Trigonometri Saluran EMT
Melengkung Saluran Adalah Trigonometri Aplikasi
Saluran logam listrik (EMT) dilengkungkan ke bentuk yang tepat untuk mengalirkan kabel melalui bangunan. Setiap lengkungan adalah operasi geometri dengan hubungan matematis yang tepat.
Lengkungan 90 derajat (stub-up): Lengkungan paling sederhana: sudut siku. Anda mengukur ketinggian stub-up (jarak vertikal) dan kurangi ambang take-up sepatu pelengkung untuk menemukan titik lengkung.
Lengkungan offset: Dua lengkungan yang cocok yang memindahkan saluran dari satu bidang ke bidang paralel lainnya. Digunakan untuk melewati rintangan atau beralih antara permukaan. Geometri ini adalah trigonometri murni.
Multiplikator offset adalah rumus kunci: **jarak antara lengkungan = tinggi offset × multiplikator
Multiplikator = 1/sin(bend angle):
- 10° lengkungan: multiplikator = 6.0 (lereng lembut, jarak jauh)
- 22.5° lengkungan: multiplikator = 2.6
- 30° lengkungan: multiplikator = 2.0 (paling umum)
- 45° lengkungan: multiplikator = 1.414 (= √2, offset ketat)
Mengapa 1/sin(angle)? Gambarlah segitiga offset: tinggi offset adalah sisi yang tegak lurus sudut lengkangan, & jarak antara lengkungan adalah hipotenusa. Dengan definisi, sin(angle) = tegak lurus/hipotenusa, jadi hipotenusa = tegak lurus/sin(angle).
Pengurangan: Sebuah offset 'makan' panjang saluran. Jalan saluran melalui offset lebih panjang daripada jalur lurus. Anda harus menambahkan pengurangan pada pengukuran Anda: pengurangan per inci offset sekitar 3/16 " untuk lengkungan 30°, 3/8 " untuk lengkungan 45°.
Lengkungan jembatan: Sebuah jembatan 3 poin menggunakan tiga lengkungan untuk melewati rintangan dan kembali ke bidang asli: seperti jembatan. Sebuah jembatan 4 poin menggunakan empat lengkungan untuk rintangan yang lebih lebar. Lengkungan tengah biasanya dua kali sudut lengkungan dua lengkungan luar.
Menghitung Offset
Anda perlu meletakkan saluran EMT di dinding, tetapi pipa diameter 6 inci menghalangi. Anda membutuhkan offset untuk mengelilingi pipa dengan 1 inci jarak di setiap sisinya: jadi tinggi offset total adalah 8 inci. Anda memutuskan untuk menggunakan lengkungan 30 derajat.
Geometri Volumetrik Kemasan Persimpangan
Isi Kemasan: Setiap Kabel Memiliki Volume
Kode Nasional Listrik (NEC Artikel 314.16) meminta kemasan persimpangan memiliki volume internal yang cukup untuk semua konduktor, perangkat, pelat, dan tanaga. Mengisi kemasan yang berlebihan menciptakan pembentukan panas dan membuat koneksi tidak andal.
Geometri adalah sederhana: setiap komponen mengambil volume yang didefinisikan kode. Volume total dari semua komponen tidak boleh melebihi kapasitas kemasan.
Pengizinan volume (berdasarkan konduktor terbesar dalam kemasan):
- Setiap konduktor berdaya arus: 1 × pengizinan volume
- Semua pelat kabel internal gabungan: 1 × pengizinan volume
- Semua konduktor tanaga penghantar gabungan: 1 × pengizinan volume
- Setiap perangkat (switch, receptacle): 2 × pengizinan volume
Pengizinan volume oleh ukuran kabel:
- 14 AWG: 2,00 in³ per konduktor
- 12 AWG: 2,25 in³ per konduktor
- 10 AWG: 2,50 in³ per konduktor
Volume kemasan umum:
- Single-gang: 18 in³
- Double-gang: 34 in³
- 4" persegi × 1,5" dalam: 21 in³
- 4" persegi × 2,125" dalam: 30,3 in³
Kalkulasi isi kemasan adalah geometri volumetrik murni: hitung volume yang diperlukan, bandingkan dengan volume yang tersedia. Jika yang diperlukan > yang tersedia, gunakan kemasan yang lebih besar.
Kalkulasi Isi Kemasan
Kotak persimpangan mengandung: 4 konduktor mengangkut arus 12 AWG yang masuk dari kabel satu, 4 konduktor 12 AWG lainnya dari kabel kedua, pelat kabel internal, 2 konduktor grounding peralatan, & 1 receptakel tunggal (perangkat). Semua konduktor adalah 12 AWG (ruang 2,25 in³ allowance).
Geometri Membentuk Medan
Medan Elektromagnetik Mengikuti Hukum Geometri
Medan listrik dan medan magnet bukanlah abstrak: mereka memiliki bentuk geometri yang ditentukan oleh penataan fisik muatan dan arus.
Medan listrik: Muatan titik menciptakan medan radial yang menyebar ke segala arah, menurun sesuai hukum 1/r² (sebaliknya hukum kuadrat). Dua papan sejajar menciptakan medan yang rata antara mereka: medan lurus, paralel garis. Geometri konduktor menentukan bentuk medan.
Medan magnet kawat lurus: Kawat yang mengandung arus menghasilkan medan magnet yang membentuk lingkaran konsergik di sekitar kawat. Aturan tangan kanan: gulungkan tangan kanan Anda di sekitar kawat dengan jari Anda mengarah ke arah arus: jari-jari Anda melengkung ke arah medan magnet. Kekuatan medan menurun sesuai 1/r (sebaliknya jarak).
Medan magnet solenoid (lilitan): Lilitkan kawat menjadi heliks, dan medan magnet lingkaran dari setiap putaran akan menguat di dalam lilitan untuk menciptakan medan yang hampir rata, lurus: seperti magnet batang. Di luar lilitan, medan melengkung dari satu ujung ke ujung lain.
Transformers memanfaatkan geometri bersama: Dua kumpulan kabel yang dikepang pada inti besi yang sama membagikan geometri magnet mereka. Arus dalam kumpulan primer menciptakan medan magnet dalam inti; medan tersebut yang berubah menginduksi tegangan dalam kumpulan sekunder. Rasio tegangan sama dengan rasio putaran kumpulan: V₂/V₁ = N₂/N₁. Tidak ada koneksi listrik: koneksi yang murni secara geometris melalui medan magnet yang dibagikan.
Konsekuensi praktis: Rute kabel penting. Kabel kuasa paralel yang mengangkut arus tinggi menciptakan medan magnet yang dapat menginduksi gangguan pada kabel sinyal yang dekat. Solusinya adalah geometri: belit pasang (medan dibatalkan) atau tingkatkan jarak (medan menurun sebanding dengan 1/r).
Mengapa Transformer Bekerja
Transformer memiliki kumpulan primer dengan 100 putaran dan kumpulan sekunder dengan 500 putaran, yang dikepang pada inti besi yang sama. Primer menerima 120V AC.
Keterbatasan Geometri dalam Rute Kabel
Rute Kabel: Geometri Bertemu Kode
Mengarahkan kabel dan saluran konduktor melalui bangunan adalah masalah geometri yang dibatasi oleh fisika dan kode listrik.
Horizontal dan vertical hanya: NEC dan praktik standar membutuhkan kabel di dinding untuk berjalan horizontal atau vertikal: tidak pernah diagonal. Mengapa? Agar pekerja masa depan dapat memprediksi di mana kabel berada. Kabel yang berjalan dari kotak persimpangan selalu naik, turun, atau ke samping. Rute diagonal adalah pembunuh yang tidak terlihat untuk siapa pun yang bor ke dinding.
Kotak persimpangan di setiap perubahan arah: Setiap kali jalur konduktor berubah arah lebih dari total 360° belok, Anda harus menginstal kotak tarik. Kabel tidak dapat di tarik melalui terlalu banyak belokan: gesekan meningkat secara geometris dengan setiap belokan.
Isi konduktor: Pasal 344.22 NEC batasi berapa kabel yang dapat memuat di dalam konduktor. Persentase isi berdasarkan geometri luas penampang:
- 1 kabel: 53% dari luas penampang konduktor
- 2 kabel: 31% dari luas penampang konduktor
- 3+ kabel: 40% dari luas penampang konduktor
Mengapa persentase, bukan hitungan? Karena luas penampang kabel berbentuk lingkaran, & lingkaran tidak dapat dipakai sempurna. Selalu ada ruang yang tidak terpakai antara kabel lingkaran di dalam konduktor lingkaran. Persentase isi mengakomodasi ineffisiensi pengisian geometri ini plus ruang yang diperlukan untuk menarik kabel tanpa kerusakan.
Menghitung isi: Bandingkan luas penampang total kabel dengan area isi yang diperbolehkan. EMT 3/4" memiliki area internal 0.533 in². Pada 40% isi (3+ kabel), itu adalah 0.213 in² yang tersedia. Setiap kabel THHN 12 AWG memiliki area 0.0133 in². Jumlah kabel maksimum = 0.213 / 0.0133 = 16 kabel.
Perhitungan Isi Konduktor
Anda perlu mengalirkan 10 konduktor kabel 10 AWG THHN melalui konduktor. Setiap kabel 10 AWG THHN memiliki luas penampang sebesar 0.0211 in². Anda memiliki dua pilihan konduktor: EMT 1/2" (area internal = 0.304 in²) atau EMT 3/4" (area internal = 0.533 in²).