전선관 충전율 계산기
// NEC 요구사항에 따른 전선관 충전율 계산 //
NEC 표 1 제9장은 도체 수에 따른 최대 전선관 충전율을 지정합니다. 이러한 한계는 적절한 열 방출, 설치 용이성 및 전선 절연 보호를 보장합니다.
53%
도체 1개
높은 한계로 대형 케이블의 인입을 용이하게 함
31%
도체 2개
낮은 한계로 설치 중 간섭을 방지
40%
도체 3개 이상
다중 도체 설치를 위한 표준 충전율
전선관 충전율이란?
전선관 충전율은 전기 도체가 차지하는 전선관 내부 단면적의 백분율을 나타냅니다. 미국 전기 규정(NEC) 제9장 표 1은 안전한 설치, 적절한 열 방출 및 도체 절연 보호를 보장하기 위해 최대 충전율을 규정합니다. 이러한 한계를 초과하면 설치 어려움, 절연 손상 및 과열 위험이 발생할 수 있습니다.
충전율 한계가 존재하는 이유
열 방출
과밀한 전선관은 전류를 운반하는 도체에서 생성된 열을 가두어 절연체 온도 정격을 초과하고 화재 위험을 초래할 수 있습니다.
설치 및 유지보수
적절한 충전율은 과도한 힘 없이 도체를 전선관을 통해 당길 수 있도록 보장하여 설치 시간을 단축하고 전선 손상을 방지합니다.
절연 보호
적절한 간격은 설치 중 및 전기 시스템의 수명 전반에 걸쳐 도체 절연체의 마모 및 기계적 응력을 방지합니다.
규정 준수
NEC 충전율 요구사항은 전기 안전 및 법적 준수를 위해 필수입니다. 검사관은 설치 승인 중 전선관 충전율 계산을 확인합니다.
전선관 충전율 계산 방법
전선관 충전율 공식
충전율 % = (총 전선 면적 ÷ 전선관 면적) × 100
전선관 충전율은 모든 도체의 총 단면적을 전선관의 내부 면적으로 나눈 다음 100을 곱하여 계산됩니다. 이 결과는 설치된 도체 수에 대해 NEC 표 1에 명시된 최대 충전율을 초과해서는 안 됩니다.
| 변수 | 설명 | 출처 |
|---|---|---|
| 총 전선 면적 | 절연을 포함한 모든 도체 단면적의 합 | NEC 표 5 (제9장) |
| 전선관 면적 | 전선관의 내부 단면적 | NEC 표 4 (제9장) |
| 충전율 % | 도체가 차지하는 전선관의 백분율 | 계산 결과 |
| 최대 충전율 % | 도체 수에 따른 최대 허용 충전율 | NEC 표 1 (제9장) |
전선관 종류 이해하기
전선관 종류마다 벽 두께가 다르며, 이는 내부 면적과 도체 용량에 영향을 미칩니다. 선택은 설치 환경, 기계적 보호 요구사항 및 지역 규정 요구사항에 따라 달라집니다.
내부 용도를 위한 얇은 벽 강철 전선관입니다. 가벼운 구조와 설치 용이성으로 인해 상업 및 주거용 설치에서 가장 일반적인 선택입니다.
EMT보다 더 큰 기계적 보호를 제공하는 중간 벽 강철 전선관입니다. 향상된 물리적 강도로 실내 및 실외 설치 모두에 적합합니다.
최대 물리적 보호를 제공하는 두꺼운 벽 강철 전선관입니다. 위험 장소 및 심한 물리적 손상의 대상이 되는 지역에서 필수입니다.
지하 및 부식성 환경을 위한 비금속 전선관입니다. 대부분의 직접 매설 및 콘크리트 매설 용도에 적합한 표준 벽 두께입니다.
증가된 기계적 강도를 가진 두꺼운 벽 PVC 전선관입니다. 추가 물리적 보호가 필요하거나 지상 야외 설치에 사용됩니다.
전선관 내부 면적 비교 (제곱인치)
| 규격 크기 | 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 |
출처: NEC 표 4, 제9장 - 전선관 및 튜브의 치수 및 백분율 면적
절연이 충전율 계산에 미치는 영향
전선 절연 종류는 전선관 충전율에 중요한 영향을 미칩니다. 총 도체 면적에는 금속 도체와 절연 재킷이 모두 포함되기 때문입니다. 서로 다른 절연 재료와 두께는 동일한 도체 크기에 대해 전체 직경이 다르게 됩니다.
THHN/THWN-2
가장 일반적인 범용 건물 전선입니다. 나일론 재킷이 있는 열가소성 절연은 건조 및 습윤 장소에서 우수한 습기 및 내열성을 제공합니다.
온도 정격: 건조 90°C, 습윤 75°C
최적 용도: 일반 주거 및 상업용 배선, 전선관 설치
절연: 얇은 나일론 재킷으로 전체 직경을 최소화하여 전선관 용량을 극대화
THWN
습기 및 내열성 열가소성 절연입니다. THHN과 유사하지만 약간 다른 절연 구성으로 습윤 장소에 특별히 등급이 지정되었습니다.
온도 정격: 습윤 장소 75°C
최적 용도: 습윤 장소, 야외 설치, 높은 습도 지역
절연: 대부분의 전선 크기에서 THHN과 비슷한 직경
XHHW
우수한 내열성을 제공하는 가교 폴리에틸렌 절연입니다. 고온 용도 및 무거운 부하를 운반하는 피더 회로에 우수합니다.
온도 정격: 건조 90°C, 습윤 75°C
최적 용도: 서비스 인입구, 피더, 고온 환경
절연: 더 두꺼운 절연으로 전체 직경이 증가하여 전선관 용량 감소
절연을 포함한 도체 면적 (제곱인치)
| AWG 크기 | 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 |
출처: NEC 표 5, 제9장 - 절연 도체 및 고정 전선의 치수
실제 전선관 충전율 시나리오
예시 1: 주거용 분기 회로
시나리오: 1/2" EMT 전선관에 12 AWG THHN 도체 3개 (일반적인 15A 또는 20A 회로)
전선 면적 (각)
0.0133 in²
총 전선 면적
0.0399 in²
전선관 면적
0.304 in²
충전율
13.1%
결과: 적합 - 3개 이상 도체에 대한 40% 충전율 한계 내에 충분히 있습니다. 이것은 표준 주거용 설치입니다.
예시 2: 다중 회로 설치
시나리오: 3/4" EMT 전선관에 12 AWG THHN 도체 12개 (하나의 전선관을 공유하는 4개의 3선 회로)
전선 면적 (각)
0.0133 in²
총 전선 면적
0.1596 in²
전선관 면적
0.533 in²
충전율
29.9%
결과: 적합 - 29.9% 충전율로 이 설치는 NEC 요구사항을 충족합니다. 3개 이상의 전류 운반 도체에 대한 감율 요소를 고려하십시오.
예시 3: 과대 설치 (비적합)
시나리오: 3/4" EMT 전선관에 10 AWG THHN 도체 16개 (너무 많은 회로 실행 시도)
전선 면적 (각)
0.0211 in²
총 전선 면적
0.3376 in²
전선관 면적
0.533 in²
충전율
63.3%
결과: 비적합 - 63.3%로 40% 충전율 한계를 초과합니다. 1" EMT 전선관으로 업그레이드하거나 규정 요구사항을 충족하기 위해 도체 수를 줄이십시오.
이러한 전선관 충전율 오류를 피하십시오
접지 도체 무시
장비 접지 도체는 충전율 계산에 포함되어야 합니다. 많은 설치자가 실수로 접지선을 제외하여 규정 위반 및 검사 실패를 초래합니다.
잘못된 절연 종류 면적 사용
THHN, THWN 및 XHHW는 서로 다른 단면적을 가지고 있습니다. 나도체 치수가 아닌 실제 절연 종류와 일치하는 NEC 표 5 값을 항상 사용하십시오.
전류 운반 도체 잘못 계산
불균형 전류를 운반하는 중성 도체 및 3방향 스위치 회로의 트래블러는 충전율에 포함됩니다. 특정 설치에 대해 전류를 운반하는 도체가 무엇인지 이해하십시오.
모든 전선관이 동일하다고 가정
EMT, IMC, RMC 및 PVC는 동일한 규격 크기에 대해 서로 다른 내부 직경을 가지고 있습니다. 특정 전선관 종류에 대한 올바른 NEC 표 4 값을 항상 사용하십시오.
감율 잊기
충전율 계산과는 별개로, 전선관에 3개 이상의 전류 운반 도체가 있으면 NEC 310.15(C)(1)에 따라 허용전류 감율이 필요합니다. 충전율은 적합할 수 있지만 회로는 여전히 과대할 수 있습니다.
전선관 충전율에 대한 관련 NEC 섹션
미국 전기 규정은 전선관 충전율 계산을 위한 포괄적인 표 및 요구사항을 제공합니다. 이러한 섹션은 안전하고 규정을 준수하는 설치를 보장하기 위해 함께 작동합니다.
| NEC 섹션 | 제목 | 관련성 |
|---|---|---|
| 표 1 (제9장) | 도체를 위한 전선관 및 튜브의 단면 백분율 | 최대 충전율 정의: 53% (도체 1개), 31% (도체 2개), 40% (도체 3개 이상) |
| 표 4 (제9장) | 전선관 및 튜브의 치수 및 백분율 면적 | 모든 전선관 종류 및 크기에 대한 내부 단면적 제공 |
| 표 5 (제9장) | 절연 도체 및 고정 전선의 치수 | 다양한 절연 종류의 도체 단면적 목록 |
| 조항 344 | 강성 금속 전선관: RMC형 | 강성 금속 전선관의 설치 요구사항 및 사양 |
| 조항 358 | 전기 금속 튜브: EMT형 | EMT 전선관의 설치 요구사항 및 사양 |
| 조항 352 | 강성 폴리염화비닐 전선관: PVC형 | PVC 전선관의 설치 요구사항 및 사양 |