Python Electrical Wire Sizes

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Documentación ElectricalWiresizes

Electrical Wires Sizes es una librería hecha en el lenguaje de programación Python creada con la finalidad de acortar el tiempo en el dimensionamiento de conductores eléctricos u obtención de las secciones de los conductores de una instalación eléctrica.

Esta idea nace debido a la popularidad del lenguaje de programación Python y buscar una aplicación de este lenguaje dentro del área de ingeniería eléctrica en la especialidad de diseño de instalaciones eléctricas. En la práctica esta librería le será útil cuando trate de dimensionar una cantidad considerable de alimentadores como circuitos derivados.

La librería cuenta por el momento con 9 módulos para dimensionar conductores eléctricos con aislamiento de 600 V y 2000 V. Los resultados obtenidos con estos módulos los puede visualizar mediante una arreglo matricial o tabla esta para una mejor comprensión de los resultados.

La dependencia de este lenguaje de otros paquetes es baja únicamente usa tabulate en primer grado y en forma muy secundaría numpy y matplotlib no encontrándose limitado por el momento a una versión. Estas últimas dos librerías se usan para graficar las pérdidas de tensión de los conductores de corriente alterna.

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Tabla de contenido

Electrical Wire Sizes (Español)

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Electrical Wires Sizes es una librería hecha en el lenguaje de programación Python creada con la finalidad de acortar el tiempo en el dimensionamiento de conductores eléctricos u obtención de las secciones de los conductores de una instalación eléctrica.

Esta idea nace debido a la popularidad del lenguaje de programación Python y establecer un paquete para este lenguaje dentro del área de ingeniería eléctrica en la especialidad de diseño de instalaciones eléctricas. En la práctica esta librería le será útil cuando trate de dimensionar una cantidad considerable de alimentadores como de circuitos derivados.

La librería cuenta por el momento con 9 módulos para dimensionar conductores eléctricos con aislamiento de 600 V y 2000 V. Los resultados obtenidos con estos módulos los puede visualizar mediante una arreglo matricial o tabla esta para una mejor comprensión de los resultados.

La dependencia de este paquete de otros es baja, únicamente usa tabulate en primer grado y en forma secundaría numpy como matplotlib. No se encuentra limitado por el momento a una versión de Python3. Las últimas librerías mencionadas se usan para graficar las pérdidas de tensión de los conductores de corriente alterna con la finalidad de comparar cada uno de los conductores disponibles.

La versión disponible la puedes consular mediante :

version()

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No es mucho pero sirve de algo para mejorar este proyecto, acepto críticas como sugerencias.

Contenido

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Electrical Wire Sizes

El módulo Python Electrical Wire Sizes ( Versión 0.1.27) puede ser utilizado para dimensionar los conductores de alimentadores en baja tensión como los circuitos derivados de una instalación eléctrica. Esta herramienta es muy útil para ingenieros y arquitectos sumergidos en la rama de proyectos eléctricos y aquellos conocedores de algunos conceptos aquí mostrados que desean aprender temas relacionados como este.

Instalación del paquete

La instalación del paquete se realiza con la línea siguiente :

pip install ElectricalWireSizes
PyEWS Módulos

Los módulos disponibles por el momento son los siguientes :

Id

Descripción

Módulo

1

Módulo de baja tensión para conductores de cobre clase B, C y D tensión hasta 2000V.

mbtcu()

2

Módulo de baja tensión para conductores de aluminio clase B, C y D, tensión hasta 2000V.

mbtal()

3

Módulo de baja tensión para conductores de cobre clase B, C y D en CD hasta 2000 V.

mbtcustd()

4

Módulo para el cálculo de la impedancia para conductores de cobre.

zpucu()

5

Módulo para el cálculo de la impedancia para conductores de aluminio.

zpual()

6

Módulo para dimensionar múltiples conductores de cobre y aluminio., corriente alterna.

dbcircuit()

7

Módulo para dimensionar múltiples conductores de cobre, corriente directa.

dbcircuitcd()

8

Módulo para graficar resultados

graph()

9

Módulo de corto circuito para conductores en corriente alterna, aluminio y cobre.

icc()

Todos los módulos trabajan con unidades del Sistema Internacional y en versiones futuras versiones se incluirá el Sistema Ingles

Iniciar paquete y módulo

El módulo tiene dependencias siendo necesario instalar ``tabulate``el cual sirve para dar una mejor apariencia al momento de mostrar los resultados y no mostrar un arreglo común como en los lenguajes de programación.

Antes de iniciar a usar los módulos debe importar el paquete.

En este ejemplo importaremos el módulo de baja tensión para conductores de cobre, no se muestra el llenado de este módulo únicamente la llamada.

mbtcu()

De esta manera sencilla podemos iniciar cada uno de los módulos mostrados al inicio (Tabla). En los puntos siguientes se verá como llenar correctamente cada uno de los módulos y que resultado se muestra en cada uno de ellos

Note

Existe diferentes formas de importar un módulo o módulos

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Módulo de baja tensión mbtcu

El módulo comprende conductores de cobre estandarizados desde clase B, C y D. La información que debe ser ingresada en este módulo debe ser en Sistema Internacional y para poder hacer su llamado se escribe lo siguiente :

mbtcu()

El resultado puede ser visualizado en un array o tabla mediante tabulate el cual se instala por defecto en el programa.

Información requerida en el módulo mbtcu

El llenado del módulo requiere la información siguiente :

#VF: Tensión de fase o en su defecto tensión de línea para sistemas de 1F2H, 2F.
#VL: Tensión de línea.
#In: Corriente nominal total de una de las fases.
#Nc: Número de conductores por fase.
#L : Longitud en metros.
#FA: Número de conducrtores activos en el tubo conduit.
#Type: Tipo de tubo conduit (1:PVC,2:AL,3:ACERO)
#Ta: Temperatura ambiente en centigrados.
---- Valor númerico de temperatura, por ejemplo 30°C.
#Vd: Caída de tensión (porcentual de 2, 3, 5)
---- 2,3,5
#S:  Seleccione el sistema que desea propner en base a este se muestran los resultados.
---- 1:(1F-2H) 2:(2F-3H) 3:(3F-3H) 4:(3F-4H)
#Fp: Factor de potencia.
#Op: Opción para mostrar resultados.
      1: Mostrar los resultados adecuadamente estructurado en una tabla.
      2: Mostrar los resultados como datos acumulados. Esta opción es necesario cuando se activa
             la función para múltiples cargas.
#Fsc: Factor de sobrecorriente.
#To: Temperatura de operación.
#Break: Ajuste de protección.

Importado el módulo mbtcu ingrese la informaciíon requerida.

#Módulo de baja tensión para conductores de cobre
mbtcu(VF,VL,P,Nc,L,FA,Type,Ta,Vd,S,Fp,Op,Fsc,To,Break)

El módulo se limita a los conductores mostrados en el dbc que son conductores comerciales.

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Módulo de baja tensión mbtal

El módulo comprende conductores de cobre estandarizados desde clase B, C y D. La información que debe ser ingresada en este módulo debe ser en Sistema Internacional y para poder hacer su llamado se escribe lo siguiente :

mbtcu()

El resultado puede ser visualizado en un array o tabla mediante tabulate el cual se instala por defecto en el programa.

Información requerida en el módulo mbtal

El llenado del módulo requiere la información siguiente :

#Vf: Tensión de fase o línea a línea para sistemas de 2F2H, 2F en Volts.
#Vl: Tensión de línea en Volts.
#P : Potencia que consume la carga en Watts.
#Nc: Número de conductores por fase.
#L : Longitud en metros.
#Fa: Número de conducrtores activos en el tubo conduit.
#Type: Tipo de tubo conduit (1:PVC,2:AL,3:ACERO)
#Ta: Temperatura ambiente en centigrados, únicamente ingresar la opcion númerica.
#Vd: Caída de tensión (porcentual de 2, 3, 5)
---- 2,3,5
#S:  Seleccione el sistema que desea propner en base a este se muestran los resultados.
---- 1:(1F-2H) 2:(2F-3H) 3:(3F-3H) 4:(3F-4H)
#Fp: Factor de potencia
#Op: Opción para mostrar resultados.
      1: Mostrar los resultados adecuadamente estructurado en una tabla.
      2: Mostrar los resultados como datos acumulados. Esta opción es necesario cuando se activa.
             la función para múltiples cargas.
#Fsc: Factor de sobrecorriente (1.25,1.0) cuando existe carga continua.
#ITM: Esta opción determina el portentaje de uso de la protección eléctrica.
#To:  Temperatura de operación.
#Break: Ajuste de protección.

Importado el paquete y llamando al módulo mbtal se debe llenar correctamente la información que requiere como se muestra en el bloque siguiente:

mbtal(VF,VL,P,Nc,L,FA,Type,Ta,Vd,S,Fp,Op,Fsc,To,Break)

El módulo se limita a los conductores mostrados en la base de datos y esta puede ser condultada con dbc, todos son conductores comerciales.

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Graficar resultados

Mediante matplotlib ynumpy es posible obtener gráficos, la instalación de esta librería es automática al instalar ElectricalWireSizes.

Es posible graficar los resultados de pérdida de tensión de un único cálculo por el momento como se muestra en la figura siguiente :

Esta limitado para conductores en corriente alterna, el procedimiento para generar la figura es mediante :

from PyEWS import mbtal, graph
mydata=mbtcu(127,220,30,1,45,1,1,35,3,1,0.9,2,1,60,1.00)
graph(mydata,"10 AWG","4/0 AWG", 10, 5, 1,"rbkg",1)

El llenado del módulo es un poco complejo

  • Realice un cálculo para conductores de cobre, en el ejemplo se guardo en mydata .

  • Llamamos al módulo llenamos como se indica

graph(mydata,"Calibre Inicial","Calibre Final", Ancho, Alto, Aluminio/Cobre, "Color",Sistema)

Los calibres deben ir como se muestra en los resultados y entre comillas dobles indicando un conductor inicial y final disponible, el ancho y alto son pulgadas en formato integer o float. Dependiendo el material del conductor (1:Cobre, 2:Aluminio) y el color de las barras puede usar k: negro, b: azul, g:verde, r:rojo que son estándar en reportes, finalmente el sistema 1:1F-2H,2:2F-3H,3:3F-3H y 4:3F:4H.

No olvide que el arreglo de datos mydata debe ser correcto y definido.

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Módulo de bata tensión mbtcustd

El módulo comprende conductores de cobre estandarizados desde clase B, C y D. La información que debe ser ingresada en este módulo debe ser en Sistema Internacional y para poder hacer su llamado se escribe lo siguiente :

mbtcustd()

El resultado puede ser visualizado en un array o tabla mediante tabulate el cual se instala por defecto en el programa.

Información requerida en el módulo mbtcustd

El llenado del módulo requiere la información siguiente:

#Vcd: Tensión de fase o línea a línea para sistemas de 2F2H, 2F en Volts.
#P : Potencia en Watts.
#Nc: Número de conductores por fase.
#L : Longitud en metros.
#Class: Clase de conductor (1:Clase A,2:Clase B,3:Clase C)
#Ta: Temperatura ambiente en centigrados, únicamente ingresar la opcion númerica.
#Vd: Caída de tensión (porcentual de 2, 3, 5)
---- 2,3,5
#View: Opción para mostrar resultados
      1: Mostrar los resultados adecuadamente estructurado en una tabla.
      2: Mostrar los resultados como datos acumulados. Esta opción es necesario cuando se activa
             la función para múltiples cargas.
#Fsc: Factor de sobrecorriente (1.25,1.0) cuando existe carga continua
#ITM: Esta opción determina el portentaje de uso de la protección eléctrica
---- 1:100%
-----2:80%

Importado mbtcustd la información requerida en orden sería:

#Módulo de baja tensión para conductores de cobre para corriente directa
mbtcustd(Vcd,P,Nc,L,Class,Ta,Vd,View,Fsc,ITM)

El módulo se limita a los conductores mostrados en el dbc que son conductores comerciales.

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Base de datos de conductores DBC

La base de datos de conductores ocupadas en la librería puede ser visualizada con la siguiente línea

dbc()

  1. Muestra la resistencia en corriente alterna y reactancia inductiva para conductores de cobre en una tubería de material de pvc, aluminio y acero.

  2. Muestra la resistencia en corriente alterna y reactancia inductiva para conductores de aluminio en una tubería de material de pvc, aluminio y acero.

  3. Muestra la resistencia en corriente directa para conductores clase B, C y D.

Información requerida en el módulo mbtcustd

El llenado del módulo requiere la información siguiente :

#Vcd: Tensión de fase a neutro en volts.
#P : Potencia en Watts.
#Nc: Número de conductores por fase.
#L : Longitud en metros.
#Class: Clase de conductor (1:Clase A,2:Clase B,3:Clase C)
#Ta: Temperatura ambiente en centigrados, únicamente ingresar la opción numérica.
#Vd: Caída de tensión (porcentual de 2, 3, 5)
---- 2,3,5
#View: Opción para mostrar resultados
      1: Mostrar los resultados adecuadamente estructurado en una tabla.
      2: Mostrar los resultados como datos acumulados. Esta opción es necesario cuando se activa
             la función para múltiples cargas.
#Fsc: Factor de sobrecorriente (1.25,1.0) cuando existe carga continua.
#To:  Temperatura de operación del conductor.
#Break: Esta opción determina el portentaje de uso de la protección eléctrica.
---- 1:100%
-----2:80%

Importado PyEWS la información requerida en orden sería

#Módulo de baja tensión para conductores de cobre para corriente directa
mbtcustd(Vcd,P,Nc,L,Class,Ta,Vd,View,Fsc,To,Break)

El módulo se limita a los conductores mostrados en el dbc que son conductores comerciales.

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Constantes de impedancia para conductores de cobre zpucu

Este módulo se utiliza internamente pero puede ser usado para calcular la resistencia de un conductor de corriente alterna a cualquier temperatura y factor de potencia. Las constantes mostradas k son las usadas en los cálculos y pueden ser usadas para dimensionar conductores en los diferentes sistemas de alimentación o circuitos derivados.

zpucu()

  • Type : Selecciona la tubería y resistencia del conductor de corriente alterna. 1 (PVC), 2 (Aluminio), 3 (Acero).

  • Ta : La temperatura ambiente del lugar.

  • Fp : Factor de potencia de la carga.

  • View : Esta opción nos deja ver una tabla ordenada (1) y un arreglo (2).

Información requerida en el módulo zpucu

El llenado del módulo requiere la información siguiente :

#Type : Selecciona la tubería y resistencia del conductor de corriente alterna. 1 (PVC), 2 (Aluminio), 3 (Acero)
#Ta : La temperatura ambiente del lugar
#Fp : Factor de potencia de la carga
#View :  Esta opción nos deja ver una tabla ordenada (1) y un arreglo (2)

Importado kelectric la información requerida en orden sería

#Módulo de baja tensión para conductores de cobre para corriente directa
zpucu(Type,Ta,Fp,View)

El módulo se limita a los conductores mostrados en el dbc que son conductores comerciales.

Nota : Recuerda importar correctamento ElectricalWireSizes

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Constantes de impedancia para conductores de cobre zpual

Este módulo se utiliza internamente pero puede ser usado para calcular la resistencia de un conductor de corriente alterna a cualquier temperatura y factor de potencia. Las constantes mostradas k son las usadas en los cálculos y pueden ser usadas para dimensionar conductores en los diferentes sistemas de alimentación o circuitos derivados.

zpual()

  • type : Selecciona la tubería y resistencia del conductor de corriente alterna. 1 (PVC), 2 (Aluminio), 3 (Acero).

  • ta : La temperatura ambiente del lugar.

  • fp : Factor de potencia de la carga.

  • view : Esta opción nos deja ver una tabla ordenada (1) y un arreglo (2).

Información requerida en el módulo zpual

El llenado del módulo requiere la información siguiente :

#Type : Selecciona la tubería y resistencia del conductor de corriente alterna. 1 (PVC), 2 (Aluminio), 3 (Acero)
#Ta : La temperatura ambiente del lugar
#Fp : Factor de potencia de la carga
#View :  Esta opción nos deja ver una tabla ordenada (1) y un arreglo (2)

Importado PyEWS la información requerida en orden sería

#Módulo de baja tensión para conductores de cobre para corriente directa
zpual(Type,Ta,Fp,View)

El módulo se limita a los conductores mostrados en el dbc que son conductores comerciales.

Nota : Recuerda importar correctamento ElectricalWireSizes

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Múltiples cargas en corriente alterna con dbcircuit

Para implementar una gran variedad de cargas se organizan como se muestra en el bloque de código, puede agregar hasta indefinido número de cargas . El número consecutivo de orden de las cargas no afecta a los resultados y puede colocar cualquier otro nombre corto para poder identificar la carga.

Para mostrar el resumen de los resultados de cada carga ingresada usamos la siguiente línea de código.

dbcircuit()

Para poder utilizar el módulo debemos primero definir el archivo de cargas.

load=[
     ["1",VF,VL,P,Nc,L,FA,Type,Ta,Vd,S,Fp,Op,Fsc,Itm],
     ["2",VF,VL,P,Nc,L,FA,Type,Ta,Vd,S,Fp,Op,Fsc,Itm],
     ["3",VF,VL,P,Nc,L,FA,Type,Ta,Vd,S,Fp,Op,Fsc,Itm]
    ]

Podemos observar que son los mismos de los módulos mbtcu y mbtal pero mostrado en una lista bien definida y ordenada. Este módulo se encuentra limitado al ser usado en el IDLE de Python pero no cuando lo ejecutamos en símbolo del sistema resulta más eficiente aunque suena un poco confuso si desconoce un poco de como ejecutar Python desde el símbolo del sistema.

Para implementar la carga dentro del módulo dbcircuit cada carga individual debe tener la lista como opción de visualización y no en tabla.

Iniciar el módulo dbcircuit

Configurado el archivo de cargas individuales y nombradas o numeradas a gusto personal se procede a llenar resultViewer y conductor

dbcircuit(load,resultViewer,coductor)

Información requerida en el módulo dbcircuit

El llenado del módulo requiere la información siguiente :

#load: Listado de cargas.
#resultViewer: Muestra los resultados de forma individual como resumida.
---- 1:Muestra cada resultado individual y el resumen de resultados en una tabla.
-----2:Resumida de resultados en una tabla.
#conductor : Esta opción es para seleccionar los conductores de cobre y aluminio.
---- 1:Conductores de cobre para corriente alterna.
-----2:Conductores de aluminio para corriente alterna.

El módulo se limita a los conductores mostrados en el dbc que son conductores comerciales.

Resultados del módulo dbc para conductores de cobre

El módulo dbc muestra en forma resumida el cálculo de múltiples circuitos.

Id

#CAL

L[m]

Vd

FP

ALM

Fct

Fa

60

75

90

Vd[%]

Nc

In

60

75

90

ITM

1

10 AWG

20

3

0.9

1F/2H

0.913

0.8

30

35

40

1.754

6

16.67

21.912

26.404

30.624

100

2

4 AWG

20

3

0.9

1F/2H

0.913

0.8

70

85

95

1.125

3

39

51.128

64.124

72.732

125

3

10 AWG

20

3

0.9

1F/2H

0.913

0.8

30

35

40

1.789

1

17

21.912

26.404

30.624

20

4

10 AWG

20

3

0.9

1F/2H

0.913

0.8

30

35

40

1.789

1

17

21.912

26.404

30.624

20

5

10 AWG

6

2

0.9

3F/3H

0.876

0.8

30

35

40

0.227

2

15

21.024

25.732

30.08

40

6

6 AWG

20

3

0.9

1F/2H

0.913

0.8

55

65

75

1.111

1

25

40.172

49.036

57.42

35

7

4 AWG

50

3

0.9

3F/4H

0.913

0.8

70

85

95

1.39

3

40

51.128

64.124

72.732

150

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Múltiples cargas en corriente alterna dbcircuitcd

Para implementar una gran variedad de cargas se organizan como se muestra en el bloque de código, puede agregar hasta indefinido número de cargas . El número consecutivo de orden de las cargas no afecta a los resultados y puede colocar cualquier otro nombre corto para poder identificar la carga.

Para mostrar el resumen de los resultados de cada carga ingresada usamos la siguiente línea de código.

dbcircuitcd()

Para poder utilizar el módulo debemos primero definir el archivo de cargas

load=[
     ["1",Vcd,In,Nc,L,Class,Ta,Vd,View,Fsc],
     ["2",Vcd,In,Nc,L,Class,Ta,Vd,View,Fsc],
     ["3",Vcd,In,Nc,L,Class,Ta,Vd,View,Fsc]
    ]

Este módulo se encuentra limitado al ser usado en el IDLE de Python pero no cuando lo ejecutamos en símbolo del sistema resulta más eficiente aunque suena un poco confuso si desconoce un poco de como ejecutar Python desde el símbolo del sistema. El View debe encontrarse en el número2 para poder ejecutar las múltiples cargas, recuerde es muy diferentes un array que una tabla en forma visual.

Para implementar la carga dentro del módulo dbcircuitcd cada carga individual debe tener la lista como opción de visualización y no en tabla.

Iniciar el módulo dbcircuitcd

Configurado el archivo de cargas individuales y nombradas o numeradas a gusto personal se procede a llenar resultViewer y conductor

dbcircuit(load,resultViewer,coductor)

Información requerida en el módulo dbcircuitcd

El llenado del módulo requiere la información siguiente :

#load: Listado de cargas.
#resultViewer: Muestra los resultados de forma individual como resumida.
---- 1:Muestra cada resultado individual y el resumen de resultados en una tabla.
-----2:Resumida de resultados en una tabla.
#conductor : Esta opción es para seleccionar los conductores de cobre y aluminio.
---- 1:Conductores de cobre para corriente alterna.
-----2:Conductores de aluminio para corriente alterna.

El módulo se limita a los conductores mostrados en el dbc que son conductores comerciales.

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Referencias

[1] Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones Eléctricas (utilización)

[2] Thue, W., 1978. Electrical Power Cable Engineering. 2nd ed. New York, Basel: Marcel Dekker Inc., p.34.

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Desarrollador y licencia

Licencia: GNU Affero General Public License v3 (GPL-3.0)

Autor: Marco Polo Jacome Toss

Tags : PyEWS, electrical, conductor, size, ElectricalWireSizes

Requerimientos: Python >=3.5, tabulate >= 0.8.9

Acerca del autor

Recibió el grado Maestro de Ingeniería Eléctrica en el Intituto de Ingeniería de la Universiad Autómoma de México. Lo ha llevado al constante desarrollo de nuevas aplicaciones prácticas como complejas debido a las necesidades hoy tan demandantes en la industría.

El desarrollo de esta aplicación tiene como objetivo acortar los tiempo en el dimensionamiento de conductores eléctricos y obtención de resultados.

Redes sociales

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Sitios y blogs

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Electrical Wire Sizes (English)

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Sizes of electrical cables is a library made in the Python programming language and was created in order to shorten the time in the sizing of electrical conductors or obtaining the sections of the conductors of an electrical installation.

The library currently has 8 modules that are internally called to perform the dimensioning of low voltage conductors for commercial conductors from 600 V to 2000 V, the results obtained are shown in matrix or table form for a better understanding of the results.

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It is not much but there is something useful to improve this project, I accept criticism as suggestions.

Contenido

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Electrical Wire Sizes

The Python Electrical Wire Sizes module Version 0.1.27 can be used to size feeder conductors in low voltage such as the branch circuits of an electrical installation. Is tool is very useful for engineers and architects immersed in the branch of electrical projects and those familiar with some concepts shown here who want to learn related topics like this.

Installing the package

The installation of the package is done with the following line

pip install ElectricalWireSizes
Modules

The list of modules available in the package in this latest version are

Id

Descripción

Módulo

1

Low voltage module for conductors of copper class B, C and D voltage from 600V to 2000V

mbtcu

2

Low voltage module for class B, C and D aluminum conductors, voltage 600V to 2000V

mbtal

3

Low voltage module for class B, C and D copper conductors in direct current up to 2000 V

mbtcustd

4

Module to grpah results

graph

5

Resistance change in copper conductors

zpucu

6

Resistance change in aluminum conductor

zpual

7

Multiple circuits for copper and aluminum conductors

dbcircuit

8

Multiple circuits for copper conductors

dbcircuitcd

All modules work with units of the International System and in future versions will include the English System

Start package and module

The module has dependencies being necessary to install tabulate (it is installs automatically) which serves to give a better appearance at the time of displaying the results

In this example we will import the low voltage module

for copper conductors, we will not show the filling of this module only the order of call.

mbtcu()

In this simple way we can start each of the modules shown in the table shown above. In the following points you will see how to correctly fill each of the modules and that result is shown in each of them.