线管填充率计算器（NEC）

什么是线管填充率计算器？

线管填充率计算器告诉你一组导线是否能合规地装入一段电气线管。往管内塞入过多导线会积聚热量、使穿线变得困难，并可能损坏绝缘——因此《国家电气规范》（NEC）限制导线可占用线管内截面的比例。本工具将你的导线总面积与该上限进行比较，以百分比形式报告填充率，并给出明确的合格或不合格结果。

你需要选择线管的公称尺寸、以 AWG 表示的导线规格，以及计划敷设的导线数量。计算器依据 NEC 表格完成面积计算，让你在几秒内确定线管尺寸，而不必翻阅规范手册。

它是如何工作的？

每次计算都归结为比较两个面积：导线所需的空间与线管所允许的空间。

导线面积。 给定类型和 AWG 的每根导线都有固定的截面面积，列于 NEC 第 9 章表 5。对于 $n$ 根相同的导线，铜芯加绝缘的总面积为：

$$A_{\text{wires}} = n \times A_{\text{wire}}$$

线管面积。 线管在 100% 填充时的总内部面积取自 NEC 第 9 章表 4，取决于线管类型（本计算器使用 EMT）及其公称尺寸。

填充率百分比。 填充率是两者之比，以百分数表示：

$$\text{fill \%} = \frac{A_{\text{wires}}}{A_{\text{conduit}}} \times 100$$

允许上限。 NEC 第 9 章表 1 按导线数量规定了最大允许填充率：

$$\text{limit} = \begin{cases} 53\% & n = 1 \\ 31\% & n = 2 \\ 40\% & n \geq 3 \end{cases}$$

如果填充率百分比等于或低于上限，该段合格；如果高于上限，则需要更大的线管或更少的导线。

计算示例

假设你要将 五根 12 AWG THHN 导线穿过 3/4” EMT。

• 一根 12 AWG THHN 导线的面积为 $0.0133 \text{ in}^2$（表 5）。
• 五根之和：$A_{\text{wires}} = 5 \times 0.0133 = 0.0665 \text{ in}^2$。
• 3/4” EMT 的内部面积为 $0.533 \text{ in}^2$（表 4）。
• 填充率：$\dfrac{0.0665}{0.533} \times 100 = 12.48\%$。

由于导线为三根或更多，上限为 $40\%$。$12.48\%$ 的填充率远低于 $40\%$，因此该段合格——3/4” EMT 尺寸绰绰有余，留有充足空间供日后增加更多回路。

实用说明

• 本工具假设导线完全相同。 公式将一根导线的面积乘以数量，当每根导线类型和 AWG 相同时结果是精确的。若为混合规格，请分别累加每根导线的表 5 面积，再将总和与线管允许面积比较。
• 40 / 31 / 53 规则关乎散热与穿线，而不仅是空间。 单根导线允许 53%，因为一根导线容易穿拉；两根降至 31%（几何布置留下不便的空隙）；三根或更多则稳定在 40%。
• 应使用你实际敷设导线类型的尺寸。 此处面积针对 THHN/THWN。XHHW、RHW 或绝缘更厚的导线面积更大，会更快填满线管，因此请查阅表 5 中正确的列。
• 接地导线也计入。 请将设备接地导线纳入计数——它虽然通常不载流，却仍占用线管空间。
• 留出余量。 恰好卡在上限会使穿线困难。请像上面的示例那样把目标定在上限以下较多，以免日后增设被迫重新布线。为导线本身选型是另一步——将本工具与欧姆定律计算器和瓦特转安培计算器配合使用，以确认回路的载流量。

常见问题

为什么三根或更多导线的上限是 40%？ NEC 限制填充率是为了防止导线过热，并留出足够间隙以在不刮伤绝缘的情况下穿拉导线。对于三根或更多导线，40% 是长期确立的平衡点。

线管自身的壁厚有影响吗？ 有——计算器使用的已经是线管的内部面积，而非其公称尺寸。这就是为什么 3/4” EMT 的内部面积为 $0.533 \text{ in}^2$，而不是字面上 3/4 英寸圆的面积。

如果我的填充率超过上限怎么办？ 升到下一个公称尺寸的线管，或减少导线数量。你也可以将回路拆分到两段较小的线管中。若在重新选型时重新考虑负荷，请再核对安培转瓦特计算器。