Fiação elétrica na América do Norte - Electrical wiring in North America
| Tópicos relevantes sobre |
| Instalações elétricas |
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| Regulação de instalações elétricas |
| Cabeamento e acessórios |
| Dispositivos de comutação e proteção |
A fiação elétrica na América do Norte segue regulamentos e padrões para instalação de fiação de prédios que, em última instância, fornece eletricidade para a rede elétrica .
Terminologia
Embora grande parte da terminologia de campo do eletricista corresponda aos códigos elétricos , os usos podem variar:
- O fio neutro é o condutor de retorno de um circuito; em sistemas de fiação de edifícios, o fio neutro é conectado ao aterramento em apenas um ponto. Os padrões norte-americanos afirmam que o neutro não é comutado nem fundido, exceto em circunstâncias definidas de forma muito restrita. O neutro é conectado à derivação central do transformador da companhia de energia de um sistema de fase dividida ou ao centro da conexão estrela de um sistema de energia polifásico .
- Os códigos elétricos dos Estados Unidos exigem que o neutro seja conectado ao terra apenas no "painel de serviço" e em nenhum outro ponto do sistema de fiação do prédio. Formalmente, o neutro é chamado de "condutor aterrado"; a partir do NEC de 2008, os termos "condutor neutro" e "ponto neutro" foram definidos no Código para estar em conformidade com o que era de uso comum.
- Quente é qualquer condutor (fio ou outro) conectado a um sistema elétrico que tenha potencial elétrico relativo ao aterramento elétrico ou neutro.
- O aterramento é um condutor de segurança com um caminho de baixa impedância para o aterramento. Geralmente é chamado de "fio-terra" ou aterramento de segurança. Ele está vazio ou tem isolamento verde.
- Perna como em "perna quente" refere-se a um dos vários condutores quentes em um sistema elétrico. O serviço residencial e comercial mais comum no Canadá e nos EUA, fase dividida simples , 240 V, apresenta um neutro e duas pernas quentes, 240 V uma para a outra e 120 V cada uma para o neutro. O sistema trifásico mais comum terá três pernas quentes, 208 V uma para a outra e 120 V cada uma para o neutro. Um sistema delta de perna alta mais antigo, mas ainda amplamente usado , usa três fases com 240 volts fase a fase para cargas do motor e 120 volts para iluminar cargas por meio de um transformador com derivação central; duas das fases são de 120 volts para neutro. A terceira fase, a "perna alta" do sistema (também conhecida como "perna selvagem"), tem 208 V para neutro e não é normalmente usada para conexões monofásicas, por isso é colorida de forma distinta. Para instalações comerciais maiores, 277/480 V ou 347/600 V trifásico são comuns.
- Uma saída é definida pelo NEC como "um ponto no sistema de fiação no qual a corrente é levada para o equipamento de utilização". Esta definição inclui receptáculos, iluminação, motores, etc. Os interruptores comuns controlam, mas não consomem eletricidade e, portanto, não são definidos como tomadas neste sentido.
Códigos e padrões elétricos
O Código Elétrico Nacional (NEC) especifica métodos e materiais de fiação mínimos aceitáveis para muitos estados e municípios nos EUA. É patrocinado pela National Fire Protection Association (NFPA) e tem sido revisado periodicamente desde 1897. Jurisdições locais geralmente adotam o NEC ou outro código publicado e, em seguida, distribuir documentos que descrevem como os códigos locais variam em relação aos códigos publicados. Os governos não podem distribuir o próprio NEC por motivos de direitos autorais, embora as partes que foram adotadas como lei não estejam sujeitas a direitos autorais.
O objetivo do NEC é proteger pessoas e propriedades dos perigos decorrentes do uso de eletricidade. O NEC não é um código elétrico de jurisdição em si; em vez disso, é um trabalho influente de padrões que os legisladores locais (por exemplo, membros do conselho municipal, legisladores estaduais, etc., conforme apropriado) tendem a usar como um guia ao promulgar códigos elétricos locais. A NFPA declara que os trechos citados do National Electrical Code devem ter uma isenção de responsabilidade indicando que o trecho não é a posição completa e oficial da NFPA e que o documento original da NEC deve ser consultado como referência definitiva.
Novas construções, acréscimos ou modificações importantes devem seguir o código relevante para aquela jurisdição, que não é necessariamente a versão mais recente do NEC. Os regulamentos em cada jurisdição indicarão quando uma mudança em uma instalação existente é tão grande que deve ser reconstruída para cumprir o código elétrico atual. Geralmente, as instalações existentes não precisam ser alteradas para atender aos novos códigos.
Outros requisitos de código variam de acordo com a jurisdição nos Estados Unidos. Em muitas áreas, um proprietário, por exemplo, pode fazer a fiação doméstica de um prédio que o proprietário ocupa; isso pode até ser a fiação completa de uma casa. Algumas cidades têm regras mais restritivas e exigem que as instalações elétricas sejam feitas por eletricistas licenciados . O trabalho será inspecionado por uma autoridade designada em vários estágios antes de obter permissão para energizar a fiação da concessionária de energia elétrica local ; o inspetor pode ser funcionário do estado ou cidade ou funcionário de uma concessionária de energia elétrica.
Para a fiação elétrica no Canadá, o Canadian Electrical Code é um padrão muito semelhante publicado no Canadá pela Canadian Standards Association desde 1927.
Convenções de design e instalação
Para a fiação residencial, algumas regras básicas fornecidas no NEC são:
- Os terminais para o condutor neutro (aterrado) em geral, e para receptáculos, plugues e conectores especificamente, devem ser substancialmente na cor branca [NEC 200.9, NEC 200.10 (B)], e se o terminal em si não for visível, o o buraco que conduz a ele deve ser marcado com a palavra "branco" ou a letra "W". Os soquetes de lâmpada de base Edison (chamados de dispositivos de revestimento de parafuso no NEC) devem ter o condutor neutro conectado ao revestimento de parafuso externo [NEC 200.10 (C)]. Na prática, o terminal neutro é prateado, os terminais de linha e carga são de latão ou (raramente) pintados de preto) e o parafuso de aterramento geralmente é verde. Um mnemônico comum que eletricistas usam para lembrar qual fio vai para qual terminal é "branco para luz ... preto para latão ... verde para verde".
- O fio de fase em um circuito pode ser de qualquer cor diferente de verde, cinza ou branco (sejam cores sólidas ou listras). As cores comuns são fio isolado preto, vermelho, azul, marrom, amarelo e laranja (delta de perna alta), às vezes outras cores. Exceções específicas se aplicam, como um cabo que vai até um switch e volta (conhecido como viajante), onde o fio branco será o fio quente que alimenta esse switch. Outra é para um cabo que alimenta uma tomada para aparelhos 250 VAC que não precisam de neutro, aí o branco esquenta. Em ambos os casos, o fio branco deve ser identificado como estando quente, geralmente com uma fita preta dentro das caixas de junção.
- O fio neutro é identificado por fio isolado cinza ou branco, talvez usando listras ou marcações.
- Com o fio da lâmpada, o fio estriado é o neutro e o fio liso é o quente. A NEC 2008 400.22 (f) permite a marcação da superfície com estrias, ranhuras ou listras brancas na superfície do cabo da lâmpada. Com o cabo transparente, o fio quente é de cor cobre e o neutro é de cor prata.
- O fio de aterramento do circuito pode ser desencapado ou identificado como fio isolado de verde ou verde com listras amarelas. Todos os sistemas metálicos em um edifício devem ser ligados ao sistema de aterramento do edifício, como água, gás natural, tubulação HVAC e outros.
- Fios maiores geralmente são fornecidos apenas em preto; esses fios pretos podem ser devidamente reidentificados com tinta ou fita adesiva adequada.
- Toda a fiação em um circuito, exceto os condutores que fazem parte de um dispositivo ou dispositivo elétrico, deve ser do mesmo calibre ou maior. Fios de tamanhos diferentes podem ser usados na mesma pista, desde que todos sejam isolados para a tensão máxima de qualquer um desses circuitos.
- O Código fornece regras para calcular a carga do circuito e a ampacidade máxima .
- A proteção do interruptor de circuito de falha de aterramento (GFCI) é necessária em receptáculos em locais úmidos e locais onde existe um caminho fácil para a corrente de falha viajar para a terra. Isso inclui todos os receptáculos destinados a atender superfícies de balcão de cozinha), espaços de rastreamento no nível ou abaixo do nível do solo, porões, garagens e edifícios de acessórios, banheiros, áreas de lavanderia, dentro de 6 pés. Da borda externa de uma banheira de pia ou box de chuveiro, também como ao ar livre. Havia exceções anteriores para geladeiras porque a desconexão autônoma poderia causar estragos na comida e no descarte de lixo. Em vez disso, para refrigeradores e outros aparelhos semipermanentes em porões e áreas úmidas, geralmente era usado um receptáculo dedicado não GFCI de uma saída. A partir do 2020 NEC, essa exceção não existe mais e esses dispositivos são obrigados a ter proteção GFCI quando necessário. As tomadas de dois fios sem condutor de aterramento podem ser protegidas por um GFCI ou a montante do receptáculo e devem ser marcadas como "No Equipment Ground" e "GFCI Protected". A maioria dos receptáculos GFCI permite a conexão e fornece proteção GFCI para os receptáculos conectados a jusante. As tomadas protegidas desta maneira ou com um disjuntor GFCI devem ser rotuladas como "protegidas por GFCI". (Fora da América do Norte, eles são chamados de " dispositivo de corrente residual " ou RCD.)
- A proteção do Interruptor de circuito de falha de arco (AFCI) é necessária para proteger quase todas as áreas acabadas de uma casa, com exceção dos banheiros. Este dispositivo, que pode ser um disjuntor ou a primeira tomada em um circuito, é projetado para detectar arco elétrico perigoso na fiação do circuito de ramificação, bem como em cabos e plugues. Um dispositivo AFCI é projetado para disparar rapidamente quando detecta formação de arco potencialmente perigoso que poderia iniciar um incêndio, mas não dispara com arco inofensivo como parte da operação normal de dispositivos como motores.
- A maioria dos circuitos tem os componentes metálicos interconectados com um fio de aterramento conectado ao terceiro pino redondo de um plugue e a caixas de metal e chassis de eletrodomésticos.
- Fornos , aquecedores elétricos de água , bombas de calor , unidades centrais de ar condicionado , secadores elétricos, fogões elétricos ou cooktops e fornos de microondas embutidos devem estar em circuitos dedicados.
- O código fornece regras para dimensionar caixas elétricas para o número de fios e dispositivos de fiação na caixa.
O anterior é apenas uma breve visão geral e não deve ser usado como um substituto para o Código Elétrico Nacional real.
Comparação das práticas dos EUA com outros países
As práticas de fiação elétrica se desenvolveram em paralelo em muitos países no final do século 19 e no início do século 20. Como resultado, variações nacionais e regionais se desenvolveram e permanecem em vigor. (consulte o Código Elétrico Nacional , fiação elétrica , fiação elétrica no Reino Unido ). Alguns deles são mantidos por razões técnicas, uma vez que a segurança dos sistemas de fiação depende não apenas do código da fiação, mas também dos padrões técnicos para dispositivos, materiais e equipamentos de fiação.
O aterramento (aterramento) dos circuitos de distribuição é uma diferença notável na prática entre os sistemas de fiação dos Estados Unidos e os de outras regiões. Desde o início da década de 1960, a fiação em novas construções exigia um condutor de aterramento separado, usado para ligar (conectar eletricamente) todas as peças normalmente sem corrente de uma instalação elétrica. Os aparelhos portáteis com caixas de metal também possuem um condutor de ligação no cabo flexível e um plugue que os conecta ao sistema de distribuição. O condutor de retorno do circuito ( neutro ) também é conectado ao terra apenas na botoneira de serviço; nenhuma outra conexão do neutro ao aterramento é permitida, ao contrário dos regulamentos em algumas outras partes do mundo.
Os circuitos de iluminação e receptáculo de energia em sistemas norte-americanos são tipicamente radiais de um painel de distribuição contendo disjuntores para proteger cada circuito de ramificação. A menor classificação do circuito de ramificação é de 15 amperes, usada para tomadas e iluminação de uso geral. Freqüentemente, circuitos de 20 amperes são usados para tomadas e iluminação de uso geral. Na construção residencial, os circuitos derivados para classificações mais altas geralmente são dedicados a um único aparelho, por exemplo, aparelhos de cozinha fixos, secadores de roupa elétricos e condicionadores de ar. Os receptáculos de iluminação e de uso geral estão em 120 volts CA, com dispositivos maiores alimentados por circuitos monofásicos de três fios a 240 volts.
Na construção comercial, são usados circuitos trifásicos . Geralmente, os receptáculos são alimentados por 120 V ou 208 V (no lugar de 240 V em uma casa) e podem incluir tomadas com corrente nominal especial para equipamentos industriais. A iluminação é normalmente alimentada por 277 V (com exceção para luzes de uso especial que usam 120 V). O equipamento pode ser conectado ao prédio usando 120/208 V ou 277/480 V.
Países como o México podem adotar o padrão NFPA como seu código elétrico nacional, com emendas locais semelhantes às das jurisdições dos Estados Unidos. O Canadian Electrical Code , embora desenvolvido independentemente do código NFPA, é semelhante em escopo e intenção ao NEC dos EUA, com apenas pequenas variações nos detalhes dos requisitos técnicos; a harmonização dos códigos CEC e NEC visa facilitar o livre comércio entre os dois países.
Métodos de fiação
A maioria dos circuitos nas construções domésticas e comerciais leves na América do Norte moderna são conectados com o tipo de cabo não metálico revestido (NM) . Esse tipo de cabo é o mais barato para um determinado tamanho e é apropriado para aplicações internas secas. A designação NM XX-Y indica, respectivamente, o tipo de revestimento (neste caso, não metálico), o tamanho dos condutores principais e o número total de condutores do circuito (excluindo o condutor de aterramento). Por exemplo, o cabo NM 14-2 contém três condutores (dois mais um terra) com bitola 14, um tamanho normalmente usado para circuitos protegidos a 15 amperes. Circuitos com correntes maiores (como para fornos elétricos, aquecedores de água, condicionadores de ar ou sub-rede para painéis de circuito adicionais) terão condutores maiores. Nem todas as jurisdições dos Estados Unidos permitem o uso de cabos revestidos não metálicos. O NEC não permite o uso de cabo NM em estruturas grandes, resistentes ao fogo ou arranha-céus.
No cabo do tipo NM, o isolamento do condutor é codificado por cores para identificação, normalmente um preto, um branco e um condutor de aterramento descoberto. O National Electrical Code (NEC) especifica que o condutor preto representa o condutor quente , com tensão significativa para o aterramento; o condutor branco representa o condutor identificado ou neutro , próximo ao potencial de terra; e o condutor nu / verde, o condutor de aterramento de segurança normalmente não usado para transportar a corrente do circuito. Os fios podem ser recoloridos, portanto, essas regras são comumente excluídas. Em aplicações de 240 volts que não requerem um condutor neutro, o fio branco pode ser usado como o segundo condutor quente, mas deve ser recolorido com fita adesiva ou por algum outro método. Os cabos de conexão de equipamentos flexíveis de quatro fios têm o vermelho como a quarta cor; ao contrário das práticas europeias mais antigas, a codificação por cores em cabos flexíveis é a mesma que para fiação fixa.
No comércio e na indústria, o cabo NM não fechado é frequentemente proibido em certas áreas ou totalmente (dependendo da finalidade do edifício e dos códigos de construção locais / estaduais). Portanto, quase nunca é usado por empreiteiros elétricos comerciais. A maior parte da fiação é colocada em um conduíte não flexível, geralmente EMT, devido ao seu custo e durabilidade. Rígido pode ser necessário para certas áreas e, além disso, acessórios de bloqueio de vapor podem ser necessários em áreas onde um risco de incêndio ou explosão está presente (como postos de gasolina, fábricas de produtos químicos, silos de grãos, etc.) PVC pode ser usado onde o fio é executado subterrâneo ou onde o concreto será derramado. Um banco de dutos geralmente é feito de vários conduítes de PVC revestidos de concreto. FMC ou Flex é usado onde EMT ou outro conduíte não flexível é impraticável ou para passagens curtas, conhecidas como "chicotes", para luzes ou outros dispositivos. Para circuitos de energia, o código de cores usa as mesmas cores da construção residencial e adiciona os fios adicionais usados para sistemas trifásicos. Preto, Vermelho e Azul são usados para fios quentes e Branco é usado como fio neutro em um circuito 120/208 V. Marrom, Laranja e Amarelo são usados como fios quentes e cinza é usado como fio neutro em um 277/480 V. Para aterramento, independentemente da tensão, Verde (ou fio desencapado) é usado.
Vários outros tipos de sistemas de fiação são usados para a construção de fiação nos Estados Unidos; isso inclui cabo blindado de metal corrugado , cabo com isolamento mineral , outros tipos de cabo de alimentação e vários tipos de conduíte elétrico . Em aplicações industriais, os cabos podem ser colocados em bandejas de cabos. O tipo de cabo TC é especialmente projetado para uso em sistemas de bandeja. Regras especiais de fiação se aplicam a locais úmidos ou corrosivos e a locais que apresentam risco de explosão. Os materiais de fiação para uso nos Estados Unidos geralmente devem ser feitos e testados de acordo com os padrões do produto definidos pela NEMA e Underwriters Laboratories (UL) e devem ter marcas de aprovação, como aquelas definidas pela UL.
Os tipos de fiação aprovados podem variar de acordo com a jurisdição . Nem todos os métodos de fiação aprovados no NEC são aceitos em todas as áreas dos Estados Unidos.
Tipos de fio
Os tipos de fios para as práticas de fiação norte-americanas são definidos por padrões emitidos por Underwriters Laboratories , a Canadian Standards Association , a American Society for Testing and Materials , a National Electrical Manufacturers Association e a Insulated Cable Engineers Association .
XHHW significa " X LPE (que em si é uma abreviatura de cruz ( X ) - l coberto p Oly e thylene ) H igh H resistente a comer W ater-resistente." XHHW é uma designação para um material de isolamento específico, classificação de temperatura e condição de uso (adequado para locais úmidos) para fios elétricos e cabos .
Fios com isolamento XHHW são comumente usados em sistemas de distribuição elétrica de corrente alternada (CA) de edifícios e instalações comerciais, institucionais e industriais, geralmente em níveis de tensão ( diferença de potencial ou força eletromotriz ) variando de 110-600 volts . Esse tipo de isolamento é usado para condutores de cobre e alumínio, que são sólidos ou trançados, dependendo do tamanho.
De acordo com a norma 44 do Underwriters Laboratories (UL), o isolamento XHHW é adequado para uso em locais secos até 90 ° C (194 ° F) ou locais úmidos até 75 ° C (167 ° F).
O isolamento XHHW-2, que é semelhante ao XHHW, é adequado para uso em locais secos ou úmidos até 90 ° C (194 ° F).
THWN significa " T hermoplastic H eat and W ater-resistente N ylon-Coated." THWN é uma designação para um material de isolamento específico, classificação de temperatura e condição de uso (locais úmidos) para fios e cabos elétricos .
THHN significa " T hermoplastic H igh H eat-resistente N ylon-coating". THHN é uma designação para um material de isolamento específico, classificação de temperatura e condição de uso (adequado para locais secos e úmidos) para fios elétricos e cabos.
Fios com isolamento THWN ou THHN são comumente usados nos sistemas de distribuição elétrica CA em toda a América do Norte, geralmente em níveis de tensão de 110 a 600 volts. Esse tipo de isolamento é usado para condutores de cobre e alumínio, que são sólidos ou trançados, dependendo do tamanho. Muitos fios são classificados como THWN e THHN e são adequados para uso em locais secos até 90 ° C (194 ° F) ou locais úmidos até 75 ° C (167 ° F).