Sådan starter du ikke en elektrisk brand: Beregning af ledningsmålere til dit næste gør-det-selv-projekt

For de fleste hobbyfolk er valg af tråd et underovervejet aspekt af projektdesign. Brug af for tynd ledning kan have katastrofale følger, lige fra spændingsfald, der resulterer i dårlig ydeevne, til elektriske brande.

På trods af dens betydning er tykkere ledning dyrere. Så hobbyfolk vil ofte spare på dette materiale.

Vores mål er at finde ud af den tyndeste ledning, vi kan bruge, samtidig med at vores spændingsfald holdes på en rimelig margin og undgå enhver risiko for elektrisk brand.

Ved at tage os tid til at gennemgå matematikken, vil vi spare os selv for en enorm mængde arbejde hen ad vejen. Lad os dykke ned!

Udredning af elektricitet, med VVS

Elektricitet kan være svært at visualisere, så lad os se på en klassisk metafor for at forstå elektricitet. I stedet for elektroner i en ledning kan du forestille dig vand i et rør:

• Nuværende ville være vandet i røret.
• Spænding ville være trykket, der skubber vandet gennem røret.
• Modstand ville være diameteren af ​​selve røret.

På mange måder er denne metafor perfekt til at tænke på trådmålere. Meget ligesom diameteren af ​​et rør, er diameteren af ​​en ledning direkte proportional med dens indre modstand. Jo mindre plads der er til at strømme elektricitet (eller vand), jo mere modstand vil der være mod dens strømning.

Når man tænker tilbage på røret fyldt med vand, hvad ville der ske, hvis vi forsøgte at tvinge 100 liter vand ind i et rør, der kun kan rumme én liter? Som du kan forestille dig, ville vi meget hurtigt finde os selv i telefonen til blikkenslageren, da det rør ville være sprunget!

Et lignende fænomen opstår, når vi forsøger at sende for meget strøm ned for tynde af en ledning; kun i stedet for at der strømmer vand ud, overophedes ledningen og smelter. Med en stor nok spænding, der presser den strøm, kan denne smeltede ledning meget hurtigt føre til en elektrisk brand.

Bare rolig, hvis du allerede har købt dine ledninger, og de ikke passer til dine behov; du kan brug dem til flere sjove gør-det-selv-projekter.

Spændingsfald, og hvorfor for meget kan ødelægge et kredsløb

I ethvert DC elektrisk kredsløb vil vi opleve spændingsfald; dette er en grundlæggende regel for kredsløb. Problemet opstår dog, når for meget spænding er gået tabt, specielt på grund af modstanden i selve ledningen.

Hvis vi tænker på vores rør igen, så forestil dig, at et meget stort rør flaskehalser ind i et meget mindre. Pludselig bremses vores strøm af vand, og trykket bag vandet mindskes. Dette bremsede vand har ikke trykket til at dreje et vandhjul, og derfor har vi nedsat ydeevne.

Så uden at bruge et meget mindre vandhjul, ser det ud til, at vi skal bruge større rør. Dette ville gøre det muligt for vandet at flyde relativt uhæmmet og holde trykket højt nok til at dreje vores hjul.

Når vi flytter til ledninger og elektroner, er ideen meget den samme! I elektriske termer kan vi meget nemt forklare dette med en af ​​fysikkens grundlæggende love, Ohms lov:

Ohms lov dikterer forholdet mellem strøm, spænding og modstand. I et DC-kredsløb er vores strøm konstant hele vejen igennem, men vores spænding og modstand er omvendt relateret til hinanden.

For at sige det mere enkelt, da modstanden stiger, falder spændingen.

For at bringe det til vores virkelige applikation: Efterhånden som ledninger bliver mindre, øges deres modstand. Derfor, efterhånden som ledninger bliver mindre, falder spændingen over dem, ligesom hvordan tyndere rør mindsker strømmen af ​​vand!

Derfor gør brug af tykkere ledninger i dit kredsløb det muligt at påføre spændingen, hvor det er nødvendigt - og ikke spildt på ledningsmodstand.

Beregning af Optimal Wire Gauge

Langt den bedste måde at finde ud af din trådmåler på er at bruge en online lommeregner; disse applikationer giver brugerne mulighed for at indtaste deres spænding, strømstyrke (strøm), længden af ​​deres ledninger og deres tilladte spændingsfald. Efter at have slået tallene sammen, udsender lommeregneren den optimale ledningsmåler for det ledningsløb.

For de fleste applikationer er et spændingsfald på omkring tre procent tilladt - alt mere end det, og mere følsomt elektronisk udstyr kan begynde at fungere forkert.

Vi ønsker også altid at bruge det maksimalt mulige strømforbrug på vores enhed - dette vil generelt blive skrevet på enheden. Selvom det sandsynligvis ikke vil have et vedvarende strømtræk af den værdi, skal vi sørge for, at vi er beskyttet mod strømspidser.

Her er et eksempel på en online trådmåler-beregner, fundet på wiresizecalculator.net:

Som du kan se, giver denne lommeregner også mulighed for yderligere variabel input, såsom varmeklassificeringen af isolering, hvilken slags leder ledningerne er lavet af, og hvilken type installation ledningen lægges ind i.

I dette eksempel fik vi en minimum sikker wire gauge på 3 American Wire Gauge (AWG).

For en sikkerheds skyld er det altid den bedste praksis at overmåle dine ledninger med en eller to, så vi ender med en ledning på 2/0 AWG. Bemærk, standarden for trådmåler er fuldstændig bagud; jo tykkere tråd, jo mindre trådmåler! Så 2/0 AWG er faktisk en tykkere ledning end 3 AWG.

Relaterede: Beregn dine elomkostninger med disse praktiske værktøjer

Hvilken ledning skal jeg vælge?

Uden for trådmåleren er de andre variabler, der skal tages i betragtning, strengantal - dvs. hvor mange tråde omfatter kablet og trådmaterialet.

Som en tommelfingerregel giver flere tråde større fleksibilitet. Hvis du kører tråd i trange steder, ville et større antal tråde være noget, der er værd at investere i.

Med hensyn til ledningens faktiske materiale er kobber standarden til de fleste applikationer, selvom aluminium også kan bruges.

Det vigtigste at huske er konsistens. Hvis du bruger kobberstik og kobbertråd andre steder i kredsløbet, skal du bruge kobbertråd. Blanding og matchning af materialer kan føre til korrosion og knækkede forbindelser, da materialerne vil udvide sig og trække sig sammen med forskellige hastigheder.

Relaterede: Ikke kun lodning: Forskellige metoder til at forbinde ledninger, forklaret

Spar penge og forbliv sikker

Der er en hel del variabler at overveje, når du vælger den rigtige ledning til dit byggeri. Nummer et regel for elektricitet er dog at bringe en professionel ind, hvis du føler dig utilpas.

Ellers skal du beregne din ledningsmåler baseret på den maksimale strøm, du har tænkt dig at køre igennem den, køb ledning en størrelse op fra det, og kom i gang med at bygge! Oprethold altid materialets konsistens mellem ledninger og konnektorer, og gør regnestykket!

Med lidt omtanke kan du slukke enhver risiko for brand og spare dig selv for et par kroner.

Hvad er forskellen mellem serier og parallelle kredsløb?

Lær mere om forskellige typer elektroniske kredsløb med vores forklarende guide.

Læs Næste

Om forfatteren