Leerrohr-Füllungsrechner (NEC)

Was ist ein Leerrohr-Füllungsrechner?

Ein Leerrohr-Füllungsrechner sagt Ihnen, ob eine Gruppe von Leitern zulässig in ein elektrisches Leerrohr passt. Zu viele Leiter in einem Rohr stauen Wärme, erschweren das Einziehen und können die Isolierung beschädigen — deshalb begrenzt der National Electrical Code (NEC), welchen Anteil des inneren Querschnitts eines Leerrohrs die Leiter belegen dürfen. Dieses Werkzeug vergleicht die Gesamtfläche Ihrer Leiter mit dieser Obergrenze und gibt die Füllung als Prozentwert sowie ein eindeutiges Bestanden- oder Nicht-bestanden-Ergebnis aus.

Sie wählen die Nenngröße des Leerrohrs, den Leiterquerschnitt in AWG und die Anzahl der Leiter, die Sie verlegen möchten. Der Rechner erledigt die Flächenberechnung anhand der NEC-Tabellen, sodass Sie eine Trasse in Sekunden dimensionieren, statt in Vorschriftenbüchern zu blättern.

Wie funktioniert er?

Jede Berechnung läuft auf den Vergleich zweier Flächen hinaus: den Platz, den die Leiter benötigen, gegenüber dem Platz, den das Leerrohr zulässt.

Leiterfläche. Jeder Leiter eines bestimmten Typs und AWG hat eine feste Querschnittsfläche, die in NEC Kapitel 9, Tabelle 5 aufgeführt ist. Für $n$ identische Leiter beträgt die gesamte Fläche aus Kupfer und Isolierung:

Leerrohrfläche. Die gesamte innere Fläche des Leerrohrs bei 100 % Füllung stammt aus NEC Kapitel 9, Tabelle 4 und hängt vom Leerrohrtyp (dieser Rechner verwendet EMT) und dessen Nenngröße ab.

Füllgrad. Die Füllung ist das Verhältnis der beiden, ausgedrückt in Prozent:

Zulässiger Grenzwert. NEC Kapitel 9, Tabelle 1 legt die maximal zulässige Füllung nach der Anzahl der Leiter fest:

Liegt der Füllgrad auf oder unter dem Grenzwert, besteht die Trasse; liegt er darüber, benötigen Sie ein größeres Leerrohr oder weniger Leiter.

Rechenbeispiel

Angenommen, Sie ziehen fünf 12 AWG THHN-Leiter durch 3/4” EMT.

• Ein 12-AWG-THHN-Leiter hat eine Fläche von $0.0133 \text{ in}^2$ (Tabelle 5).
• Fünf davon: $A_{\text{wires}} = 5 \times 0.0133 = 0.0665 \text{ in}^2$.
• Die innere Fläche von 3/4” EMT beträgt $0.533 \text{ in}^2$ (Tabelle 4).
• Füllung: $\dfrac{0.0665}{0.533} \times 100 = 12.48\%$.

Da drei oder mehr Leiter vorhanden sind, liegt der Grenzwert bei $40\%$. Die Füllung von $12.48\%$ liegt deutlich unter $40\%$, sodass die Trasse besteht — 3/4” EMT ist bequem groß genug und bietet reichlich Platz, um später weitere Stromkreise hinzuzufügen.

Praktische Hinweise

• Dieses Werkzeug setzt identische Leiter voraus. Die Formel multipliziert die Fläche eines Leiters mit der Anzahl, was exakt ist, wenn jeder Leiter denselben Typ und AWG hat. Bei gemischten Größen addieren Sie die Tabelle-5-Fläche jedes Leiters einzeln und vergleichen die Summe mit der zulässigen Fläche des Leerrohrs.
• Die 40-/31-/53-Regel betrifft Wärme und Einziehen, nicht nur Platz. Ein einzelner Leiter darf 53 % belegen, weil sich ein einzelner Draht leicht einziehen lässt; zwei Leiter sinken auf 31 % (die Geometrie lässt ungünstige Lücken); drei oder mehr pendeln sich bei 40 % ein.
• Verwenden Sie die Leiterabmessungen für den tatsächlich verlegten Leitertyp. Die Flächen hier gelten für THHN/THWN. XHHW, RHW oder Leiter mit dickerer Isolierung haben größere Flächen und füllen das Leerrohr schneller, prüfen Sie also die richtige Spalte in Tabelle 5.
• Schutzleiter zählen ebenfalls. Beziehen Sie den Schutzleiter in Ihre Anzahl ein — er belegt Platz im Leerrohr, obwohl er im Normalbetrieb keinen Strom führt.
• Lassen Sie Reserve. Genau am Grenzwert zu landen, erschwert das Einziehen. Zielen Sie deutlich unter die Obergrenze, wie im obigen Beispiel, damit spätere Ergänzungen keine Neuverlegung erzwingen. Die Dimensionierung der Leiter selbst ist ein separater Schritt — kombinieren Sie dies mit einem Ohmschen-Gesetz-Rechner und einem Watt-zu-Ampere-Rechner, um die Strombelastbarkeit des Stromkreises zu bestätigen.

Häufig gestellte Fragen

Warum liegt der Grenzwert bei 40 % für drei oder mehr Leiter? Der NEC begrenzt die Füllung, um eine Überhitzung der Leiter zu verhindern und genug Freiraum zum Einziehen zu lassen, ohne die Isolierung abzustreifen. Vierzig Prozent ist der seit Langem etablierte Ausgleichspunkt für drei oder mehr Leiter.

Spielt die Wandstärke des Leerrohrs eine Rolle? Ja — der Rechner verwendet bereits die innere Fläche des Leerrohrs, nicht seine Nenngröße. Deshalb hat 3/4” EMT eine innere Fläche von $0.533 \text{ in}^2$ statt der Fläche eines buchstäblichen 3/4-Zoll-Kreises.

Was, wenn meine Füllung über dem Grenzwert liegt? Wechseln Sie zur nächstgrößeren Leerrohr-Nenngröße oder verringern Sie die Anzahl der Leiter. Sie können die Stromkreise auch auf zwei kleinere Trassen aufteilen. Prüfen Sie den Ampere-zu-Watt-Rechner erneut, wenn Sie die Last beim Neudimensionieren überdenken.