Hur man inte startar en elektrisk brand: Beräkna trådmätare för ditt nästa gör-det-själv-projekt

För de flesta hobbyister är val av tråd en underövervägd aspekt av projektdesign. Att använda för tunn tråd kan få katastrofala effekter, allt från spänningsfall som resulterar i dålig prestanda till elektriska bränder.

Trots dess betydelse är tjockare tråd dyrare. Så hobbyister kommer ofta att snåla med detta material.

Vårt mål är att ta reda på den tunnaste ledningen vi kan använda, samtidigt som vi håller våra spänningsfall till en rimlig marginal och undviker risken för en elektrisk brand.

Genom att ta oss tid att gå igenom matematiken kommer vi att spara oss en enorm mängd arbete på vägen. Låt oss dyka in!

Att reda ut elektricitet, med VVS

Elektricitet kan vara svårt att visualisera, så låt oss titta på en klassisk metafor för att förstå elektricitet. Istället för elektroner i en tråd, bild vatten i ett rör:

• Nuvarande skulle vara vattnet i röret.
• Spänning skulle vara trycket som trycker vattnet genom röret.
• Motstånd skulle vara diametern på själva röret.

På många sätt är denna metafor perfekt för att tänka på trådmätare. Ungefär som diametern på ett rör är diametern på en tråd direkt proportionell mot dess inre motstånd. Ju mindre utrymme det finns för el (eller vatten) att flöda, desto mer motstånd blir det mot dess flöde.

När vi tänker tillbaka på röret fullt med vatten, vad skulle hända om vi försökte tvinga in 100 liter vatten i ett rör som bara rymmer en liter? Som ni kan föreställa er, skulle vi hitta oss själva väldigt snabbt i telefon till rörmokaren, eftersom det röret skulle ha spruckit!

Ett liknande fenomen uppstår när vi försöker skicka för mycket ström ner för tunn tråd; bara istället för att vatten rinner ut överhettas tråden och smälter. Med en tillräckligt stor spänning som driver den strömmen, kan denna smälta tråd mycket snabbt leda till en elektrisk brand.

Oroa dig inte om du redan har köpt dina kablar och de inte passar dina behov; du kan använd dem för flera roliga DIY-projekt.

Spänningsfall och varför för mycket kan förstöra en krets

I alla elektriska DC-kretsar kommer vi att uppleva spänningsfall; detta är en grundläggande regel för kretsar. Problemet uppstår dock när för mycket spänning har förlorats, speciellt på grund av motståndet i själva tråden.

Om vi ​​tänker på våra rör igen, föreställ oss att ett mycket stort rör flaskhalsar till ett mycket mindre. Plötsligt bromsas vår ström av vatten, och trycket bakom vattnet minskar. Detta saktade vatten har inte trycket att vrida på ett vattenhjul, och därför har vi minskat prestandan.

Så, utan att använda ett mycket mindre vattenhjul, verkar det som om vi behöver använda större rör. Detta skulle tillåta vattnet att rinna relativt ohämmat, hålla trycket tillräckligt högt för att vrida vårt hjul.

Att flytta till ledningar och elektroner, tanken är ungefär densamma! I elektriska termer kan vi mycket enkelt förklara detta med en av fysikens grundläggande lagar, Ohms lag:

Ohms lag dikterar förhållandet mellan ström, spänning och motstånd. I en DC-krets är vår ström konstant hela tiden, men vår spänning och resistans är omvänt relaterade till varandra.

För att uttrycka det enklare, när motståndet ökar, minskar spänningen.

För att ta det till vår verkliga tillämpning: när kablar blir mindre ökar deras motstånd. Därför, när ledningarna blir mindre, minskar spänningen över dem, precis som hur tunnare rör minskar vattenflödet!

Genom att använda tjockare ledningar i din krets kan därför spänningen appliceras där den behövs - och inte slösas bort på trådmotstånd.

Beräknar Optimal Wire Gauge

Det absolut bästa sättet att ta reda på din trådmätare är att använda en onlineräknare; dessa applikationer tillåter användare att mata in sin spänning, strömstyrka (ström), längden på sina trådar och deras tillåtna spänningsfall. Efter att ha knäckt siffrorna matar räknaren ut den optimala trådmätaren för den tråden.

För de flesta applikationer är ett spänningsfall på cirka tre procent tillåtet – allt mer än så, och känsligare elektronisk utrustning kan börja fungera felaktigt.

Vi vill också alltid använda maximalt möjliga strömförbrukning för vår enhet - detta kommer vanligtvis att skrivas på enheten. Även om det sannolikt inte kommer att ha ett varaktigt strömdrag av det värdet, måste vi se till att vi är skyddade från strömspikar.

Här är ett exempel på en trådmätare online, som finns på wiresizecalculator.net:

Som du kan se tillåter den här kalkylatorn också ytterligare variabel inmatning, såsom värmeklassificeringen för isolering, vilken typ av ledare trådarna är gjorda av och vilken typ av installation tråden ska läggas in i.

I det här exemplet fick vi en minsta säker trådmätare på 3 American Wire Gauge (AWG).

För säkerhets skull är det alltid bästa praxis att övermäta dina ledningar med en eller två, så vi skulle sluta med en ledning på 2/0 AWG. Observera att standarden för trådmätare är helt bakåt; ju tjockare tråd, desto mindre trådmått! Så, 2/0 AWG är faktiskt tjockare tråd än 3 AWG.

Relaterad: Beräkna dina elkostnader med dessa praktiska verktyg

Vilken tråd ska jag välja?

Utanför trådmätare är de andra variablerna att ta hänsyn till antal strängar – dvs. hur många trådar består av kabel och trådmaterial.

Som en tumregel ger fler trådar större flexibilitet. Om du drar tråd i trånga utrymmen skulle ett större antal trådar vara något värt att investera i.

När det gäller själva materialet i tråden är koppar standarden för de flesta applikationer, även om aluminium också kan användas.

Det viktigaste att komma ihåg är konsekvens. Om du använder kopparkontakter och koppartråd någon annanstans i kretsen, använd koppartråd. Att blanda och matcha material kan leda till korrosion och trasiga kopplingar, eftersom materialen kommer att expandera och dra ihop sig i olika takt.

Relaterad: Inte bara löd: olika metoder för att ansluta ledningar, förklarat

Spara pengar och förbli säker

Det finns en hel del variabler att tänka på när du väljer rätt tråd för din konstruktion. Regel nummer ett för el är dock att ta in en professionell om du känner dig obekväm.

Annars, beräkna din trådmätare baserat på den maximala strömmen du tänker köra genom den, köp tråd en storlek upp från det och börja bygga! Upprätthåll alltid materialkonsistens mellan kablar och kontakter och räkna ut!

Med lite eftertanke kan du släcka eventuell brandrisk och spara några kronor.

Vad är skillnaden mellan serier och parallella kretsar?

Lär dig mer om olika typer av elektroniska kretsar med vår förklarande guide.

Läs Nästa

Om författaren