בחירת מידת מוליך למכלולי כבלים: AWG, מפל מתח ומגבלות המחבר

בחירת מידת מוליך היא החלטה הנוגעת למעגל, ולא התאמה של ערך זרם יחיד למספר AWG יחיד. מכלול מתאים חייב לספק לציוד מתח מספיק, לעמוד במגבלות החשמליות והתרמיות שלו, להתאים להדקים ולתומכי הבידוד המדויקים ולפעול בחלל ההתקנה. עמידה באחת הבדיקות אינה פוטרת מהאחרות.

מדריך זה מתמקד בחיווט הספק מנחושת במתח נמוך בתוך ציוד. הוא אינו טבלת כושר נשיאת זרם לפי תקנות התקנה או מדריך לתכנון שלמות אות. לטווחי המוליכים המתאימים למחברים מסוימים, השתמשו במדריך למידת מוליך ולזרם נקוב במחברי JST לצד שרטוטי הרכיבים המדויקים.

התחילו בעומס ובמסלול הזרם המלא

תעדו את טווח מתח ההזנה ואת המתח הנמוך ביותר שהציוד יכול לקבל בהדקיו. הגדירו זרם עבודה קבוע, זרם התנעה או זרם במצב רוטור נעול לפי הצורך, משך פולסים ותדירות חזרתם, ואילו מעגלים פועלים יחד. אין לצמצם מנוע שמתניע לזמן קצר וגוף חימום הפועל ברציפות לאותו נתון של זרם ממוצע.

שרטטו גם את מסלול ההלוך וגם את מסלול החזור. במעגל DC ייעודי בעל שני מוליכים באורכים שווים, חישוב ההתנגדות כולל בדרך כלל את שניהם. חזור משותף, חזור דרך השלדה או רתמה מסועפת מחייבים שרטוט של הרשת בפועל; אין להכפיל אוטומטית אורך אחד או להניח שלכל ענף יש מסלול חזור עצמאי.

השתמשו בהתנגדות המוליך הנבחר, לא בקוטר המעטפת

AWG מתאר את מידת המוליך; מספר AWG נמוך יותר מציין בדרך כלל מוליך גדול יותר. הוא אינו מגדיר את עובי הבידוד, את הקוטר החיצוני של החוט המוגמר או את הזרם המותר בכל התקנה. שני חוטים בעלי קטרים חיצוניים דומים עשויים להכיל כמויות שונות של נחושת.

השיגו את נתוני החומר, המידה, מבנה הגידים והתנגדות ה-DC של המוליך המוצע, כולל טמפרטורת הייחוס והאם הערך נומינלי או מרבי. שמרו על יחידות עקביות: אין להחליף בין אוהם למטר לבין אוהם לקילומטר בלי המרה. בבדיקת תכנון שמרנית, השתמשו בגבול המוגדר המתאים ובבסיס טמפרטורת הפעולה, במקום להתייחס בשתיקה לערך נומינלי בטמפרטורת החדר כאל ערך מובטח.

נתוני יצרן מפרידים בין מאפיינים אלה. לדוגמה, מפרט המוצר Belden 8503 מציין את מבנה המוליך ואת המאפיינים החשמליים בנפרד ממידות הכבל ומנתוני הטמפרטורה. זוהי דוגמה למידע שיש לבקש, ולא המלצה לכל מכלול של Zeakka.

התנגדות הנחושת עולה עם טמפרטורת המוליך. העריכו את ההתנגדות בטמפרטורת המוליך הרלוונטית, שעשויה להיות שונה מטמפרטורת הסביבה עקב חימום עצמי. אם הנתונים המוצעים אינם מספקים את הבסיס הדרוש, על ספק החוט ומתכנן הציוד להבהיר זאת לפני קביעת המידה.

חשבו מקרה מוגדר של מפל מתח ב-DC

חישוב להמחשה בלבד. שני המוליכים תורמים להתנגדות; מגעים וחיבורי ביניים אינם כלולים, והתאמה תרמית מחייבת בדיקה נפרדת.

במסלול DC טורי פשוט, מפל המתח הוא הזרם כפול התנגדות המסלול הכוללת. הוסיפו את תרומת החוטים, מגעי המחברים, חיבורי הביניים ורכיבים טוריים רלוונטיים אחרים על בסיס עקבי. הימנעו מספירת אותו מגע פעמיים אם מדידת ההתנגדות של המכלול כבר כוללת אותו.

הנה חישוב להמחשה בלבד, המבוסס על ערכים מונחים ולא על דירוג של מידת AWG או של מוצר מסופק:

• מתח ההזנה בתנאי הפעולה שנבחרו: 12.0 V.
• זרם עומס קבוע לצורך חישוב זה: 2.0 A.
• מוליך נחושת בהלוך: 1.0 m; מוליך נחושת בחזור: 1.0 m.
• התנגדות חוט מונחת בטמפרטורה הנבחנת: 0.040 אוהם למטר.
• מגעים וחיבורי ביניים אינם כלולים בשלב הראשון, ונבדקים בנפרד בהמשך.

אורך לולאת החוטים הוא 2.0 m, ולכן התנגדותה היא 0.080 אוהם. מפל המתח בחוטים בלבד הוא 2.0 A × 0.080 אוהם = 0.160 V. מתח העומס המחושב הוא 11.84 V לפני החיבורים שהושמטו. ההספק המתבזבז בחוטים בלבד הוא 2.0² × 0.080 = 0.320 W, והוא מתפזר לאורך שני המוליכים.

הכפלת אורך שני החוטים מכפילה את מפל המתח בחוטים בלבד, באותו זרם ועל אותו בסיס טמפרטורה. היא אינה מכפילה את דירוג המחבר ואינה מוכיחה שהטמפרטורה הסופית תהיה קבילה. אם מרווח המתח של הציוד קטן מההפסד הכולל החזוי, שנו את המעגל או את בחירת הכבל. חזרו על הבדיקה בתנאי ההזנה והעומס המגבילים; אין להפוך דוגמה זו לאחוז מותר אוניברסלי.

בדקו התאמה תרמית בנפרד

בכבל קצר עשוי להיות מפל מתח קטן, ובכל זאת הדק או אזור בתוך אגד צפוף עלולים להתחמם יתר על המידה. מנגד, חוט מתאים מבחינה תרמית עשוי לאבד מתח רב מדי במסלול ארוך. סימון טמפרטורה על הבידוד לבדו אינו קובע זרם בטוח לרתמה המוגמרת.

בחנו עם המתכנן האחראי והספק את טמפרטורת הסביבה בהתקנה, המוליכים המועמסים בו-זמנית, מחזור העבודה, המארז, האיגוד ומקורות החום הסמוכים. אין לצמצם פולסים חוזרים לממוצע חשבוני בלי לבדוק את החימום בפועל ואת דרישות מצבי המעבר. ייתכן שתידרש בדיקת עליית טמפרטורה או הסמכה ליישום; הסכימו על היקפה במקום להניח שבדיקת רציפות שגרתית מוכיחה זאת.

התייחסו להדק כאילוץ בחירה נפרד

מוליך גדול יותר אינו שדרוג אוטומטי אם גידיו או בידודו אינם מתאימים עוד להדק המאושר ולמערך הלחיצה. בדקו את גרסת ההדק המדויקת, טווח המוליכים, קוטר הבידוד, אורך החשיפה והוראות כלי העבודה הרלוונטיות. לעולם אין להסיר גידים כדי להתאים מוליך גדול מדי.

גם הזרמים הנקובים של מחברים תלויים בתנאים המוצהרים. מפרט Mini-Fit TPA של Molex, סעיפים 4.2–4.4 מבחין בין החוטים המתאימים ומתאר תנאי דירוג זרם הקשורים למספר המעגלים, לעליית הטמפרטורה ולגורמי היישום. תנאים אלה של הרכיב המקורי אינם מקנים אוטומטית דירוג לחלופה תואמת או למכלול מוגמר.

אם החוט הנדרש נמצא מחוץ לטווח המגע, בחנו שילוב מתאים של מחבר ומגע או מעבר שתוכנן בנפרד. אין להניח שמגעים מקבילים מחלקים את הזרם באופן שווה או מגדילים את הזרם המותר באמצעות כפל פשוט.

בקשו הצעה מתואמת לחוט ולחיבורי הקצה

עבור מכלולי כבלים בהתאמה אישית, שלחו את תנאי המעגל ותוואי ההתקנה יחד עם תצורת המחברים הרצויה. בקשו שההצעה תזהה את מבנה החוט בפועל ואת בסיס נתוני ההתנגדות, את ההתאמה המדויקת להדקים, ואת הנחות מפל המתח או הטמפרטורה שעדיין טעונות אישור.

Zeakka מתאמת רכש וסקירת פרויקטים מול ספקים; אין בכך הבטחה לזרם נקוב אחיד או להסמכה תרמית לכל מכלול. צרו קשר עם Zeakka ושלחו את נתוני היישום. היעזרו במדריך לבדיקות כבלים כדי להבחין בין בדיקות חשמליות שגרתיות לבין אימות נוסף שעשוי להידרש לתכנון שלכם.