أبعاد صندوق كهربائي

كان كهربائي يعمل على تجديد فندق مؤخرًا لديه تجربة ممتعة في محاولة إعادة مجموعة مختلطة من الأسلاك إلى صندوق الوصل بعد فتحه. كان صندوق الوصل صندوقًا مربعًا عاديًا بحجم 4 بوصات وعمق 1.25 بوصة، يُستخدم عادةً مع دائرة واحدة. ومع ذلك، كان يحتوي الصندوق على أربع دوائر! تم سحب ثلاث دوائر إضافية إلى الصندوق مع مرور الوقت، مما ترك إجمالي سبعة موصلات في الصندوق، وهو ما يقرب من ضعف العدد الأقصى من الموصلات المسموح بها في هذا النوع من صناديق الوصل! بالكاد تناسب لوحة الغطاء على صندوق الوصل. واحدة من أكبر الأسباب التي تجعل هذا يحدث هي عدم الفهم الكامل لكيفية تحديد أبعاد صناديق الكهرباء (مثل العرض والارتفاع والعمق) وأهميتها. صناديق الكهرباء ليست مجرد حاويات للتوصيل. تؤثر الحجم والشكل والعمق للصندوق جميعها على مدى طول بقاء الاتصال، بالإضافة إلى كمية الحرارة التي ستتبدد من الاتصال.

لماذا تعتبر أبعاد صناديق الكهرباء متطلبًا للسلامة، وليس تفضيلًا

وفقًا لقانون الكهرباء الوطني (NEC) المادة 314، هناك حدود لعدد الموصلات التي يمكن أن تناسب داخل صندوق بناءً على حجم الصندوق. عند حساب صندوقك، يجب أن تأخذ في الاعتبار العناصر التالية: كل سلك (غير معزول أو عاري)، كل مشبك سيتصل بالسلك، أي أجهزة سيتم تثبيتها، وأي تركيبات أخرى سيتم تثبيتها. إذا كان لديك صندوق صغير جدًا لاستيعاب عدد الموصلات؛ فسوف يضع ضغطًا على الموصلات ويعيق تبديد الحرارة، مما يتسبب في فشل العزل عندما يتم دفع الجهاز في مكانه. حدد NEC متطلبات الحد الأدنى لحجم الصناديق؛ لذلك، إذا استخدمت صندوقًا بحجم الحد الأدنى، فستكون آمنًا من هذه المشكلة. يخصص NEC حجمًا مسموحًا لكل موصل معزول بناءً على حجمه (14 AWG = 2.0 بوصة مكعبة، 12 AWG = 2.25 بوصة مكعبة، 10 AWG = 2.5 بوصة مكعبة) للسماح بالعناصر الإضافية التي لديك داخل صندوقك. على سبيل المثال، عند إجراء حساب ملء صندوقك بالكامل، ستحتاج إلى تضمين أسلاك الأرض، والمشابك الداخلية، وأي موصلات كابلات، والجهاز الذي سيتم تثبيته داخل الصندوق. سيكون مقبس واحد أو قاعدة مفتاح مساويًا لاثنين من الموصلات لغرض هذا الحساب.

يحدد الإجمالي الناتج الحد الأدنى لحجم الصندوق المطلوب. الموارد من الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA) ومن منشورات التجارة الكهربائية مثل EC&M تقدم أمثلة مفصلة عن ملء الصناديق.

للحصول على نظرة أكثر تحديدًا على الأجهزة التي تناسب هذه الحاويات، دليلنا على حجم قاطع الدائرة الذي تحتاجه يشرح الحماية من التيار الزائد التي يجب أن يوفرها لوح قواطع الدائرة - وهو نفسه صندوق كهربائي كبير جدًا. ولفهم الأجهزة الواقية الموجودة داخل العديد من الحاويات، يشرح مقالنا عن ما هي قواطع UL 489 إطار الشهادات الذي يحكم القواطع المثبتة في لوحات التوزيع ومراكز الحمل.

أنواع صناديق الكهرباء الشائعة وأبعادها النموذجية

لا تفشل جميع صناديق الكهرباء قابلة للتبادل. نوع الصندوق يحدد مكان تركيبه — في جدار، على سطح، في الهواء الطلق — وما يمكن أن يحتويه. الجدول التالي يلخص أربعة من أكثر أنواع الصناديق شيوعًا والأبعاد التي ستواجهها عادةً على رفوف متاجر التوريد.

صناديق الكهرباء ذات الوحدة الواحدة هي النوع الأكثر استخدامًا من صناديق الكهرباء في البيئات السكنية؛ عادةً ما تكون أبعادها 3 بوصات ارتفاعًا و2 بوصة عرضًا. يختلف عمق الصناديق، حيث تحتوي المنازل القديمة على صناديق بعمق 2-1/4 بوصة. قد يسبب تركيب مقابس USB الحديثة أو المقابس الذكية التي تكون أعمق بكثير من المقبس المزدوج التقليدي صعوبات، لأن كلما كان الجهاز أعمق، زادت صعوبة تركيبه في صندوق ضحل جدًا. الصندوق الضحل جدًا سيجبرك على حشر الأسلاك، مما يخلق ضغطًا على الوصلات وقد يسبب قوسًا كهربائيًا أو دائرة مفتوحة مع مرور الوقت. لذلك، يستخدم معظم الكهربائيين الآن صناديق كهربائية ذات وحدة واحدة بعمق 3-1/2 بوصة كمعيار، على الرغم من أن كود البناء يسمح بتركيب صندوق أضيق. الحجم الإضافي بالمكعبات في الصندوق يكلف القليل جدًا ويسهل كل تركيب أو استبدال مستقبلي للجهاز الموجود في الصندوق مقارنةً باستخدام صندوق بعمق أقل.

كيف تؤثر قاعدة 6/12 على موضع وحجم الصندوق

قاعدة “6/12” هي قاعدة تباعد، وليست قاعدة لأبعاد الصندوق، تؤثر على كمية وموقع الصناديق التي تحتاجها لتركيبك الكهربائي. وفقًا للمادة 210.52 من NEC، لا يجب أن يكون أي نقطة على طول أي جدار أبعد من ستة أقدام عن مخرج المقبس. لذلك، لا يمكن أن يكون هناك أكثر من اثني عشر قدمًا بين كل مخرج مقبس على طول أي جدار. يجب أن يحتوي أي جزء من الجدار يزيد طوله عن قدمين على مخرج مقبس واحد على الأقل. هذا يعني أن قاعدة 6/12 تحدد الحد الأدنى المطلق لعدد صناديق المخرج في غرفة كبيرة، وتحدد بالتالي عدد الدوائر التي سيتم تزويدها والحساب الكلي للحمل للوحة الكهربائية الخاصة بتلك الغرفة. قاعدة 6/12 هي مثال على الحد الأدنى المطلوب؛ يسمح بتركيب مخارج إضافية حتى لو تجاوزت العدد المطلوب بهذه القاعدة، وغالبًا ما توفر راحة إضافية. معرفة قاعدة 6/12 ستتيح لك إنشاء خطة كهربائية دقيقة للغرفة بحيث يمكنك تحديد الموقع والحجم المناسب لكل صندوق مخرج في الغرفة وفقًا للأسلاك المكشوفة لها.

ما الذي يمكن أن يحدث خطأ عندما يكون الصندوق صغيرًا جدًا

للصناديق ذات الحجم الصغير عواقب حقيقية في العالم الواقعي. عندما يتم ملء الصندوق بشكل زائد، ستكون النتيجة دائمًا أن عزل الموصلات قد تدهور بسبب الحرارة المحبوسة؛ سيحدث هذا مع مرور الوقت. يصبح العزل هشًا، وفي النهاية، سيتشقق العزل. الموصل المتشقق سيخلق إما خطأ أرضي أو دائرة قصر قد لا يفصل القاطع حتى بعد بدء القوس الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان الصندوق ضحلًا جدًا، فلن تتمكن الموصلات من الطي بشكل مرتب خلف الجهاز؛ عند التثبيت، ستصبح الأسلاك مضغوطة جدًا ضد ظهر الصندوق وقد تؤدي إما إلى إرخاء برغي الطرف أو كسر صمولة السلك بسبب الضغط. الاتصالات غير الموثوقة تخلق مشاكل في تشخيص القضايا الكهربائية ويمكن أن تخلق خطر حريق. اتباع حساب تعبئة الصندوق سيخفف من كل هذه المشاكل.

اختيار الصندوق المناسب للعمل

يعتمد اختيار الحجم والنمط المناسب لصندوقك الكهربائي على نوع الدائرة الكهربائية التي تعمل ضمنها، بالإضافة إلى عدد الموصلات التي سيتم تركيبها معًا ضمن هذه الدائرة. فيما يلي بعض التوصيات العملية:

• لمفتاح أو مأخذ كهربائي واحد في جدار الجبس: صندوق جهاز معدني أو بلاستيكي من نوع single gang بعمق لا يقل عن 2 3/4 بوصة ويحتوي على حجم لا يقل عن 22 بوصة مكعبة سيوفر مساحة لجهاز قياسي وأسلاكه المرتبطة دون ازدحام.
• لصندوق تقاطع يحتوي على دوائر متعددة: الصندوق المعدني المربع بأبعاد 4-5/8″ × 4-5/8″، وعمق 2-1/8″، له حجم 42 بوصة مكعبة ويستخدم أكثر من أي صندوق آخر موجود في غرف الكهرباء التجارية. يمكن تركيب غطاء فارغ أو حلقة جص فوق هذا الصندوق، الذي يحتوي على نقاط دخول متعددة لأنابيب التوصيل.
• للتركيبات الخارجية: صندوق مخرج مقاوم للعوامل الجوية من نوع single-gang، مع غطاء ‘أثناء الاستخدام’، يلبي متطلبات الختم الجوي وفقًا لـ NEC 406.9 للمآخذ المثبتة في المناطق الرطبة. يسمح العمق المتزايد للصندوق الخارجي أيضًا بمساحة كافية حتى لا يكون مخرج GFCI مزدحمًا.
• لتركيبات السقف: صندوق مثمن الأضلاع مصنف لوزن التركيبة أمر إلزامي. يدعم صندوق مثمن الأضلاع القياسي بحجم 4 بوصات وزنًا يصل إلى 50 رطلاً؛ التركيبات الأثقل تتطلب صندوقًا مصنفًا للمراوح مع أذنين تثبيت معززتين.

مادة الصندوق — PVC أو الألياف الزجاجية أو المعدن — تعتمد على طريقة التوصيل ومتطلبات التأريض. يجب تأريض الصناديق المعدنية؛ الصناديق غير المعدنية لا تتطلب التأريض ولكن قد لا تستخدم مع أنابيب معدنية ما لم تكن مدرجة بشكل خاص. بالنسبة للحوامل الصناعية مثل لوحات التوزيع، وصناديق العدادات، ولوحات التحكم التي تحتوي على قواطع الدائرة وأجهزة الحماية الأخرى، تمتد متطلبات الأبعاد إلى ما بعد قواعد تعبئة الصندوق في NEC إلى معايير UL و IEC التي تحكم بناء لوحات التوزيع. توفر HUYU قواطع الدائرة والمعدات الوقائية ذات الصلة التي تناسب أشكال اللوحات القياسية المستخدمة في أسواق IEC وأمريكا الشمالية، من القواطع الصغيرة مثل HUM18‑63 MCB التي تثبت على سكة DIN داخل لوحة التوزيع، إلى قواطع الحالة المصبوبة مثل HYM1 MCCB التي تناسب الحاويات التجارية والصناعية الأكبر.

الأسئلة الشائعة

ما هي قاعدة 6/12 في الكهرباء؟

وفقًا لـ NEC 210.52، يجب ألا يبعد مخرج المقبس أكثر من 6 أقدام عن أي نقطة على الحائط الخارجي و12 قدمًا عن مآخذ المقبس الأخرى. يتطلب الحائط الذي يبلغ عرضه قدمين أو أكثر وجود مخرج مقبس واحد على الأقل. هذا يحدد الحد الأدنى لعدد صناديق الكهرباء التي يجب تركيبها في كل غرفة.

ما هي الأنواع الأربعة لصناديق الكهرباء؟

تشمل الأنواع الأربعة الشائعة لصناديق الكهرباء: صندوق الجهاز (يستخدم للمفاتيح والمقابس)، وصندوق الوصل (يستخدم لربط الموصلات)، وصندوق السقف (ثماني الأضلاع أو دائري، يستخدم لدعم تركيبات الإضاءة)، وصندوق مقاوم للعوامل الجوية (يستخدم للتركيب في الهواء الطلق). لكل صندوق خصائص محددة تجعله مناسبًا لتطبيقاته المقصودة.

ما هو حجم صندوق الكهرباء المربع؟

تُصنع صناديق الكهرباء المعدنية (EMBs) في الولايات المتحدة عمومًا بأبعاد 4 × 4 بوصات، وعمق يتراوح من 1-1/4 إلى 2-1/8 بوصة، مع حجم يتراوح من 18 إلى 30 بوصة مكعبة. حجم شائع آخر هو 4-11/16 × 4-11/16 بوصة، بسعة قصوى تبلغ 50 بوصة مكعبة.

هل هناك صناديق مآخذ بأحجام مختلفة؟

تختلف صناديق المآخذ حسب عدد الوحدات والعمق. صندوق المأخذ القياسي الأكثر شراءً (وحدة واحدة) يبلغ ارتفاعه حوالي ثلاث بوصات، وعرضه بوصتين، ويتفاوت عمقه من 1.5 إلى 3.5 بوصة. توفر صناديق المآخذ الأعمق حجمًا مكعبًا أكبر لكل من الجهاز والموصلات، وهو أمر مهم بشكل خاص عند استخدام مفتاح ذكي أو مأخذ مزود بمنافذ شحن USB، حيث تكون هذه الأجهزة أطول من المأخذ المزدوج القياسي.

المراجع

• NFPA 70 (NEC) المادة 314 — صناديق المآخذ، الأجهزة، السحب، والوصلات؛ أجسام المواسير؛ وحاويات الفتحات اليدوية. الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق.
• Leviton — صناديق الكهرباء والحاويات — مواصفات المنتج وأدلة التركيب للصناديق السكنية والتجارية.
• Hubbell — صناديق Raco و Bell الكهربائية — كتالوجات الصناديق المعدنية والمقاومة للعوامل الجوية والبيانات الفنية.
• البناء والصيانة الكهربائية (EC&M) — مقالات عن تحديد حجم الصندوق، حسابات التعبئة، والامتثال لـ NEC.

ال أبعاد صندوق الكهرباء ليست عشوائية. فهي مكتوبة في الكود بعد عقود من التحقيقات في الحرائق وفشل العزل، وتهدف إلى توفير المساحة اللازمة لكل سلك، وكل وصلة، وكل جهاز ليعمل بأمان طوال عمر المبنى. سواء كنت تقوم بتركيب مفتاح واحد في غرفة نوم أو توصيل عدة دوائر في صندوق وصل تجاري، فإن الصندوق الذي تختاره — نوعه، حجمه، عمقه — هو الأساس الذي تعتمد عليه كل توصيلات داخله.