Πώς να μην ξεκινήσετε μια ηλεκτρική πυρκαγιά: Υπολογισμός μετρητών καλωδίων για το επόμενο έργο DIY σας

Για τους περισσότερους χομπίστες, η επιλογή σύρματος είναι μια υπό εξέταση πτυχή του σχεδιασμού του έργου. Η χρήση πολύ λεπτού καλωδίου μπορεί να έχει καταστροφικά αποτελέσματα, που κυμαίνονται από πτώσεις τάσης που καταλήγουν σε κακή απόδοση έως ηλεκτρικές πυρκαγιές.

Παρά τη σημασία του, το παχύτερο σύρμα είναι πιο ακριβό. Έτσι, οι χομπίστες συχνά τσιγκουνεύονται αυτό το υλικό.

Στόχος μας είναι να βρούμε το λεπτότερο καλώδιο που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε, διατηρώντας παράλληλα τις πτώσεις τάσης σε λογικό περιθώριο και αποφεύγοντας κάθε κίνδυνο ηλεκτρικής πυρκαγιάς.

Αφιερώνοντας χρόνο για να εξετάσουμε τα μαθηματικά, θα εξοικονομήσουμε έναν τεράστιο όγκο εργασίας στον δρόμο. Ας βουτήξουμε!

Ξεμπέρδεμα Ηλεκτρισμού, Με Υδραυλικά

Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να είναι δύσκολο να οπτικοποιηθεί, οπότε ας δούμε μια κλασική μεταφορά για την κατανόηση του ηλεκτρισμού. Αντί για ηλεκτρόνια σε ένα σύρμα, απεικονίστε το νερό σε έναν σωλήνα:

• Ρεύμα θα ήταν το νερό στο σωλήνα.
• Τάση θα ήταν η πίεση που σπρώχνει το νερό μέσω του σωλήνα.
• Αντίσταση θα ήταν η διάμετρος του ίδιου του σωλήνα.

Από πολλές απόψεις, αυτή η μεταφορά είναι τέλεια για να σκεφτόμαστε τους μετρητές καλωδίων. Όπως και η διάμετρος ενός σωλήνα, η διάμετρος ενός σύρματος είναι ευθέως ανάλογη με την εσωτερική του αντίσταση. Όσο λιγότερος χώρος υπάρχει για να ρέει ηλεκτρισμός (ή νερό), τόσο μεγαλύτερη αντίσταση θα υπάρχει στη ροή του.

Σκεφτόμενος πίσω στο σωλήνα γεμάτο νερό, τι θα συνέβαινε αν προσπαθούσαμε να βάλουμε με δύναμη 100 λίτρα νερού σε έναν σωλήνα που χωράει μόνο ένα λίτρο; Όπως μπορείτε να φανταστείτε, θα βρισκόμασταν πολύ γρήγορα στο τηλέφωνο με τον υδραυλικό, καθώς αυτός ο σωλήνας θα είχε σκάσει!

Ένα παρόμοιο φαινόμενο συμβαίνει όταν προσπαθούμε να στείλουμε πάρα πολύ ρεύμα σε πολύ λεπτό σύρμα. μόνο αντί να ρέει νερό, το σύρμα υπερθερμαίνεται και λιώνει. Με μια αρκετά μεγάλη τάση που ωθεί αυτό το ρεύμα, αυτό το λιωμένο καλώδιο μπορεί να οδηγήσει πολύ γρήγορα σε ηλεκτρική πυρκαγιά.

Μην ανησυχείτε αν έχετε ήδη αγοράσει τα καλώδιά σας και δεν ταιριάζουν στις ανάγκες σας. μπορείς χρησιμοποιήστε τα για πολλά διασκεδαστικά έργα DIY.

Πτώση τάσης και γιατί πάρα πολύ μπορεί να καταστρέψει ένα κύκλωμα

Σε οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα DC, θα αντιμετωπίσουμε πτώσεις τάσης. αυτός είναι ένας θεμελιώδης κανόνας των κυκλωμάτων. Το θέμα όμως προκύπτει όταν έχει χαθεί πάρα πολύ τάση, ειδικά λόγω της αντίστασης του ίδιου του σύρματος.

Αν σκεφτούμε ξανά τους σωλήνες μας, φανταστείτε έναν πολύ μεγάλο σωλήνα συμφόρησης σε έναν πολύ μικρότερο. Ξαφνικά, ο χείμαρρος του νερού μας επιβραδύνεται και η πίεση πίσω από το νερό μειώνεται. Αυτό το νερό που επιβραδύνεται δεν έχει την πίεση να γυρίσει έναν τροχό νερού, και ως εκ τούτου έχουμε μειωμένη απόδοση.

Έτσι, αν δεν χρησιμοποιήσουμε έναν πολύ μικρότερο τροχό νερού, φαίνεται ότι πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μεγαλύτερους σωλήνες. Αυτό θα επέτρεπε στο νερό να ρέει σχετικά ανεμπόδιστα, διατηρώντας την πίεση αρκετά υψηλή ώστε να περιστρέφεται ο τροχός μας.

Προχωρώντας στα καλώδια και τα ηλεκτρόνια, η ιδέα είναι σχεδόν η ίδια! Με ηλεκτρικούς όρους, μπορούμε πολύ εύκολα να το εξηγήσουμε αυτό με έναν από τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής, τον νόμο του Ohm:

Ο νόμος του Ohm υπαγορεύει τις σχέσεις μεταξύ Ρεύματος, Τάσης και Αντίστασης. Σε ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος, το ρεύμα μας είναι σταθερό παντού, αλλά η τάση και η αντίστασή μας σχετίζονται αντιστρόφως μεταξύ τους.

Για να το θέσω πιο απλά, όσο αυξάνεται η αντίσταση, η τάση μειώνεται.

Για να το φέρουμε αυτό στην εφαρμογή μας στον πραγματικό κόσμο: καθώς τα καλώδια γίνονται μικρότερα, η αντίστασή τους αυξάνεται. Ως εκ τούτου, καθώς τα καλώδια γίνονται μικρότερα, η τάση σε αυτά μειώνεται, ακριβώς όπως το πώς οι λεπτότεροι σωλήνες μειώνουν τη ροή του νερού!

Ως εκ τούτου, η χρήση παχύτερων καλωδίων στο κύκλωμά σας επιτρέπει την εφαρμογή τάσης όπου χρειάζεται — και όχι σπατάλη στην αντίσταση του καλωδίου.

Υπολογισμός του βέλτιστου μετρητή καλωδίων

Με διαφορά, ο καλύτερος τρόπος για να υπολογίσετε το μετρητή καλωδίων σας είναι να χρησιμοποιήσετε μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή. Αυτές οι εφαρμογές επιτρέπουν στους χρήστες να εισάγουν την τάση τους, το ρεύμα (ρεύμα), το μήκος των καλωδίων τους και την επιτρεπόμενη πτώση τάσης. Μετά τη σύνθλιψη των αριθμών, η αριθμομηχανή εξάγει το βέλτιστο μετρητή καλωδίων για αυτή τη διαδρομή καλωδίου.

Για τις περισσότερες εφαρμογές, επιτρέπεται πτώση τάσης περίπου τριών τοις εκατό - κάτι περισσότερο από αυτό, και ο πιο ευαίσθητος ηλεκτρονικός εξοπλισμός μπορεί να αρχίσει να λειτουργεί εσφαλμένα.

Θέλουμε επίσης πάντα να χρησιμοποιούμε τη μέγιστη δυνατή λήψη ρεύματος της συσκευής μας—αυτό θα γράφεται γενικά στη συσκευή. Αν και πιθανότατα δεν θα έχει συνεχή έλξη ρεύματος αυτής της τιμής, πρέπει να βεβαιωθούμε ότι προστατευόμαστε από τις τρέχουσες αιχμές.

Εδώ είναι ένα παράδειγμα ενός διαδικτυακού υπολογιστή μετρητή καλωδίων, που βρίσκεται στο wiresizecalculator.net:

Όπως μπορείτε να δείτε, αυτή η αριθμομηχανή επιτρέπει επίσης περαιτέρω μεταβλητή είσοδο, όπως η βαθμολογία θερμότητας του μόνωση, από τι είδους αγωγό κατασκευάζονται τα καλώδια και τον τύπο εγκατάστασης που τοποθετείται το καλώδιο σε.

Σε αυτό το παράδειγμα, μας δόθηκε ένας ελάχιστος ασφαλής μετρητής καλωδίων 3 American Wire Gauge (AWG).

Για λόγους ασφαλείας, είναι πάντα η καλύτερη πρακτική να υπερμετράτε τα καλώδιά σας κατά ένα ή δύο, έτσι θα καταλήξουμε με ένα καλώδιο 2/0 AWG. Σημείωση, το πρότυπο του μετρητή καλωδίων είναι εντελώς οπισθοδρομικό. όσο πιο παχύ είναι το σύρμα, τόσο μικρότερο είναι το μετρητή σύρματος! Έτσι, το 2/0 AWG είναι, στην πραγματικότητα, παχύτερο σύρμα από το 3 AWG.

Σχετίζεται με: Υπολογίστε το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας με αυτά τα εύχρηστα εργαλεία

Ποιο καλώδιο να επιλέξω;

Εκτός από το μετρητή καλωδίων, οι άλλες μεταβλητές που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι ο αριθμός κλώνων — δηλ. πόσα νήματα σύρματος αποτελούνται από το καλώδιο και το υλικό του σύρματος.

Κατά κανόνα, περισσότερα νήματα σύρματος παρέχουν μεγαλύτερη ευελιξία. Εάν τρέχετε σύρμα σε στενούς χώρους, ένας μεγαλύτερος αριθμός κλώνων θα ήταν κάτι στο οποίο αξίζει να επενδύσετε.

Όσον αφορά το πραγματικό υλικό του σύρματος, ο χαλκός είναι το πρότυπο για τις περισσότερες εφαρμογές, αν και μπορεί να χρησιμοποιηθεί και αλουμίνιο.

Το βασικό που πρέπει να θυμάστε είναι η συνέπεια. Εάν χρησιμοποιείτε χάλκινους συνδέσμους και σύρμα χαλκού σε άλλα σημεία του κυκλώματος, χρησιμοποιήστε χάλκινο σύρμα. Η ανάμειξη και η αντιστοίχιση υλικών μπορεί να οδηγήσει σε διάβρωση και σπασμένους συνδέσμους, καθώς τα υλικά θα διαστέλλονται και θα συστέλλονται με διαφορετικούς ρυθμούς.

Σχετίζεται με: Όχι μόνο συγκόλληση: Διαφορετικές μέθοδοι για τη σύνδεση καλωδίων, επεξήγηση

Εξοικονόμηση χρημάτων και παραμονή ασφαλής

Υπάρχουν αρκετές μεταβλητές που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν επιλέγετε το σωστό καλώδιο για την κατασκευή σας. Ο νούμερο ένα κανόνας του ηλεκτρισμού, ωστόσο, είναι να φέρετε έναν επαγγελματία εάν αισθάνεστε άβολα.

Διαφορετικά, υπολογίστε το μετρητή καλωδίων σας με βάση το μέγιστο ρεύμα που σκοπεύετε να το διαπεράσετε, αγοράστε σύρμα ένα μέγεθος πάνω από αυτό και ξεκινήστε την κατασκευή! Διατηρείτε πάντα τη συνοχή του υλικού μεταξύ των καλωδίων και των βυσμάτων και κάνετε τα μαθηματικά!

Με λίγη προνοητικότητα, μπορείτε να σβήσετε κάθε κίνδυνο πυρκαγιάς και να εξοικονομήσετε λίγα δολάρια.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ σειρών και παράλληλων κυκλωμάτων;

Μάθετε περισσότερα σχετικά με τους διαφορετικούς τύπους ηλεκτρονικών κυκλωμάτων με τον επεξηγητικό οδηγό μας.

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα