Kā neizcelt elektrisko ugunsgrēku: vadu mērierīču aprēķināšana nākamajam DIY projektam

Lielākajai daļai hobiju vadu izvēle ir nepietiekami apsvērts projekta izstrādes aspekts. Pārāk plānas stieples izmantošana var radīt postošas ​​sekas, sākot no sprieguma kritumiem, kas izraisa sliktu veiktspēju, līdz elektriskiem ugunsgrēkiem.

Neskatoties uz tā nozīmīgumu, biezāka stieple ir dārgāka. Tāpēc hobiji bieži vien taupīs šo materiālu.

Mūsu mērķis ir izdomāt plānāko vadu, ko varam izmantot, vienlaikus saglabājot sprieguma kritumus līdz saprātīgam robežai un izvairoties no jebkāda elektriskā ugunsgrēka riska.

Atvēlot laiku matemātikas apguvei, mēs ietaupīsim sev milzīgu darba apjomu. Iegremdējamies!

Elektrības atjaukšana ar santehniku

Elektrību var būt grūti vizualizēt, tāpēc aplūkosim klasisku metaforu elektrības izpratnei. Elektronu vietā vadā attēlojiet ūdeni caurulē:

• Pašreizējais būtu ūdens caurulē.
• spriegums būtu spiediens, kas spiež ūdeni caur cauruli.
• Pretestība būtu pašas caurules diametrs.

Daudzos veidos šī metafora ir lieliski piemērota, lai domātu par stieples mērierīcēm. Līdzīgi kā caurules diametrs, stieples diametrs ir tieši proporcionāls tā iekšējai pretestībai. Jo mazāk vietas būs elektrības (vai ūdens) plūsmai, jo lielāka būs pretestība tās plūsmai.

Atskatoties uz cauruli, kas ir pilna ar ūdeni, kas notiktu, ja mēs mēģinātu 100 litrus ūdens iespiest caurulē, kurā var ietilpt tikai viens litrs? Kā jūs varat iedomāties, mēs ļoti ātri atrastos pa tālruni santehniķim, jo ​​šī caurule būtu pārplīsusi!

Līdzīga parādība notiek, kad mēs cenšamies nosūtīt pārāk daudz strāvas pa pārāk plānu vadu; tikai tā vietā, lai izplūstu ūdens, vads pārkarst un kūst. Ar pietiekami lielu spriegumu, kas nospiež šo strāvu, šis izkusušais vads var ļoti ātri izraisīt elektrisku ugunsgrēku.

Neuztraucieties, ja jau esat iegādājies vadus un tie neatbilst jūsu vajadzībām; tu vari izmantojiet tos vairākiem jautriem DIY projektiem.

Sprieguma kritums un kāpēc pārāk daudz var sabojāt ķēdi

Jebkurā līdzstrāvas elektriskajā ķēdē mēs piedzīvosim sprieguma kritumus; tas ir ķēžu pamatnoteikums. Tomēr problēma rodas, ja ir zaudēts pārāk daudz sprieguma, jo īpaši paša vada pretestības dēļ.

Ja mēs atkal domājam par savām caurulēm, iedomājieties, ka ļoti liela caurule tiek saspiesta daudz mazākā. Pēkšņi mūsu ūdens straume tiek palēnināta, un spiediens aiz ūdens tiek samazināts. Šim palēninātajam ūdenim nav spiediena, lai pagrieztu ūdens ratu, un tāpēc mēs esam samazinājuši veiktspēju.

Tātad, neizmantojot daudz mazāku ūdens ratu, šķiet, ka mums ir jāizmanto lielākas caurules. Tas ļautu ūdenim plūst salīdzinoši netraucēti, saglabājot pietiekami augstu spiedienu, lai pagrieztu mūsu riteni.

Pārejot uz vadiem un elektroniem, ideja ir gandrīz tāda pati! Elektriskā izteiksmē mēs to varam ļoti viegli izskaidrot ar vienu no fizikas pamatlikumiem, Ohma likumu:

Oma likums nosaka attiecības starp strāvu, spriegumu un pretestību. Līdzstrāvas ķēdē mūsu strāva ir nemainīga, bet mūsu spriegums un pretestība ir apgriezti saistīti viens ar otru.

Vienkāršāk sakot, palielinoties pretestībai, spriegums samazinās.

Lai to izmantotu mūsu reālajā pasaulē: vadiem kļūstot mazākiem, to pretestība palielinās. Tāpēc, vadiem kļūstot mazākiem, spriegums tiem samazinās, tāpat kā plānākas caurules samazina ūdens plūsmu!

Tādējādi, izmantojot ķēdē biezākus vadus, spriegumu var pielietot tur, kur tas ir nepieciešams, un tas netiek izšķiests stieples pretestības dēļ.

Optimālā stieples mērītāja aprēķināšana

Līdz šim labākais veids, kā noskaidrot vadu mērierīci, ir izmantot tiešsaistes kalkulatoru; šīs lietojumprogrammas ļauj lietotājiem ievadīt spriegumu, strāvas stiprumu (strāvu), vadu garumu un pieļaujamo sprieguma kritumu. Pēc skaitļu saspiešanas kalkulators izvada optimālo stieples mērierīci šim stieples gājienam.

Lielākajai daļai lietojumu ir pieļaujams sprieguma kritums par aptuveni trīs procentiem — jebkas, kas pārsniedz to, un jutīgāks elektroniskais aprīkojums var sākt darboties nepareizi.

Mēs arī vienmēr vēlamies izmantot mūsu ierīces maksimālo iespējamo strāvas patēriņu — tas parasti tiks ierakstīts ierīcē. Lai gan tai, visticamāk, nebūs ilgstošas ​​šīs vērtības strāvas patēriņa, mums ir jāpārliecinās, ka esam pasargāti no pašreizējiem lēcieniem.

Šeit ir viens tiešsaistes stieples mērierīces kalkulatora piemērs, kas atrodams vietnē wiresizecalculator.net:

Kā redzat, šis kalkulators nodrošina arī turpmāku mainīgu ievadi, piemēram, siltuma reitingu izolāciju, no kāda vadītāja ir izgatavoti vadi un kāda veida vads tiek likts iekšā.

Šajā piemērā mums tika dots minimālais drošā stieples mērītājs 3 American Wire Gauge (AWG).

Drošības nolūkos vienmēr ir ieteicams vadus pārspīlēt par vienu vai diviem, tāpēc mēs iegūsim vadu ar 2/0 AWG. Ņemiet vērā, ka stieples mērierīces standarts ir pilnīgi atpalicis; jo biezāks vads, jo mazāks stieples mērītājs! Tātad 2/0 AWG patiesībā ir biezāka stieple nekā 3 AWG.

Saistīts: Aprēķiniet savas elektrības izmaksas, izmantojot šos parocīgos rīkus

Kuru vadu man izvēlēties?

Ārpus stieples gabarīta citi mainīgie, kas jāņem vērā, ir dzīslu skaits, t.i. cik stiepļu dzīslu veido kabeli un stieples materiāls.

Parasti vairāk stiepļu šķipsnu nodrošina lielāku elastību. Ja stiepjat vadu šaurās vietās, būtu vērts ieguldīt lielāku dzīslu skaitu.

Runājot par stieples faktisko materiālu, varš ir standarts lielākajai daļai lietojumu, lai gan var izmantot arī alumīniju.

Galvenais, kas jāatceras, ir konsekvence. Ja izmantojat vara savienotājus un vara stiepli citur ķēdē, izmantojiet vara vadu. Materiālu sajaukšana un saskaņošana var izraisīt koroziju un saplīst savienotājus, jo materiāli izplešas un saraujas dažādos ātrumos.

Saistīts: Ne tikai lodēšana: dažādas vadu savienošanas metodes, izskaidrotas

Naudas taupīšana un drošība

Izvēloties savai konstrukcijai pareizo vadu, jāņem vērā daži mainīgie. Tomēr elektrības noteikums numur viens ir profesionāļa pieaicināšana, ja jūtaties neērti.

Pretējā gadījumā aprēķiniet savu vadu mērītāju, pamatojoties uz maksimālo strāvu, kuru plānojat caur to palaist, iegādājieties vienu izmēru lielāku vadu un sāciet būvēt! Vienmēr saglabājiet materiāla konsekvenci starp vadiem un savienotājiem un veiciet aprēķinu!

Ar nelielu apdomu jūs varat novērst jebkādu ugunsgrēka risku un ietaupīt dažus dolārus.

Kāda ir atšķirība starp sērijveida un paralēlajām shēmām?

Uzziniet vairāk par dažādiem elektronisko shēmu veidiem, izmantojot mūsu skaidrojošo rokasgrāmatu.

Lasiet Tālāk

Par autoru