Jak nezapálit elektrický požár: Výpočet měřidel drátů pro váš další kutilský projekt

Pro většinu fandů je výběr drátu nedostatečně zvažovaným aspektem návrhu projektu. Použití příliš tenkého drátu může mít katastrofální následky, od poklesu napětí vedoucího ke špatnému výkonu až po elektrické požáry.

Přes svůj význam je silnější drát dražší. Takže fandové budou na tomto materiálu často šetřit.

Naším cílem je najít nejtenčí drát, který můžeme použít, a přitom udržet naše poklesy napětí na rozumné hranici a vyhnout se jakémukoli riziku elektrického požáru.

Tím, že si uděláme čas a projdeme si matematiku, si ušetříme obrovské množství práce. Pojďme se ponořit!

Rozplétání Elektřiny, S Instalatérstvím

Elektřina může být obtížně vizualizovatelná, takže se podívejme na klasickou metaforu pro pochopení elektřiny. Místo elektronů v drátu si představte vodu v potrubí:

• Aktuální bude voda v potrubí.
• Napětí by byl tlak, který by tlačil vodu potrubím.
• Odpor by byl průměr samotné trubky.

V mnoha ohledech je tato metafora ideální pro přemýšlení o měřidlech drátu. Stejně jako průměr potrubí je průměr drátu přímo úměrný jeho vnitřnímu odporu. Čím méně prostoru bude proudit elektřina (nebo voda), tím větší odpor bude její proudění klást.

Když si vzpomeneme na trubku plnou vody, co by se stalo, kdybychom se pokusili natlačit 100 litrů vody do trubky, která pojme pouze jeden litr? Jak si dokážete představit, ocitli bychom se velmi rychle na telefonu k instalatérovi, protože by praskla trubka!

K podobnému jevu dochází, když se snažíme poslat příliš mnoho proudu po příliš tenkém drátu; jen místo aby voda vytékala, drát se přehřívá a taví. S dostatečně velkým napětím, které tlačí tento proud, může tento roztavený drát velmi rychle vést k elektrickému požáru.

Nedělejte si starosti, pokud jste si již zakoupili dráty a nevyhovují vašim potřebám; můžeš použijte je pro několik zábavných DIY projektů.

Pokles napětí a proč příliš mnoho může zničit obvod

V jakémkoliv stejnosměrném elektrickém obvodu zaznamenáme poklesy napětí; toto je základní pravidlo obvodů. Problém však nastává, když dojde ke ztrátě příliš velkého napětí, konkrétně kvůli odporu samotného drátu.

Když znovu přemýšlíme o našich trubkách, představte si, že se velmi velká trubka spojuje do mnohem menší. Najednou se náš proud vody zpomalí a tlak za vodou se sníží. Tato zpomalená voda nemá tlak na otáčení vodního kola, a proto máme snížený výkon.

Takže kromě použití mnohem menšího vodního kola se zdá, že musíme použít větší potrubí. To by umožnilo, aby voda proudila relativně bez zábran a udržovala tlak dostatečně vysoký na to, aby se naše kolo otočilo.

Přesuneme-li se na dráty a elektrony, myšlenka je v podstatě stejná! Z elektrického hlediska to můžeme velmi snadno vysvětlit jedním ze základních fyzikálních zákonů, Ohmovým zákonem:

Ohmův zákon určuje vztahy mezi proudem, napětím a odporem. Ve stejnosměrném obvodu je náš proud konstantní, ale naše napětí a odpor jsou navzájem nepřímo úměrné.

Jednodušeji řečeno, jak se odpor zvyšuje, napětí klesá.

Abychom to uvedli do naší reálné aplikace: jak se dráty zmenšují, jejich odpor se zvyšuje. Proto, jak se dráty zmenšují, napětí na nich klesá, stejně jako tenčí trubky snižují průtok vody!

Použití silnějších drátů ve vašem obvodu tedy umožňuje, aby bylo napětí aplikováno tam, kde je potřeba – a ne plýtvání na odporu drátu.

Výpočet optimálního průřezu drátu

Zdaleka nejlepším způsobem, jak zjistit tloušťku drátu, je použít online kalkulačku; tyto aplikace umožňují uživatelům zadat jejich napětí, proud (proud), délku jejich vedení a jejich povolený pokles napětí. Po sečtení čísel kalkulátor vydá optimální tloušťku drátu pro daný úsek drátu.

Pro většinu aplikací je přípustný pokles napětí přibližně o tři procenta – cokoli navíc a citlivější elektronická zařízení mohou začít fungovat nesprávně.

Vždy také chceme využít maximální možný odběr proudu našeho zařízení – to bude obecně napsáno na zařízení. I když pravděpodobně nebude mít trvalý odběr proudu této hodnoty, musíme se ujistit, že jsme chráněni před proudovými špičkami.

Zde je jeden příklad online kalkulačky rozchodu drátu, kterou najdete na adrese wiresizecalculator.net:

Jak můžete vidět, tato kalkulačka také umožňuje další variabilní vstup, jako je tepelný výkon izolace, z jakého druhu vodiče jsou vodiče vyrobeny a typu instalace, do které je vodič umístěn do.

V tomto příkladu jsme dostali minimální bezpečný průřez drátu 3 American Wire Gauge (AWG).

Z bezpečnostních důvodů je vždy nejlepší praxí přeměřit vaše dráty o jeden nebo dva, takže bychom skončili s drátem 2/0 AWG. Všimněte si, že standard tloušťky drátu je zcela zaostalý; čím silnější je drát, tím menší je průřez drátu! Takže 2/0 AWG je ve skutečnosti tlustší drát než 3 AWG.

Příbuzný: Spočítejte si své náklady na elektřinu pomocí těchto šikovných nástrojů

Jaký drát si mám vybrat?

Kromě průřezu drátu jsou dalšími proměnnými, které je třeba vzít v úvahu, počet pramenů – tj. kolik pramenů drátu tvoří kabel – a materiál drátu.

Obecně platí, že více pramenů drátu poskytuje větší flexibilitu. Pokud vedete drát ve stísněných prostorách, větší počet pramenů by stálo za to investovat.

Pokud jde o skutečný materiál drátu, měď je standardem pro většinu aplikací, i když lze použít i hliník.

Klíčová věc, kterou je třeba si zapamatovat, je konzistence. Pokud používáte měděné konektory a měděný drát jinde v obvodu, použijte měděný drát. Míchání a sladění materiálů může vést ke korozi a zlomení konektorů, protože materiály se roztahují a smršťují různou rychlostí.

Příbuzný: Nejen pájka: Různé způsoby připojení vodičů, vysvětleno

Ušetřete peníze a zůstaňte v bezpečí

Při výběru správného drátu pro vaši stavbu je třeba vzít v úvahu několik proměnných. Pravidlem číslo jedna pro elektřinu je však přizvat profesionála, pokud se necítíte dobře.

V opačném případě si spočítejte tloušťku drátu na základě maximálního proudu, který jím hodláte protékat, kupte drát o jednu velikost větší a začněte stavět! Vždy udržujte konzistenci materiálu mezi dráty a konektory a proveďte výpočet!

S trochou rozmyslu můžete uhasit jakékoli riziko požáru a ušetřit si pár babek.

Jaký je rozdíl mezi sériovými a paralelními obvody?

Zjistěte více o různých typech elektronických obvodů v naší vysvětlující příručce.

Přečtěte si další

O autorovi