Cum să nu pornești un incendiu electric: calculul calibrelor de sârmă pentru următorul tău proiect de bricolaj

Pentru majoritatea pasionaților, alegerea firului este un aspect subconsiderat al designului proiectului. Utilizarea unui fir prea subțire poate avea efecte dezastruoase, variind de la căderi de tensiune care duc la performanțe slabe până la incendii electrice.

În ciuda importanței sale, sârma mai groasă este mai scumpă. Deci, pasionații se vor zgâri adesea cu acest material.

Scopul nostru este să găsim cel mai subțire fir pe care îl putem folosi, menținând în același timp căderile de tensiune la o marjă rezonabilă și evitând orice risc de incendiu electric.

Făcându-ne timp pentru a trece prin matematică, ne vom economisi o cantitate imensă de muncă pe drum. Să ne scufundăm!

Descurcarea Electricitate, Cu Instalatii

Electricitatea poate fi dificil de vizualizat, așa că să ne uităm la o metaforă clasică pentru înțelegerea electricității. În loc de electroni într-un fir, imaginează-ți apa într-o țeavă:

• Actual ar fi apa din conductă.
• Voltaj ar fi presiunea care împinge apa prin conductă.
• Rezistenţă ar fi diametrul conductei în sine.

În multe privințe, această metaforă este perfectă pentru a te gândi la calibrele de sârmă. La fel ca și diametrul unei țevi, diametrul unui fir este direct proporțional cu rezistența sa internă. Cu cât este mai puțin spațiu pentru curgerea energiei electrice (sau a apei), cu atât va fi mai mare rezistență la curgerea acesteia.

Gândindu-ne la conducta plină cu apă, ce s-ar întâmpla dacă am încerca să forțăm 100 de litri de apă într-o țeavă care poate conține doar un litru? După cum vă puteți imagina, ne-am găsi foarte repede la telefon la instalator, căci țeava s-ar fi spart!

Un fenomen similar apare atunci când încercăm să trimitem prea mult curent în jos dintr-un fir prea subțire; numai ca in loc sa curga apa, firul se supraincalzeste si se topeste. Cu o tensiune suficient de mare care împinge acel curent, acest fir topit poate duce foarte rapid la un incendiu electric.

Nu-ți face griji dacă ți-ai cumpărat deja firele și acestea nu se potrivesc nevoilor tale; puteți folosiți-le pentru mai multe proiecte distractive de bricolaj.

Căderea de tensiune și de ce prea mult poate distruge un circuit

În orice circuit electric DC, vom experimenta căderi de tensiune; aceasta este o regulă fundamentală a circuitelor. Problema apare, totuși, atunci când s-a pierdut prea multă tensiune, în special din cauza rezistenței firului în sine.

Dacă ne gândim din nou la țevile noastre, imaginați-vă că o țeavă foarte mare se blochează într-una mult mai mică. Brusc, torentul nostru de apă este încetinit, iar presiunea din spatele apei scade. Această apă încetinită nu are presiunea pentru a învârti o roată de apă și, prin urmare, avem performanță scăzută.

Deci, fără a folosi o roată de apă mult mai mică, se pare că trebuie să folosim țevi mai mari. Acest lucru ar permite apei să curgă relativ neinhibată, menținând presiunea suficient de mare pentru a ne întoarce roata.

Trecând la fire și electroni, ideea este aproape aceeași! În termeni electrici, putem explica foarte ușor acest lucru cu una dintre legile fundamentale ale fizicii, Legea lui Ohm:

Legea lui Ohm dictează relațiile dintre curent, tensiune și rezistență. Într-un circuit de curent continuu, curentul nostru este constant, dar tensiunea și rezistența noastră sunt invers legate între ele.

Pentru a spune mai simplu, pe măsură ce rezistența crește, tensiunea scade.

Pentru a aduce acest lucru în aplicația noastră din lumea reală: pe măsură ce firele devin mai mici, rezistența lor crește. Prin urmare, pe măsură ce firele devin mai mici, tensiunea pe ele scade, la fel cum țevile mai subțiri scad debitul de apă!

Prin urmare, folosirea de fire mai groase în circuitul dvs. permite ca tensiunea să fie aplicată acolo unde este nevoie - și nu irosită cu rezistența firului.

Calculul ecartamentului optim al firului

De departe, cel mai bun mod de a-ți da seama de ecartamentul cablului este să folosești un calculator online; aceste aplicații permit utilizatorilor să-și introducă tensiunea, amperajul (curentul), lungimea firelor și căderea de tensiune permisă. După ce stochează numerele, calculatorul scoate ecartamentul optim al firului pentru acel fir de fir.

Pentru majoritatea aplicațiilor, este permisă o cădere de tensiune de aproximativ trei procente - orice mai mult decât atât, iar echipamentele electronice mai sensibile pot începe să funcționeze necorespunzător.

De asemenea, dorim întotdeauna să folosim consumul maxim de curent posibil al dispozitivului nostru - în general, acesta va fi scris pe dispozitiv. Deși probabil că nu va avea o absorbție de curent susținută a acelei valori, trebuie să ne asigurăm că suntem protejați de vârfurile curente.

Iată un exemplu de calculator online pentru ecartamentul firelor, găsit la wiresizecalculator.net:

După cum puteți vedea, acest calculator permite, de asemenea, o intrare variabilă suplimentară, cum ar fi ratingul termic al izolația, din ce tip de conductor sunt făcute firele și tipul de instalație în care se pune firul în.

În acest exemplu, ni s-a dat un ecartament minim sigur de sârmă de 3 American Wire Gauge (AWG).

Din motive de siguranță, este întotdeauna cea mai bună practică să supraevaluați firele cu unul sau două, astfel încât să ajungem cu un fir de 2/0 AWG. Rețineți, standardul de ecartament al firului este total înapoi; cu cât sârma este mai groasă, cu atât ecartamentul sârmei este mai mic! Deci, 2/0 AWG este, de fapt, un fir mai gros decât 3 AWG.

Legate de: Calculați-vă costurile cu energie electrică cu aceste instrumente la îndemână

Ce fir ar trebui să aleg?

În afara ecartamentului firului, celelalte variabile care trebuie luate în considerare sunt numărul de fire, adică câte fire de sârmă cuprind cablul — și materialul de sârmă.

Ca regulă generală, mai multe fire de sârmă oferă o mai mare flexibilitate. Dacă executați sârmă în spații înguste, un număr mai mare de fire ar fi ceva în care merită să investiți.

În ceea ce privește materialul real al sârmei, cuprul este standardul pentru majoritatea aplicațiilor, deși poate fi folosit și aluminiul.

Lucrul cheie de reținut este consecvența. Dacă utilizați conectori de cupru și fire de cupru în altă parte a circuitului, utilizați fir de cupru. Amestecarea și potrivirea materialelor poate duce la coroziune și conectori rupti, deoarece materialele se vor extinde și se vor contracta la viteze diferite.

Legate de: Nu doar lipire: diferite metode de conectare a firelor, explicate

Economisiți bani și rămâneți în siguranță

Există câteva variabile de luat în considerare atunci când alegeți firul potrivit pentru construcția dvs. Cu toate acestea, regula numărul unu a electricității este să aduci un profesionist dacă te simți inconfortabil.

În caz contrar, calculați ecartamentul firului pe baza curentului maxim pe care intenționați să-l treceți, cumpărați cablul cu o dimensiune mai mare față de acesta și începeți să construiți! Păstrați întotdeauna consistența materialului între fire și conectori și faceți calculul!

Cu puțină gândire, puteți stinge orice risc de incendiu și puteți economisi câțiva dolari.

Care este diferența dintre circuitele în serie și paralele?

Aflați mai multe despre diferitele tipuri de circuite electronice cu ghidul nostru explicativ.

Citiți în continuare

Despre autor