Taille du fil de terre de 100 A : 8 AWG en cuivre ou 6 AWG en aluminium EGC (NEC 250.122)

Taille du fil de terre de 100 A : la réponse courte

Pour un circuit de 100 A, le conducteur de mise à la terre minimum de l'équipement (EGC) est en cuivre 8 AWG ou en aluminium 6 AWG. Ce chiffre provient du tableau NEC 250.122 et s'applique de la même manière à un disjoncteur de 100 A dans un panneau, à une alimentation de 100 A vers un sous-panneau et à une déconnexion de service de 100 A. Tirez quatre fils vers un sous-panneau de 100 A et le quatrième est en cuivre 8 AWG, et non le 10 AWG que de nombreux installateurs recherchent par habitude.

Deux conditions s’ajoutent à ce minimum. Le tableau fixe un plancher, pas un objectif, donc rien ne vous empêche d'installer du cuivre 6 AWG sur une longue durée ou dans un endroit corrosif. Et si les conducteurs porteurs de courant sont agrandis en raison d'une chute de tension, le fil de terre doit être agrandi en conséquence. Ces deux règles expliquent la plupart des disputes qui surgissent à ce sujet sur les chantiers.

Pourquoi c'est la valeur nominale du disjoncteur, et non la charge, qui détermine la taille

Un conducteur de mise à la terre d'un équipement ne transporte aucun courant pendant le fonctionnement normal. Il se situe au potentiel du sol sous le bâtiment et ne fait rien jusqu'à ce qu'un conducteur chaud touche une enceinte métallique, un chemin de roulement ou un châssis de moteur. À ce moment-là, il devient le chemin de retour et le courant de défaut qui le traverse n'est limité que par l'impédance de la boucle.

Le disjoncteur doit alors s'ouvrir avant que le conducteur ne soit endommagé. Un disjoncteur à boîtier moulé de 100 A lors de son déclenchement instantané peut éliminer un défaut de 5 000 A en quelques cycles. Un dispositif thermomagnétique sur un long trajet à haute impédance peut prendre beaucoup plus de temps, et l'énergie absorbée par le conducteur est proportionnelle au carré du courant multiplié par le temps. Le facteur décisif est le réglage du dispositif de surintensité, jamais ce que le circuit consomme réellement.

C'est pourquoi un départ de 100 A transportant seulement 35 A de charge nécessite toujours un EGC en cuivre 8 AWG. Faire correspondre le fil de terre à la charge mesurée est l'une des erreurs les plus courantes sur le terrain, et elle apparaît dans un rapport d'inspection comme une violation du code plutôt que comme une plainte en matière de performance.

Conducteur de mise à la terre de l'équipement ou conducteur d'électrode de mise à la terre

L’expression « taille de fil de terre de 100 ampères » cache une bifurcation sur la route. Deux conducteurs différents sont tous deux appelés fil de terre sur un système de 100 A et sont dimensionnés à partir de deux tableaux différents pour deux raisons différentes. Déterminer lequel vous détenez vous évite bien des doutes.

Sur un service 100 A, les deux réponses atterrissent souvent sur le même numéro, 8 AWG cuivre, c'est exactement pourquoi la confusion persiste. Ils y arrivent par des itinéraires différents, et les itinéraires divergent à mesure que le service s'agrandit ou que les conducteurs de desserte augmentent. Si vous ne vous souvenez que d'une chose, n'oubliez pas que l'EGC suit le disjoncteur et que le GEC suit les conducteurs de service.

Le tableau derrière le numéro

Le tableau 250.122 répertorie les tailles minimales d'EGC par rapport à la valeur nominale du dispositif de surintensité protégeant le circuit. Les lignes pertinentes ressemblent à ceci.

La courbe n'est pas linéaire, et cela est important lorsque vous estimez un matériau. Passer d'un circuit de 100 A à un circuit de 200 A fait passer l'EGC en cuivre de 8 AWG à 6 AWG, une étape modeste. Passer de 100 A à 600 A le fait passer de 8 AWG à 1 AWG, soit environ cinq fois la section transversale du cuivre. Le tableau ci-dessous montre la même progression en mils circulaires, l'unité utilisée par le code lui-même lorsque vous devez calculer une augmentation proportionnelle.

Comment l'EGC minimum en cuivre augmente avec le disjoncteur

La longueur de la barre est proportionnelle à la section transversale du conducteur et non à son diamètre. C’est la bonne façon de les comparer, car la capacité de courant de défaut suit la surface métallique.

Quand le cuivre 8 AWG ne suffit pas

NEC 250.122(B) indique que lorsque la taille des conducteurs non mis à la terre est augmentée au-dessus du minimum requis par l'intensité admissible, l'EGC doit être augmenté proportionnellement. L'augmentation proportionnelle utilise une zone circulaire en mil, et c'est là que l'arithmétique surprend les gens.

Prenez une alimentation de 100 A normalement installée avec des conducteurs non mis à la terre en cuivre de 3 AWG à 52 620 mils circulaires et un EGC en cuivre de 8 AWG à 16 510 mils circulaires. Le trajet est suffisamment long pour que vous puissiez passer au cuivre 1 AWG à 83 690 mils circulaires afin de maintenir la chute de tension en dessous de 3 %. Le rapport de superficie est de 83 690 divisé par 52 620, soit 1,59. Multipliez la zone EGC d'origine par ce rapport et vous avez besoin d'au moins 26 258 mils circulaires.

Un 6 AWG conducteur en cuivre a 26 240 mils circulaires. Il manque de 18 mils circulaires, donc 6 AWG échoue et 4 AWG à 41 740 mils circulaires est la bonne réponse. Un inspecteur équipé d'une calculatrice trouvera cet écart, et c'est la raison la plus courante pour laquelle un chargeur 100 A surdimensionné est écrit.

• La règle ne s'applique que lorsque les conducteurs non mis à la terre sont plus gros que ce que l'intensité admissible exige, et non lorsque la charge est simplement lourde.
• Laissez les conducteurs en cuivre 3 AWG et l'EGC reste en cuivre 8 AWG, aucun calcul n'est nécessaire.
• Sur les parcours d'alimentation parallèles, chaque chemin de câbles comporte son propre EGC pleine taille basé sur la valeur nominale du dispositif de surintensité. Vous ne pouvez pas diviser un conducteur 8 AWG sur trois conduits.
• Les chemins de câbles métalliques tels que les EMT, IMC et les conduits métalliques rigides sont reconnus comme des chemins de mise à la terre des équipements à eux seuls, mais de nombreuses spécifications industrielles exigent toujours un EGC de type filaire, en particulier dans les zones corrosives ou à fortes vibrations.

Cuivre ou aluminium à 100 ampères

L'aluminium a besoin d'une taille supérieure car sa conductivité est d'environ 61 % de celle du cuivre. C'est la raison pour laquelle le tableau demande de l'aluminium 6 AWG là où le cuivre est 8 AWG, et les deux conducteurs se comportent alors presque de la même manière en termes de résistance par pied.

Là où ils diffèrent, c'est au niveau des terminaisons et dans l'environnement. L'aluminium se dilate et se contracte davantage avec les cycles de température, les terminaisons nécessitent donc des cosses classées AL/CU et, sur les plus grandes tailles, un composé antioxydant. L'aluminium ne doit pas être en contact direct avec le cuivre, le laiton ou l'acier galvanisé dans des endroits humides sans barrière appropriée, et il ne doit jamais être installé enfoui directement sans une gaine résistante à la corrosion ou une application répertoriée. Le cuivre coûte plus cher mais pardonne plus. Sur un circuit de 100 A, qui est un petit conducteur par rapport aux travaux de maintenance, la plupart des ingénieurs s'en tiennent simplement au cuivre et évitent la conversation.

L’identification compte aussi. Le cuivre nu est autorisé comme EGC, tandis que les conducteurs de mise à la terre des équipements isolés doivent être verts ou verts avec une ou plusieurs bandes jaunes. Ne laissez pas un conducteur vert être réutilisé comme neutre dans une alimentation de sous-panneau et ne comptez pas sur un conducteur blanc ré-identifié comme mise à la terre. Lorsque les conducteurs de mise à la terre enterrés sont exposés à des risques de vol ou d'abus mécanique, le fil toronné en acier cuivré est une alternative pratique au cuivre ordinaire, car il offre le même chemin à faible résistance avec une âme en acier qui résiste à la coupe et à la traction.

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Norme fil de terre en cuivre reste la valeur par défaut pour la liaison panneau à panneau et boîtier, et c'est le matériau le plus simple à terminer correctement avec des cosses et des connecteurs ordinaires.

Quoi acheter et quoi vérifier avant de commander

Une fois que vous savez que la taille est du cuivre 8 AWG ou de l'aluminium 6 AWG, les décisions restantes concernent la forme et la finition plutôt que l'intensité admissible.

• Toronnage : le solide 8 AWG est rigide et passe facilement à travers de courts trajets de conduits, tandis que le toronné 8 AWG se plie mieux à l'intérieur des boîtiers et tolère les vibrations. Dans les panneaux industriels, le câblage avec une borne sertie est généralement le choix le plus sûr.
• Isolation : XLPE vert ou PVC pour un EGC isolé, ou cuivre nu lorsque le chemin de câbles offre déjà une protection et que la spécification le permet.
• Conductivité : le cuivre étiré doucement est généralement spécifié à 100 % IACS. Demandez le certificat de l'usine si le projet a un inspecteur tiers.
• Corrosion : les brins de cuivre étamé valent la peine dans les usines côtières, chimiques ou à forte humidité, où le cuivre nu développe une patine verte et la résistance de connexion monte.
• Discipline d'inventaire : gardez à portée de main le cuivre 8 AWG, le cuivre 6 AWG, l'aluminium 6 AWG et le cuivre 4 AWG. Ces quatre couvrent presque tous les appels de 100 A que vous recevrez, y compris les cas surdimensionnés.

Les fournisseurs qui publient la surface circulaire, le nombre de brins et la qualité du matériau font du calcul 250.122(B) un travail de deux minutes au lieu d'un appel téléphonique.

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Pour les travaux sur panneaux, le fil toronné en cuivre dimensionné selon la valeur nominale du disjoncteur est l'élément le plus simple à spécifier, et il se termine de manière prévisible par des cosses de compression standard.

Rassembler les choses au panel

La taille du conducteur ne représente que la moitié d'un chemin de terre fiable de 100 A. L'autre moitié est la chaîne de terminaison. Une barre de terre séparée dans le sous-panneau, solidement reliée au boîtier, avec la barre neutre isolée et la vis de liaison retirée, est ce qui maintient le courant de défaut sur le chemin prévu plutôt que via un raccord de conduit. Serrez chaque cosse à la valeur imprimée sur l'étiquette, car un conducteur en cuivre de 8 AWG sous une cosse desserrée produira un arc bien avant que le disjoncteur ne remarque le défaut.

À l’intérieur de l’équipement, les barres de cuivre et les jeux de barres transportent le même courant que le fil et nécessitent la même attention quant à l’état de surface et à la pression de contact.

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Pour résumer la réponse pratique : un circuit de 100 A a besoin de cuivre 8 AWG ou d'aluminium 6 AWG comme conducteur de mise à la terre de l'équipement, un service de 100 A a généralement besoin de cuivre 8 AWG comme conducteur d'électrode de mise à la terre, et les deux chiffres augmentent au moment où les conducteurs du circuit grandissent. Dimensionnez la terre du dispositif de protection, vérifiez-la à nouveau après toute chute de tension et l'inspection se déroulera sans incident, ce qui est exactement ce que vous attendez d'un fil de terre.