9) |
| Leitungsrohrfläche | Innere Querschnittsfläche des Leitungsrohrs | NEC Tabelle 4 (Kapitel 9) |
| Füllgrad % | Prozentsatz des von Leitern belegten Leitungsrohrs | Berechnetes Ergebnis |
| Max. Füllgrad % | Maximal zulässiger Füllgrad basierend auf der Leiteranzahl | NEC Tabelle 1 (Kapitel 9) |
Leitungsrohrtypen verstehen
Verschiedene Leitungsrohrtypen haben unterschiedliche Wandstärken, die die innere Fläche und Leiterkapazität beeinflussen. Die Auswahl hängt von der Installationsumgebung, den Anforderungen an den mechanischen Schutz und den örtlichen Vorschriften ab.
Dünnwandiges Stahlrohr für Innenanwendungen. Die häufigste Wahl für gewerbliche und private Installationen aufgrund der leichten Bauweise und einfachen Installation.
Stahlrohr mit mittlerer Wandstärke, das einen besseren mechanischen Schutz als EMT bietet. Geeignet für Innen- und Außeninstallationen mit erhöhter physischer Festigkeit.
Dickwandiges Stahlrohr mit maximalem physischen Schutz. Erforderlich in gefährlichen Bereichen und Orten, die schweren physischen Schäden ausgesetzt sind.
Nichtmetallisches Leitungsrohr für unterirdische und korrosive Umgebungen. Standardwandstärke geeignet für die meisten Direktverlegungs- und Betoneinbettungsanwendungen.
Dickwandiges PVC-Leitungsrohr mit erhöhter mechanischer Festigkeit. Wird verwendet, wo zusätzlicher physischer Schutz erforderlich ist oder für oberirdische Außeninstallationen.
Vergleich der inneren Leitungsrohrfläche (Quadratzoll)
| Handelsgröße | EMT | IMC | RMC | PVC-40 | PVC-80 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1/2" | 0.304 | 0.342 | 0.314 | 0.285 | 0.217 |
| 3/4" | 0.533 | 0.586 | 0.549 | 0.508 | 0.409 |
| 1" | 0.864 | 0.959 | 0.887 | 0.832 | 0.688 |
| 1-1/4" | 1.496 | 1.647 | 1.526 | 1.453 | 1.237 |
| 2" | 3.356 | 3.630 | 3.408 | 3.291 | 2.874 |
| 3" | 8.846 | 9.371 | 8.846 | 8.477 | 7.566 |
| 4" | 15.68 | 16.46 | 15.68 | 15.13 | 13.63 |
Quelle: NEC Tabelle 4, Kapitel 9 - Abmessungen und prozentuale Fläche von Leitungsrohren
Wie Isolierung die Füllgradberechnung beeinflusst
Der Leiterisolierungstyp hat erheblichen Einfluss auf den Leitungsrohr-Füllgrad, da die gesamte Leiterfläche sowohl den Metallleiter als auch seinen Isolierungsmantel umfasst. Verschiedene Isolierungsmaterialien und -stärken führen zu unterschiedlichen Gesamtdurchmessern für dieselbe Leitergröße.
THHN/THWN-2
Am häufigsten verwendete Mehrzweck-Installationsleitung. Thermoplastische Isolierung mit Nylonmantel bietet hervorragende Feuchtigkeits- und Hitzebeständigkeit für trockene und nasse Standorte.
Temperaturklasse: 90°C trocken, 75°C nass
Am besten für: Allgemeine Wohn- und Gewerbeverkabelung, Leitungsrohrinstallationen
Isolierung: Dünner Nylonmantel minimiert den Gesamtdurchmesser und maximiert die Leitungsrohrkapazität
THWN
Feuchtigkeits- und hitzebeständige thermoplastische Isolierung. Ähnlich wie THHN, aber speziell für nasse Standorte mit etwas anderer Isolierungszusammensetzung ausgelegt.
Temperaturklasse: 75°C Nassbereiche
Am besten für: Nassbereiche, Außeninstallationen, Bereiche mit hoher Luftfeuchtigkeit
Isolierung: Vergleichbarer Durchmesser zu THHN für die meisten Leitergrößen
XHHW
Vernetzte Polyethylen-Isolierung mit überlegener Hitzebeständigkeit. Ausgezeichnet für Hochtemperaturanwendungen und Speisestromkreise mit hoher Last.
Temperaturklasse: 90°C trocken, 75°C nass
Am besten für: Hausanschlüsse, Speisestromkreise, Hochtemperaturumgebungen
Isolierung: Dickere Isolierung erhöht den Gesamtdurchmesser und verringert die Leitungsrohrkapazität
Leiterflächen einschließlich Isolierung (Quadratzoll)
| AWG-Größe | THHN/THWN-2 | THWN | XHHW |
|---|---|---|---|
| 14 AWG | 0.0097 | 0.0097 | 0.0139 |
| 12 AWG | 0.0133 | 0.0133 | 0.0181 |
| 10 AWG | 0.0211 | 0.0211 | 0.0243 |
| 8 AWG | 0.0366 | 0.0366 | 0.0437 |
| 6 AWG | 0.0507 | 0.0507 | 0.0590 |
| 4 AWG | 0.0824 | 0.0824 | 0.0814 |
| 2 AWG | 0.1158 | 0.1158 | 0.1146 |
| 1/0 AWG | 0.1855 | 0.1855 | 0.1825 |
| 4/0 AWG | 0.3237 | 0.3237 | 0.3197 |
Quelle: NEC Tabelle 5, Kapitel 9 - Abmessungen isolierter Leiter und Installationsleitungen
Realistische Leitungsrohr-Füllgrad-Szenarien
Beispiel 1: Wohnungs-Abzweigstromkreis
Szenario: Drei 12 AWG THHN-Leiter in 1/2" EMT-Leitungsrohr (typischer 15A- oder 20A-Stromkreis)
Leiterfläche (einzeln)
0.0133 in²
Gesamte Leiterfläche
0.0399 in²
Leitungsrohrfläche
0.304 in²
Füllgrad
13.1%
Ergebnis: KONFORM - Weit innerhalb der 40%-Füllgrenze für drei oder mehr Leiter. Dies ist eine standardmäßige Wohninstallation.
Beispiel 2: Mehrkreis-Installation
Szenario: Zwölf 12 AWG THHN-Leiter in 3/4" EMT-Leitungsrohr (vier 3-Leiter-Stromkreise in einem Leitungsrohr)
Leiterfläche (einzeln)
0.0133 in²
Gesamte Leiterfläche
0.1596 in²
Leitungsrohrfläche
0.533 in²
Füllgrad
29.9%
Ergebnis: KONFORM - Bei 29,9% Füllgrad erfüllt diese Installation die NEC-Anforderungen. Berücksichtigen Sie Reduktionsfaktoren für mehr als drei stromführende Leiter.
Beispiel 3: Überdimensionierte Installation (Nicht konform)
Szenario: Sechzehn 10 AWG THHN-Leiter in 3/4" EMT-Leitungsrohr (Versuch, zu viele Stromkreise zu verlegen)
Leiterfläche (einzeln)
0.0211 in²
Gesamte Leiterfläche
0.3376 in²
Leitungsrohrfläche
0.533 in²
Füllgrad
63.3%
Ergebnis: NICHT KONFORM - Überschreitet die 40%-Füllgrenze bei 63,3%. Verwenden Sie ein 1" EMT-Leitungsrohr oder reduzieren Sie die Leiteranzahl, um die Vorschriften zu erfüllen.
Vermeiden Sie diese Leitungsrohr-Füllgrad-Fehler
Erdleiter ignorieren
Geräte-Schutzleiter müssen in die Füllgradberechnungen einbezogen werden. Viele Installateure schließen fälschlicherweise Erdungsleiter aus, was zu Verstößen gegen die Vorschriften und fehlgeschlagenen Inspektionen führt.
Falsche Isolierungstyp-Flächen verwenden
THHN, THWN und XHHW haben unterschiedliche Querschnittsflächen. Verwenden Sie immer die NEC Tabelle 5-Werte, die Ihrem tatsächlichen Isolierungstyp entsprechen, nicht die Abmessungen blanker Leiter.
Stromführende Leiter falsch zählen
Neutralleiter, die unausgeglichenen Strom führen, und Wechselleiter in 3-Wege-Schaltkreisen zählen zum Füllgrad. Verstehen Sie, welche Leiter für Ihre spezifische Installation stromführend sind.
Annahme, dass alle Leitungsrohre gleich sind
EMT, IMC, RMC und PVC haben unterschiedliche Innendurchmesser für dieselbe Handelsgröße. Verwenden Sie immer die korrekten NEC Tabelle 4-Werte für Ihren spezifischen Leitungsrohrtyp.
Reduzierung vergessen
Obwohl getrennt von Füllgradberechnungen, denken Sie daran, dass mehr als drei stromführende Leiter in einem Leitungsrohr eine Strombelastbarkeitsreduzierung gemäß NEC 310.15(C)(1) erfordern. Ihr Füllgrad kann konform sein, aber Ihr Stromkreis kann dennoch überdimensioniert sein.
Relevante NEC-Abschnitte für Leitungsrohr-Füllgrad
Der National Electrical Code bietet umfassende Tabellen und Anforderungen für Leitungsrohr-Füllgradberechnungen. Diese Abschnitte arbeiten zusammen, um sichere und vorschriftskonforme Installationen zu gewährleisten.
| NEC-Abschnitt | Titel | Relevanz |
|---|---|---|
| Tabelle 1 (Kap. 9) | Prozentsatz des Querschnitts von Leitungsrohren für Leiter | Definiert maximale Füllgrade: 53% (1 Leiter), 31% (2 Leiter), 40% (3+ Leiter) |
| Tabelle 4 (Kap. 9) | Abmessungen und prozentuale Fläche von Leitungsrohren | Bietet innere Querschnittsflächen für alle Leitungsrohrtypen und -größen |
| Tabelle 5 (Kap. 9) | Abmessungen isolierter Leiter und Installationsleitungen | Listet Querschnittsflächen von Leitern mit verschiedenen Isolierungstypen auf |
| Artikel 344 | Starres Metallrohr: Typ RMC | Installationsanforderungen und Spezifikationen für starres Metallrohr |
| Artikel 358 | Elektrisches Metallrohr: Typ EMT | Installationsanforderungen und Spezifikationen für EMT-Leitungsrohr |
| Artikel 352 | Starres Polyvinylchlorid-Leitungsrohr: Typ PVC | Installationsanforderungen und Spezifikationen für PVC-Leitungsrohr |