Kuidas mitte süüdata elektrilist tulekahju: juhtmemõõturite arvutamine järgmise isetegemise projekti jaoks

Enamiku harrastajate jaoks on juhtmete valik projekti kavandamisel vähe läbimõeldud aspekt. Liiga õhukese traadi kasutamisel võivad olla katastroofilised tagajärjed, ulatudes halva jõudluse tulemuseks olevatest pingelangustest kuni elektripõlenguteni.

Vaatamata oma tähtsusele on paksem traat kallim. Seega hoiavad harrastajad selle materjaliga sageli kokku.

Meie eesmärk on välja selgitada kõige peenem traat, mida saame kasutada, hoides samal ajal pingelanguse mõistliku piirini ja vältides elektritulekahju ohtu.

Kui võtame aega matemaatika läbimiseks, säästame end tohutult töölt. Sukeldume sisse!

Elektri lahtiharutamine koos torustikuga

Elektrit võib olla raske visualiseerida, seega vaatame klassikalist metafoori elektri mõistmiseks. Elektronide asemel juhtmes kujutage vett torus:

• Praegune oleks vesi torus.
• Pinge oleks rõhk, mis surub vett läbi toru.
• Vastupidavus oleks toru enda läbimõõt.

See metafoor sobib paljuski suurepäraselt traadimõõturitele mõtlemiseks. Sarnaselt toru läbimõõduga on traadi läbimõõt otseselt võrdeline selle sisemise takistusega. Mida vähem on ruumi elektri (või vee) voolamiseks, seda suurem on takistus selle voolule.

Mõeldes tagasi vett täis torule, mis juhtuks, kui prooviksime suruda 100 liitrit vett torusse, mis mahutab ainult ühe liitri? Nagu võite arvata, avastaksime end väga kiiresti torumehega telefoni teel, kuna see toru oleks lõhkenud!

Sarnane nähtus ilmneb ka siis, kui püüame liiga peenikest juhtmest alla saata liiga palju voolu; ainult selle asemel, et vesi välja voolaks, kuumeneb traat üle ja sulab. Piisavalt suure pingega, mis seda voolu surub, võib see sulanud traat põhjustada väga kiiresti elektritulekahju.

Ärge muretsege, kui olete juhtmed juba ostnud ja need ei vasta teie vajadustele; sa saad kasutage neid mitme lõbusa DIY projekti jaoks.

Pingelangus ja miks võib liiga palju vooluringi rikkuda

Igas alalisvoolu elektriahelas kogeme pingelangusi; see on vooluahelate põhireegel. Probleem tekib aga siis, kui liiga palju pinget on kadunud, eelkõige juhtme enda takistuse tõttu.

Kui mõtleme uuesti oma torudele, siis kujutage ette väga suure toru pudelikaelumist palju väiksemaks. Järsku meie veevool aeglustub ja rõhk vee taga väheneb. Sellel aeglustunud veel ei ole survet veeratast keerata ja seetõttu on meie jõudlus vähenenud.

Seega, kui palju väiksemat vesiratast kasutada, tundub, et peame kasutama suuremaid torusid. See võimaldaks veel suhteliselt takistamatult voolata, hoides rõhku piisavalt kõrgel, et meie ratast pöörata.

Juhtmete ja elektronide juurde liikudes on idee paljuski sama! Elektrilises mõttes saame seda väga lihtsalt seletada ühe füüsika põhiseadusega, Ohmi seadusega:

Ohmi seadus määrab seose voolu, pinge ja takistuse vahel. Alalisvooluahelas on meie vool kogu ulatuses konstantne, kuid meie pinge ja takistus on üksteisega pöördvõrdelised.

Lihtsamalt öeldes, kui takistus suureneb, pinge väheneb.

Et viia see meie reaalsesse rakendusse: kui juhtmed muutuvad väiksemaks, suureneb nende takistus. Seega, kui juhtmed muutuvad väiksemaks, väheneb nende vaheline pinge, täpselt nagu peenemad torud vähendavad vee voolu!

Järelikult võimaldab jämedamate juhtmete kasutamine vooluringis pinget rakendada seal, kus seda vaja on, ja seda ei raisata juhtmetakistusele.

Optimaalse traadimõõturi arvutamine

Parim viis oma traadimõõturi välja selgitamiseks on kasutada veebikalkulaatorit. need rakendused võimaldavad kasutajatel sisestada oma pinge, voolutugevuse (voolu), juhtmete pikkuse ja lubatud pingelanguse. Pärast numbrite kokkusurumist väljastab kalkulaator selle traadi pikkuse jaoks optimaalse traadimõõturi.

Enamiku rakenduste puhul on lubatud pingelangus umbes kolm protsenti – kõike enamat ja tundlikumad elektroonikaseadmed võivad hakata valesti töötama.

Samuti soovime alati kasutada oma seadme maksimaalset võimalikku voolutarve – see on üldjuhul seadmele kirjas. Kuigi sellel tõenäoliselt ei ole selle väärtuse püsivat voolutarve, peame tagama, et oleme praeguste hüpete eest kaitstud.

Siin on üks näide veebipõhisest traadimõõturi kalkulaatorist, mille leiate aadressilt wiresizecalculator.net:

Nagu näete, võimaldab see kalkulaator ka täiendavat muutuvat sisendit, näiteks soojuse reitingut isolatsioon, millisest juhist juhtmed on tehtud ja mis tüüpi juhet paigaldatakse sisse.

Selles näites anti meile minimaalne ohutu traadi gabariit 3 American Wire Gauge (AWG).

Ohutuse huvides on alati parim tava mõõta juhtmeid ühe või kahe võrra üle, et saaksime juhtme 2/0 AWG. Pange tähele, traadi gabariidi standard on täiesti tagurpidi; mida paksem on traat, seda väiksem on traadi mõõt! Seega on 2/0 AWG tegelikult paksem traat kui 3 AWG.

Seotud: Arvutage nende käepäraste tööriistade abil oma elektrikulud

Millise juhtme peaksin valima?

Väljaspool traadi gabariiti tuleb arvestada muude muutujatega ahelate arvu, st. mitu juhtmekiudu koosneb kaablist ja traadi materjalist.

Rusikareegel on, et rohkem traadijuppe annab suurema paindlikkuse. Kui juhite traati kitsastes kohtades, oleks suurem ahelate arv midagi, millesse tasub investeerida.

Traadi tegeliku materjali osas on vask enamiku rakenduste standard, kuigi kasutada saab ka alumiiniumi.

Peamine asi, mida meeles pidada, on järjepidevus. Kui kasutate vaskpistikuid ja mujal vooluringis vasktraati, kasutage vasktraati. Materjalide segamine ja sobitamine võib põhjustada korrosiooni ja pistikute purunemist, kuna materjalid paisuvad ja tõmbuvad kokku erineva kiirusega.

Seotud: Mitte ainult jootmine: erinevad meetodid juhtmete ühendamiseks, selgitatud

Raha säästmine ja turvaline olemine

Oma ehitusele sobiva juhtme valimisel tuleb arvestada mõne muutujaga. Elektrireegel number üks on aga kutsuda kohale professionaal, kui tunned end ebamugavalt.

Muul juhul arvutage oma juhtmemõõtur maksimaalse voolu järgi, mida kavatsete seda läbida, ostke sellest ühe suuruse võrra suurem traat ja hakake ehitama! Säilitage juhtmete ja pistikute vahel alati materjali järjepidevus ning tehke matemaatikat!

Veidi läbimõeldud saate kustutada tuleohu ja säästa endale paar dollarit.

Mis vahe on jada- ja paralleelahelatel?

Lisateavet erinevate elektrooniliste vooluahelate tüüpide kohta leiate meie selgitavast juhendist.

Loe edasi

Autori kohta