Kako ne zagnati električnega požara: izračun merilnikov žice za vaš naslednji DIY projekt

Za večino ljubiteljev je izbira žice premalo premišljen vidik načrtovanja projekta. Uporaba pretanke žice ima lahko katastrofalne učinke, ki segajo od padca napetosti, ki povzroči slabo delovanje, do električnih požarov.

Kljub svoji pomembnosti je debelejša žica dražja. Tako bodo ljubitelji pogosto skoparili s tem materialom.

Naš cilj je ugotoviti najtanjšo žico, ki jo lahko uporabimo, hkrati pa ohraniti padec napetosti na razumno mejo in se izogniti kakršni koli nevarnosti električnega požara.

Če si vzamemo čas za matematiko, si bomo na poti prihranili ogromno dela. Potopimo se!

Razplet elektrike, z vodovodom

Elektriko je težko vizualizirati, zato si oglejmo klasično metaforo za razumevanje elektrike. Namesto elektronov v žici si predstavljajte vodo v cevi:

• Trenutni bi bila voda v cevi.
• Napetost bi bil tlak, ki potiska vodo skozi cev.
• Odpor bi bil premer same cevi.

V mnogih pogledih je ta metafora kot nalašč za razmišljanje o merilnikih žice. Podobno kot premer cevi je premer žice neposredno sorazmeren z njeno notranjo upornostjo. Manj kot je prostora za pretok električne energije (ali vode), večji bo upor proti njenemu toku.

Če pomislimo nazaj na cev, polno vode, kaj bi se zgodilo, če bi poskušali potisniti 100 litrov vode v cev, ki lahko sprejme samo en liter? Kot si lahko predstavljate, bi se zelo hitro znašli na telefonu do vodovodarja, saj bi tista cev počila!

Podoben pojav se zgodi, ko poskušamo poslati preveč toka po pretanki žici; le namesto da bi voda iztekla, se žica pregreje in stopi. Z dovolj veliko napetostjo, ki potiska ta tok, lahko ta staljena žica zelo hitro privede do električnega požara.

Ne skrbite, če ste svoje žice že kupili in ne ustrezajo vašim potrebam; ti lahko uporabite jih za več zabavnih DIY projektov.

Padec napetosti in zakaj lahko preveč uniči vezje

V katerem koli enosmernem električnem tokokrogu bomo doživeli padce napetosti; to je temeljno pravilo vezij. Težava pa se pojavi, ko se izgubi preveč napetosti, zlasti zaradi upora same žice.

Če ponovno pomislimo na naše cevi, si predstavljamo, da je zelo velika cev ozka grla v veliko manjšo. Nenadoma se naš vodni tok upočasni in pritisk za vodo se zmanjša. Ta upočasnjena voda nima pritiska, da bi zavrtela vodno kolo, zato smo zmanjšali zmogljivost.

Torej, če ne uporabljamo veliko manjšega vodnega kolesa, se zdi, da moramo uporabiti večje cevi. To bi omogočilo, da voda teče razmeroma neovirano, pri čemer bi bil pritisk dovolj visok, da bi se naše kolo zavrtelo.

Če preidemo na žice in elektrone, je ideja skoraj enaka! V električnih izrazih lahko to zelo enostavno razložimo z enim od temeljnih zakonov fizike, Ohmovim zakonom:

Ohmov zakon narekuje razmerja med tokom, napetostjo in uporom. V enosmernem tokokrogu je naš tok ves čas konstanten, vendar sta naša napetost in upor obratno povezani drug z drugim.

Povedano bolj preprosto, ko se upor poveča, se napetost zmanjša.

Da bi to prenesli na našo realno uporabo: ko so žice manjše, se njihov upor povečuje. Ko se žice zmanjšajo, se napetost na njih zmanjša, tako kot tanjše cevi zmanjšajo pretok vode!

Zato uporaba debelejših žic v vašem vezju omogoča, da se napetost uporabi tam, kjer je potrebna - in ne zapravlja za odpornost žice.

Izračun optimalnega premera žice

Daleč najboljši način, da ugotovite svoj profil žice, je uporaba spletnega kalkulatorja; te aplikacije uporabnikom omogočajo vnos svoje napetosti, jakosti (toka), dolžine žice in dovoljenega padca napetosti. Po preštevanju številk kalkulator izpiše optimalni premer žice za to vrsto žice.

Za večino aplikacij je dovoljen padec napetosti za približno tri odstotke – karkoli več kot to, in bolj občutljiva elektronska oprema lahko začne delovati nepravilno.

Vedno želimo uporabiti tudi največji možni tok naše naprave – to bo običajno zapisano na napravi. Čeprav verjetno ne bo imel trajnega toka te vrednosti, se moramo prepričati, da smo zaščiteni pred tokovnimi skoki.

Tukaj je en primer spletnega kalkulatorja širine žice, ki ga najdete na wiresizecalculator.net:

Kot lahko vidite, ta kalkulator omogoča tudi nadaljnji spremenljivi vnos, kot je toplotna ocena izolacijo, iz kakšnega vodnika so žice in vrsto namestitve žice v.

V tem primeru smo dobili minimalno varno širino žice 3 American Wire Gauge (AWG).

Zaradi varnosti je vedno najboljša praksa, da svoje žice premerite za eno ali dve, tako da bi na koncu dobili žico 2/0 AWG. Upoštevajte, da je standard širine žice popolnoma nazaj; debelejša je žica, manjši je premer žice! Torej, 2/0 AWG je v resnici debelejša žica od 3 AWG.

Povezano: Izračunajte svoje stroške električne energije s temi priročnimi orodji

Katero žico naj izberem?

Zunaj širine žice so druge spremenljivke, ki jih je treba upoštevati, število pramenov, tj. koliko pramenov žice je sestavljeno iz kabla in materiala žice.

Praviloma več pramenov žice zagotavlja večjo prožnost. Če vodite žico v tesnih prostorih, bi bilo vredno vlagati v večje število pramenov.

Glede na dejanski material žice je baker standard za večino aplikacij, čeprav se lahko uporablja tudi aluminij.

Glavna stvar, ki si jo je treba zapomniti, je doslednost. Če uporabljate bakrene konektorje in bakreno žico drugje v vezju, uporabite bakreno žico. Mešanje in ujemanje materialov lahko povzroči korozijo in zlomljene konektorje, saj se bodo materiali širili in krčili z različno hitrostjo.

Povezano: Ne samo spajkanje: različne metode za povezovanje žic, razloženo

Prihranite denar in ostanite varni

Pri izbiri prave žice za vašo konstrukcijo je treba upoštevati kar nekaj spremenljivk. Glavno pravilo elektrike pa je, da pripeljete strokovnjaka, če se počutite neprijetno.

V nasprotnem primeru izračunajte svoj premer žice na podlagi največjega toka, ki ga nameravate teči skozenj, kupite žico eno velikost več od tega in se lotite gradnje! Vedno vzdržujte skladnost materiala med žicami in konektorji in naredite matematiko!

Z malo premišljenosti lahko ugasnete kakršno koli nevarnost požara in si prihranite nekaj dolarjev.

Kakšna je razlika med serijskimi in vzporednimi vezji?

Preberite več o različnih vrstah elektronskih vezij z našim razlagalnim vodnikom.

Preberite Naprej

O avtorju