Как не зажечь электрический огонь: расчет сечения проводов для вашего следующего проекта «сделай сам»

Для большинства любителей выбор проводов является недооцененным аспектом проектирования. Использование слишком тонкого провода может иметь катастрофические последствия, начиная от перепадов напряжения, приводящих к снижению производительности, и заканчивая электрическими пожарами.

Несмотря на свою важность, более толстая проволока стоит дороже. Таким образом, любители часто экономят на этом материале.

Наша цель — найти самый тонкий провод, который мы можем использовать, сохраняя при этом падение напряжения в разумных пределах и избегая любого риска электрического возгорания.

Потратив время на математику, мы сэкономим себе огромное количество работы в будущем. Давайте погрузимся!

Распутывание электричества, с сантехникой

Электричество может быть трудно визуализировать, поэтому давайте рассмотрим классическую метафору для понимания электричества. Вместо электронов в проводе представьте себе воду в трубе:

• Текущий будет вода в трубе.
• Напряжение будет давление, толкающее воду через трубу.
• Сопротивление будет диаметр самой трубы.

Во многих смыслах эта метафора идеально подходит для размышлений о калибрах проводов. Как и диаметр трубы, диаметр провода прямо пропорционален его внутреннему сопротивлению. Чем меньше места для протекания электричества (или воды), тем больше будет сопротивление его потоку.

Вспомним трубу, полную воды. Что произойдет, если мы попытаемся налить 100 литров воды в трубу, которая вмещает только один литр? Как вы можете себе представить, мы бы очень быстро оказались на телефоне у сантехника, так как эта труба лопнула бы!

Аналогичное явление происходит, когда мы пытаемся послать слишком большой ток по слишком тонкому проводу; только вместо вытекания воды проволока перегревается и плавится. При достаточно большом напряжении, подталкивающем этот ток, этот расплавленный провод может очень быстро привести к электрическому возгоранию.

Не волнуйтесь, если вы уже купили провода и они вам не подходят; ты сможешь используйте их для нескольких забавных проектов DIY.

Падение напряжения и почему слишком большое напряжение может разрушить цепь

В любой электрической цепи постоянного тока мы будем испытывать перепады напряжения; это основное правило цепей. Однако проблема возникает, когда теряется слишком много напряжения, особенно из-за сопротивления самого провода.

Если мы снова подумаем о наших трубах, представьте, что очень большая труба врезается в гораздо меньшую. Внезапно наш поток воды замедляется, и давление позади воды уменьшается. У этой замедленной воды нет давления, чтобы вращать водяное колесо, и, следовательно, у нас снизилась производительность.

Таким образом, если не считать использования гораздо меньшего водяного колеса, кажется, что нам нужно использовать трубы большего размера. Это позволило бы воде течь относительно беспрепятственно, сохраняя давление достаточно высоким, чтобы вращать наше колесо.

Переходя к проводам и электронам, идея почти та же! В электрических терминах мы можем очень легко объяснить это с помощью одного из фундаментальных законов физики, закона Ома:

Закон Ома определяет соотношение между током, напряжением и сопротивлением. В цепи постоянного тока наш ток постоянен повсюду, но наши напряжение и сопротивление обратно пропорциональны друг другу.

Проще говоря, при увеличении сопротивления напряжение уменьшается.

Чтобы применить это к нашему реальному приложению: по мере того, как провода становятся меньше, их сопротивление увеличивается. Следовательно, по мере того, как провода становятся меньше, напряжение на них уменьшается, точно так же, как более тонкие трубы уменьшают поток воды!

Следовательно, использование более толстых проводов в вашей цепи позволяет подавать напряжение там, где оно необходимо, и не тратить его на сопротивление провода.

Расчет оптимального сечения проволоки

Безусловно, лучший способ определить сечение провода — использовать онлайн-калькулятор; эти приложения позволяют пользователям вводить свое напряжение, силу тока (ток), длину своих проводов и допустимое падение напряжения. После подсчета чисел калькулятор выдает оптимальное сечение провода для данного участка провода.

Для большинства применений допустимо падение напряжения примерно на три процента, при превышении этого значения более чувствительное электронное оборудование может начать работать неправильно.

Мы также всегда хотим использовать максимально возможный потребляемый ток нашего устройства — обычно это будет написано на устройстве. Хотя, скорее всего, у него не будет постоянного потребления тока такого значения, нам нужно убедиться, что мы защищены от скачков тока.

Вот один из примеров онлайн-калькулятора сечения проводов, который можно найти по адресу wiresizecalculator.net:

Как видите, этот калькулятор также позволяет вводить дополнительные переменные, такие как тепловая мощность нагревателя. изоляция, из какой жилы изготовлены провода, и тип монтажа проводов в.

В этом примере нам дали минимальный безопасный калибр проволоки 3 American Wire Gauge (AWG).

Из соображений безопасности всегда рекомендуется увеличивать сечение проводов на один или два, чтобы в итоге мы получили провод 2/0 AWG. Обратите внимание, что стандарт калибра проволоки полностью отсталый; чем толще провод, тем меньше сечение провода! Итак, провод 2/0 AWG на самом деле более толстый, чем провод 3 AWG.

Связанный: Рассчитайте свои расходы на электроэнергию с помощью этих удобных инструментов

Какой провод выбрать?

Другими переменными, помимо калибра проволоки, которые следует учитывать, являются количество прядей, т.е. сколько жил провода составляет кабель и материал провода.

Как правило, чем больше прядей проволоки, тем больше гибкость. Если вы прокладываете провод в ограниченном пространстве, стоит инвестировать в большее количество прядей.

Что касается фактического материала провода, медь является стандартом для большинства применений, хотя также можно использовать алюминий.

Главное, что нужно помнить, это последовательность. Если вы используете медные разъемы и медные провода в других частях цепи, используйте медные провода. Смешивание и сопоставление материалов может привести к коррозии и поломке соединителей, поскольку материалы будут расширяться и сжиматься с разной скоростью.

Связанный: Не просто припой: объяснение различных способов соединения проводов

Экономьте деньги и оставайтесь в безопасности

Есть несколько переменных, которые следует учитывать при выборе правильного провода для вашей сборки. Однако правило номер один при работе с электричеством заключается в том, чтобы вызвать профессионала, если вы чувствуете себя некомфортно.

В противном случае рассчитайте сечение провода на основе максимального тока, который вы собираетесь через него пропустить, купите провод на один размер больше и приступайте к строительству! Всегда поддерживайте соответствие материалов между проводами и разъемами и делайте расчеты!

Проявив некоторую предусмотрительность, вы можете устранить любой риск возгорания и сэкономить несколько долларов.

В чем разница между последовательными и параллельными цепями?

Узнайте больше о различных типах электронных схем с помощью нашего пояснительного руководства.

Читать далее

Об авторе