الجبرية المثلثية لمنقلة EMT
تلاعب المنقلة هو عملية جبرية مطبقة
منقلة EMT تُحوَّل إلى أشكال دقيقة لتنقل التوصيلات الكهربائية عبر المباني. كل تلاعب هو عملية جيومترية دقيقة مع علاقات رياضية محددة.
التلاعب بزاوية 90 درجة (الرفع): الطريقة البسيطة لتلاعب المنقلة: زاوية قائمة. تقيسين ارتفاع التلاعب (الارتفاع العمودي) وتستبعدين طول التقاطع المأخوذ من حذاء التلاعب لتحديد علامة التلاعب.
التلاعب المضاعف: تلاعبان متطابقان يستخدمان لتحريك المنقلة من مستوى إلى مستوى مستوٍ آخر. يستخدم لتجاوز العقبات أو الانتقال بين السطوح. الجيومتريا هي جبرية مثلثية.
مضاعف الارتفاع المضاعف هو الصيغة الرئيسية: الطول بين التلاعبان = ارتفاع التلاعب × مضاعف
المضاعف = 1/sin(زاوية التلاعب):
- التلاعب بزاوية 10 درجة: مضاعف = 6.0 (ميل ضعيف، مسافة طويلة)
- التلاعب بزاوية 22.5 درجة: مضاعف = 2.6
- التلاعب بزاوية 30 درجة: مضاعف = 2.0 (الأكثر شيوعًا)
- التلاعب بزاوية 45 درجة: مضاعف = 1.414 (= √2، تلاعب ضيق)
لماذا 1/sin(الزاوية)? قم بdrawing the offset triangle: الارتفاع المضاعف هو الجانب المقابل للزاوية التلاعب، & الطول بين التلاعبان هو الجانب الحاجز. من التعريف، sin(الزاوية) = opposite/hypotenuse، لذا hypotenuse = opposite/sin(الزاوية).
التصغير: تلاعب 'أكله' طول المنقلة. مسار المنقلة عبر التلاعب أطول من مسار مستقيم. يجب إضافة التصغير لقياساتك: التصغير لكل بوصة من التلاعب هو حوالي 3/16 " للزوايا 30 درجة، 3/8 " للزوايا 45 درجة.
التلاعب بالسقالة: سقالة ثلاثية تستخدم ثلاث تلاعيب لعبور العقبة وعودة إلى المستوى الأصلي: مثل جسر. سقالة رابعة تستخدم أربعة تلاعيب لعقبة وسيطة. التلاعب المركزي هو عادةً ضعف زاوية التلاعيب الخارجيين.
حساب تلاعب مضاعف
يجب أن تُجرى منقلة EMT على جدار، لكن هناك أنبوب معدني يبلغ قطره 6 بوصات في الطريق. تحتاج إلى تلاعب لتفادي الأنبوب بفارغ الأمان ببوصة واحدة على كل جانب: لذا فإن ارتفاع التلاعب المطلوب هو 8 بوصات. قررت استخدام تلاعب بزاوية 30 درجة.
جيوميتري الحجم المكامن للصندوقات المتصلة
ملء الصندوق: كل كابل لديه حجم
يتطلب قانون التوصيلات الوطنية (NEC Article 314.16) أن يكون الصندوقات المتصلة بحجم داخلي كافٍ لجميع كابلات، أجهزة، وضاغطات ومصادر الطاقة الأرضية. ملء الصندوق بشكل زائد يؤدي إلى تراكم الحرارة ويجعل الاتصال غير موثوق.
الحجم الجيوميتري بسيط: كل مكون يحتاج إلى مساحة حجمية محددة من قبل القانون. يجب أن لا تتجاوز المجموع الحجمي لجميع المكونات قدرة الصندوق.
السماح بالحجم (بناءً على أكبر كابل في الصندوق):
- كل كابل يحمل تيارًا كهربائيًا: 1 × السماح بالحجم
- كل ضاغط داخل الكابل: 1 × السماح بالحجم
- جميع مصادر التغذية الأرضية مجمعة: 1 × السماح بالحجم
- كل جهاز (مفتاح، مستقبل): 2 × السماح بالحجم
السماح بالحجم لكل سلك المقاس:
- 14 AWG: 2.00 إنش³ لكل كابل
- 12 AWG: 2.25 إنش³ لكل كابل
- 10 AWG: 2.50 إنش³ لكل كابل
الحجم المكامن للصندوق:
- واحد الجانب: 18 إنش³
- ضعف الجانب: 34 إنش³
- مربع 4 إنش × 1.5 إنش عمق: 21 إنش³
- مربع 4 إنش × 2.125 إنش عمق: 30.3 إنش³
حساب ملء الصندوق هو جيوميتري حجمي صافٍ: جمع الحجمات المطلوبة، مقارنة بحجم الصندوق المتاح. إذا كان المطلوب > المتاح، استخدم صندوق أكبر.
حساب ملء الصندوق
يحتوي صندوق الانزلاق على: 4 محامل كهربائية 12 AWG يصل إلى من كابل واحد، 4 محامل أخرى 12 AWG من كابل ثانٍ، ووصلات كابل داخلية، 2 محامل الأرضية، & 1 مستقبل واحد (جهاز). جميع المحامل 12 AWG (سمك 2.25 بوصة).
تحدد الشكل الجيوتمتري المجال
المجالات الكهرومغناطيسية تتبع قوانين الهندسة
المجالات الكهرومغناطيسية ليست مجرد مفاهيم مجردة: لها أشكال هندسية تحددها ترتيب الأشياء الفيزيائية.
المجالات الكهربائية: الشحنات النقطية تنتج مجالات كهربائية رادالية تنتشر في كل الاتجاهات، ويقل قوتها بمقدار 1/r² (قانون العكس المربعات). لوحين موازيين ينتجان مجالًا مستوًا بينهما: خطوط مجال مستقيمة موازية. هندسة المحامل تُشكل المجال.
مجال مغناطيسي لأسلاك مستقيمة: تُنتج سلك يحمل تيار كهربائي مجال مغناطيسي يُشكل دائريًا حول السلك. قاعدة اليد اليمنى: ضع إصبع اليد اليمنى حول السلك مع إصبع اليد الذي يدل على اتجاه التيار: يدك تُلف في اتجاه مجال المغناطيس. يقل قوة المجال بمقدار 1/r (العكس من المسافة).
مجال مغناطيسي لسلك حلقي: ضع السلك في حلقة، وستدعم المجالات الدائرية لكل دورة داخل القضيب لتكوين مجال مستو تقريبًا، مثل مغناطيس رفيع القوة. خارج القضيب، يتغير المجال من أحد الأطراف إلى أخرى. هندسة اللف تجمع وتوجه المجال.
تحويلات الاستغلال الجيومتري: يتم استغلال الجيومتري المشترك للمكثفات التي تتمحور حول نفس сердайن الجر. تُنشِأ مجال مغناطيسي في сердاين الجر بواسطة تيار في المكثف الرئيسي؛ وتبدأ تيار في المكثف الثانوي بواسطة تغيير المجال. نسبة التيارات تساوي نسبة التمثيل: V₂ / V₁ = N₂ / N₁. لا يوجد توصيل كهربائي: استغلال جغرافي فقط من خلال المجال الماغناطيسي المشترك.
النتيجة العملية: يهم الأمر مسار الكابلات. تتمحور الكابلات المتوازية التي تتحمل تيارات كهربائية عالية وتُنشِأ مجالات مغناطيسية يمكن أن تُنشِأ نبضات في الكابلات الإشارة القريبة. الحل الجيومتري: تقلب زوجي الإشارة (يُنسى المجال) أو زيادة المسافة (يُقلص المجال بمقدار 1/ر).
لماذا تعمل التحويلات
تحوي تحويل له مكثف رئيسي يحتوي على 100 دائرة و مكثف ثانوي يحتوي على 500 دائرة تمحورتا على نفس сердاين الجر. يتلقى المكثف الرئيسي 120V AC.
قيود الجيومتري في مسار الكابلات
مسار الكابلات: الجيومتري يلتقي بالكود
توجيه الكابلات والمنفذ عبر مبنى هو مشكلة جيومترية محكومة بالفيزياء وكود الكهرباء.
رأسي وعمودي فقط: يتطلب NEC وكيفية ممارسة الكود أن تتمحور الكابلات في الجدران رأسيًا أو عموديًا: لا يمكن أن تكون على диагональ. لماذا؟ حتى يمكن التنبؤ بوجود الكابلات بواسطة العاملين في المستقبل. تُنشِأ الكابلات التي تُنشِأ من صندوق التحويل دائمًا تتمحور رأسيًا أو عموديًا أو جانبيًا بشكل مستقيم. تتمحور المسارات العمودية هي موت حقيقي للناس الذين يفكرون في حفر جدار.
صندوق التحويل في كل تغيير اتجاه: عند كل تغيير في خرطوم التوصيل يتجاوز أكثر من 360 درجة من الانحناءات الإجمالية، يجب تثبيت صندوق استخراج. لا يمكن سحب الأشرطة حول الكثير من الانحناءات: يزداد摩 الطلاء هندسياً مع كل انحناءة.
ملء الخرطوم: تحدد المادة 344.22 من NEC عدد الأشرطة التي يمكن أن تتناسب داخل الخرطوم. تستند نسبة المليء إلى هندسة مساحة القطع العمودية:
- شارة واحدة: 53% من مساحة القطع العمودية للخرطوم
- 2 أشرطة: 31% من مساحة القطع العمودية للخرطوم
- 3+ أشرطة: 40% من مساحة القطع العمودية للخرطوم
لماذا النسب وليس الأعداد؟ لأن مساحات القطع للأشرطة دائرية، و الدبابيس لا تجمع بشكل مثالي. هناك دائمًا فضاء مفقود بين الأشرطة الدائرية داخل الخرطوم الدائري. تستند نسب المليء إلى هذا الفشل الهندسي في التعبئة بالإضافة إلى المساحة اللازمة لسحب الأشرطة بدون إلحاق الضرر بها.
حساب المليء: قم بتحليل مساحة القطع العمودية الكلية للأشرطة إلى مساحة المليء المسموح بها. يملأ الخرطوم EMT 3/4 بوصة مساحة داخلية قدرها 0.533 بوصة مربع. عند 40% من المليء (3+ أشرطة)، يبلغ ذلك 0.213 بوصة مربع متاح. لكل شارة 12 AWG THHN مساحة قدرها 0.0133 بوصة مربع. الأشرطة القصوى = 0.213 / 0.0133 = 16 شارة.
حساب ملء الخرطوم
يجب نقل 10 أشرطة من 10 AWG THHN عبر خرطوم. لكل شارة 10 AWG THHN مساحة قطعية مقدارها 0.0211 بوصة مربع. لديك خيارين من الخرطوم: EMT 1/2 بوصة (مساحة داخلية = 0.304 بوصة مربع) أو EMT 3/4 بوصة (مساحة داخلية = 0.533 بوصة مربع).