Ako nezapáliť elektrický požiar: Výpočet meradiel drôtov pre váš ďalší svojpomocný projekt

Pre väčšinu nadšencov je výber drôtu podceňovaným aspektom návrhu projektu. Použitie príliš tenkého drôtu môže mať katastrofálne následky, od poklesu napätia vedúceho k slabému výkonu až po elektrické požiare.

Napriek svojej dôležitosti je hrubší drôt drahší. Takže fanúšikovia budú často šetriť na tomto materiáli.

Naším cieľom je nájsť najtenší drôt, ktorý môžeme použiť, a zároveň udržať naše napätie na primeranej úrovni a vyhnúť sa akémukoľvek riziku elektrického požiaru.

Tým, že si nájdeme čas na prečítanie si matematiky, ušetríme si obrovské množstvo práce. Poďme sa ponoriť!

Rozmotanie elektriny, s inštalatérstvom

Elektrinu je ťažké si predstaviť, preto sa pozrime na klasickú metaforu na pochopenie elektriny. Namiesto elektrónov v drôte si predstavte vodu v potrubí:

• Aktuálne bude to voda v potrubí.
• Napätie by tlak tlačil vodu cez potrubie.
• Odpor by bol priemer samotného potrubia.

V mnohých ohľadoch je táto metafora ideálna na premýšľanie o meradlách drôtov. Podobne ako priemer potrubia, aj priemer drôtu je priamo úmerný jeho vnútornému odporu. Čím menej miesta bude prúdiť elektrina (alebo voda), tým väčší odpor bude klásť jej prúdenie.

Keď si spomenieme na potrubie plné vody, čo by sa stalo, keby sme sa pokúsili natlačiť 100 litrov vody do potrubia, do ktorého sa zmestí iba jeden liter? Ako si viete predstaviť, veľmi rýchlo by sme sa ocitli pri telefóne s inštalatérom, pretože by prasklo potrubie!

Podobný jav nastáva, keď sa pokúšame poslať príliš veľa prúdu na príliš tenký drôt; len namiesto toho, aby voda vytekala, sa drôt prehrieva a topí. Pri dostatočne veľkom napätí, ktoré tlačí tento prúd, môže tento roztavený drôt veľmi rýchlo viesť k elektrickému požiaru.

Nerobte si starosti, ak ste si už kúpili káble a nevyhovujú vašim potrebám; môžeš použite ich na niekoľko zábavných DIY projektov.

Pokles napätia a prečo príliš veľa môže zničiť obvod

V akomkoľvek elektrickom obvode jednosmerného prúdu zaznamenáme poklesy napätia; toto je základné pravidlo obvodov. Problém však nastáva, keď sa stratí príliš veľa napätia, konkrétne kvôli odporu samotného drôtu.

Ak znova premýšľame o našich potrubiach, predstavte si, že veľmi veľké potrubie sa pretláča do oveľa menšieho. Zrazu sa náš prúd vody spomalí a tlak za vodou sa zníži. Táto spomalená voda nemá tlak na otáčanie vodného kolesa, a preto máme znížený výkon.

Takže okrem použitia oveľa menšieho vodného kolesa sa zdá, že musíme použiť väčšie potrubia. To by umožnilo vode tiecť relatívne bez zábran a udržiavať tlak dostatočne vysoký na to, aby sa naše koleso otočilo.

Keď prejdeme k drôtom a elektrónom, myšlienka je takmer rovnaká! Z elektrického hľadiska to môžeme veľmi ľahko vysvetliť jedným zo základných fyzikálnych zákonov, Ohmovým zákonom:

Ohmov zákon určuje vzťahy medzi prúdom, napätím a odporom. V jednosmernom obvode je náš prúd konštantný, ale naše napätie a odpor sú navzájom nepriamo úmerné.

Zjednodušene povedané, so zvyšujúcim sa odporom napätie klesá.

Aby sme to preniesli do našej aplikácie v reálnom svete: čím sa drôty zmenšujú, ich odpor sa zvyšuje. Preto, keď sa drôty zmenšujú, napätie na nich klesá, rovnako ako tenšie potrubia znižujú prietok vody!

Preto použitie hrubších drôtov vo vašom obvode umožňuje, aby sa napätie aplikovalo tam, kde je to potrebné – a neplytvalo sa na odpor drôtu.

Výpočet optimálneho prierezu drôtu

Zďaleka najlepším spôsobom, ako zistiť meradlo vášho drôtu, je použiť online kalkulačku; tieto aplikácie umožňujú užívateľom zadať svoje napätie, prúd (prúd), dĺžku vedenia a prípustný pokles napätia. Po prečítaní čísel kalkulátor vydá optimálny prierez drôtu pre daný úsek drôtu.

Pre väčšinu aplikácií je povolený pokles napätia okolo troch percent – ​​čokoľvek viac, a citlivejšie elektronické zariadenia môžu začať fungovať nesprávne.

Vždy tiež chceme použiť maximálny možný odber prúdu nášho zariadenia – vo všeobecnosti to bude napísané na zariadení. Aj keď pravdepodobne nebude mať trvalý odber prúdu tejto hodnoty, musíme sa uistiť, že sme chránení pred prúdovými špičkami.

Tu je jeden príklad online kalkulačky rozchodu drôtu, ktorú nájdete na adrese wiresizecalculator.net:

Ako vidíte, táto kalkulačka tiež umožňuje ďalšie variabilné vstupy, ako je napríklad tepelný výkon izolácie, z akého druhu vodiča sú drôty vyrobené a typu inštalácie, z ktorej je drôt umiestnený do.

V tomto príklade sme dostali minimálny bezpečný prierez drôtu 3 American Wire Gauge (AWG).

V záujme bezpečnosti je vždy najlepšou praxou premerať vaše káble o jeden alebo dva, takže by sme skončili s drôtom 2/0 AWG. Všimnite si, že štandard meradla drôtu je úplne opačný; čím je drôt hrubší, tým je priemer drôtu menší! Takže 2/0 AWG je v skutočnosti hrubší drôt ako 3 AWG.

Súvisiace: Spočítajte si svoje náklady na elektrinu pomocou týchto šikovných nástrojov

Ktorý drôt by som si mal vybrať?

Okrem prierezu drôtu sú ďalšími premennými, ktoré treba zvážiť, počet prameňov – t.j. koľko prameňov drôtu tvorí kábel – a materiál drôtu.

Všeobecne platí, že viac prameňov drôtu poskytuje väčšiu flexibilitu. Ak vediete drôt v tesných priestoroch, väčší počet prameňov by sa oplatilo investovať.

Pokiaľ ide o skutočný materiál drôtu, meď je štandardom pre väčšinu aplikácií, hoci možno použiť aj hliník.

Hlavná vec, ktorú si treba zapamätať, je konzistencia. Ak používate medené konektory a medený drôt inde v okruhu, použite medený drôt. Miešanie a zosúlaďovanie materiálov môže viesť ku korózii a zlomeniu konektorov, pretože materiály sa rozťahujú a zmršťujú rôznou rýchlosťou.

Súvisiace: Nielen spájkovanie: Rôzne spôsoby pripojenia drôtov, vysvetlené

Šetrite peniaze a zostaňte v bezpečí

Pri výbere správneho drôtu pre vašu zostavu je potrebné zvážiť niekoľko premenných. Pravidlom číslo jeden elektriny však je, ak sa cítite nepríjemne, prizvite si profesionála.

V opačnom prípade si vypočítajte prierez drôtu na základe maximálneho prúdu, ktorým ním chcete prejsť, kúpte si drôt o jednu veľkosť väčší a stavte sa! Vždy udržujte konzistenciu materiálu medzi vodičmi a konektormi a robte si matematické výpočty!

S trochou rozmyslu môžete uhasiť akékoľvek riziko požiaru a ušetriť si pár peňazí.

Aký je rozdiel medzi sériovými a paralelnými obvodmi?

Zistite viac o rôznych typoch elektronických obvodov v našej vysvetľujúcej príručke.

Prečítajte si ďalej

O autorovi