Как да не запалите електрически пожар: Изчисляване на кабелни габарити за вашия следващ проект „Направи си сам“.

За повечето любители изборът на проводник е недостатъчно обмислен аспект от дизайна на проекта. Използването на твърде тънък проводник може да има катастрофални ефекти, вариращи от спадане на напрежението, водещи до лоша производителност, до електрически пожари.

Въпреки важността си, по-дебелата тел е по-скъпа. Така че любителите често пестят от този материал.

Нашата цел е да намерим най-тънкия проводник, който можем да използваме, като същевременно поддържаме спада на напрежението до разумен марж и избягвайки всякакъв риск от електрически пожар.

Като отделим време да преминем през математиката, ще си спестим огромно количество работа в бъдеще. Да се ​​потопим!

Разплитащ ток, с ВиК

Електричеството може да бъде трудно за визуализиране, така че нека разгледаме класическа метафора за разбиране на електричеството. Вместо електрони в тел, представете си вода в тръба:

• Текущ ще бъде водата в тръбата.
• Волтаж ще бъде налягането, изтласкващо водата през тръбата.
• Съпротива ще бъде диаметърът на самата тръба.

В много отношения тази метафора е идеална за мислене за кабелни габарити. Подобно на диаметъра на тръбата, диаметърът на проводника е право пропорционален на вътрешното му съпротивление. Колкото по-малко място има за протичане на електричеството (или водата), толкова по-голямо е съпротивлението на неговия поток.

Връщайки се към тръбата, пълна с вода, какво би се случило, ако се опитаме да натиснем 100 литра вода в тръба, която може да побере само един литър? Както можете да си представите, щяхме да се озовем много бързо по телефона на водопроводчика, тъй като тръбата щеше да се спука!

Подобен феномен възниква, когато се опитваме да изпратим твърде много ток надолу по твърде тънък проводник; само вместо водата да изтича, жицата прегрява и се топи. С достатъчно голямо напрежение, изтласкващо този ток, този разтопен проводник може много бързо да доведе до електрически пожар.

Не се притеснявайте, ако вече сте закупили кабелите си и те не отговарят на вашите нужди; можеш използвайте ги за няколко забавни DIY проекта.

Спад на напрежението и защо твърде много може да съсипе верига

Във всяка електрическа верига с постоянен ток ще изпитаме спад на напрежението; това е основно правило на веригите. Проблемът възниква обаче, когато се загуби твърде много напрежение, по-специално поради съпротивлението на самия проводник.

Ако отново помислим за нашите тръби, представете си много голяма тръба, която се преплита в много по-малка. Изведнъж нашият воден поток се забавя и налягането зад водата намалява. Тази забавена вода няма налягане да завърти водно колело и следователно имаме намалена производителност.

Така че, ако не използваме много по-малко водно колело, изглежда, че трябва да използваме по-големи тръби. Това би позволило на водата да тече относително безпрепятствено, поддържайки налягането достатъчно високо, за да завърти колелото.

Преминавайки към проводници и електрони, идеята е почти същата! В електрически термини можем много лесно да обясним това с един от основните закони на физиката, закона на Ом:

Законът на Ом диктува връзките между тока, напрежението и съпротивлението. В DC ​​верига нашият ток е постоянен навсякъде, но нашето напрежение и съпротивление са обратно пропорционални едно на друго.

Казано по-просто, с увеличаване на съпротивлението напрежението намалява.

За да приложим това към нашето приложение в реалния свят: тъй като проводниците стават по-малки, тяхното съпротивление се увеличава. Следователно, когато проводниците стават по-малки, напрежението върху тях намалява, точно както по-тънките тръби намаляват потока на вода!

Следователно, използването на по-дебели проводници във вашата верига позволява напрежението да се прилага там, където е необходимо - и да не се губи за съпротивление на проводника.

Изчисляване на оптимален габарит на проводника

Досега най-добрият начин да разберете габарита на проводника е да използвате онлайн калкулатор; тези приложения позволяват на потребителите да въвеждат своето напрежение, ампераж (ток), дължината на техните проводници и допустимия им спад на напрежението. След пресоване на числата, калкулаторът извежда оптималния габарит на проводника за този цикъл.

За повечето приложения е допустим спад на напрежението от около три процента - всичко повече от това и по-чувствителното електронно оборудване може да започне да функционира неправилно.

Ние също така винаги искаме да използваме максимално възможното потребление на ток на нашето устройство - това обикновено ще бъде написано на устройството. Въпреки че вероятно няма да има постоянно потребление на тока от тази стойност, трябва да сме сигурни, че сме защитени от токови пикове.

Ето един пример за онлайн калкулатор за габарит на проводниците, намерен на wiresizecalculator.net:

Както можете да видите, този калкулатор също така позволява допълнителни променливи данни, като например топлинната оценка на изолация, от какъв проводник са направени проводниците и вида на инсталацията, на която се поставя проводникът в

В този пример ни беше даден минимален безопасен габарит на проводника от 3 американски габарит на проводниците (AWG).

От съображения за безопасност винаги е най-добрата практика да премерите проводниците си с един или два, така че в крайна сметка ще получим проводник 2/0 AWG. Имайте предвид, че стандартът за габарит на проводниците е напълно обратен; колкото по-дебел е проводникът, толкова по-малък е габарита! Така че, 2/0 AWG всъщност е по-дебел проводник от 3 AWG.

Свързани: Изчислете разходите си за електроенергия с тези удобни инструменти

Кой проводник да избера?

Извън габарита на проводника, другите променливи, които трябва да се вземат предвид, са броя на нишките - т.е. от колко нишки тел се състои кабелът и материалът на проводника.

Като правило, повече нишки тел осигуряват по-голяма гъвкавост. Ако пускате тел в тесни пространства, по-голям брой нишки би било нещо, в което си струва да инвестирате.

По отношение на действителния материал на жицата, медта е стандарт за повечето приложения, въпреки че може да се използва и алуминий.

Основното нещо, което трябва да запомните, е последователността. Ако използвате медни съединители и меден проводник на друго място във веригата, използвайте меден проводник. Смесването и съчетаването на материали може да доведе до корозия и счупени конектори, тъй като материалите ще се разширяват и свиват с различна скорост.

Свързани: Не само спойка: различни методи за свързване на проводници, обяснени

Спестете пари и останете в безопасност

Има доста променливи, които трябва да имате предвид, когато избирате правилния проводник за вашата конструкция. Правилото номер едно за електричеството обаче е да доведете професионалист, ако се чувствате неудобно.

В противен случай изчислете габарита на проводника въз основа на максималния ток, който възнамерявате да преминете през него, купете проводник с един размер по-голям от него и започнете да строите! Винаги поддържайте последователността на материала между проводниците и конекторите и правете сметката!

С малко предвидливост можете да потушите всеки риск от пожар и да си спестите няколко долара.

Каква е разликата между последователни и паралелни вериги?

Научете повече за различните видове електронни схеми с нашето ръководство за обяснение.

Прочетете Следващото

За автора