Come non avviare un incendio elettrico: calcolo dei calibri dei cavi per il tuo prossimo progetto fai-da-te

Per la maggior parte degli hobbisti, la scelta del filo è un aspetto sottovalutato della progettazione del progetto. L'uso di un filo troppo sottile può avere effetti disastrosi, che vanno da cadute di tensione con conseguenti scarse prestazioni a incendi elettrici.

Nonostante la sua importanza, un filo più spesso è più costoso. Quindi, gli hobbisti spesso lesinano su questo materiale.

Il nostro obiettivo è capire il filo più sottile che possiamo utilizzare, mantenendo le nostre cadute di tensione a un margine ragionevole ed evitando qualsiasi rischio di incendio elettrico.

Prendendoci il tempo per fare i conti, ci risparmieremo un'enorme quantità di lavoro lungo la strada. Immergiamoci!

Districare l'elettricità, con l'impianto idraulico

L'elettricità può essere difficile da visualizzare, quindi diamo un'occhiata a una classica metafora per comprendere l'elettricità. Invece degli elettroni in un filo, immagina l'acqua in un tubo:

• Attuale sarebbe l'acqua nel tubo.
• Voltaggio sarebbe la pressione che spinge l'acqua attraverso il tubo.
• Resistenza sarebbe il diametro del tubo stesso.

In molti modi, questa metafora è perfetta per pensare ai calibri dei cavi. Proprio come il diametro di un tubo, il diametro di un filo è direttamente proporzionale alla sua resistenza interna. Meno spazio c'è per il flusso dell'elettricità (o dell'acqua), maggiore sarà la resistenza al suo flusso.

Ripensando al tubo pieno d'acqua, cosa accadrebbe se provassimo a forzare 100 litri d'acqua in un tubo che può contenere solo un litro? Come puoi immaginare, ci ritroveremmo molto velocemente al telefono con l'idraulico, dato che quel tubo sarebbe scoppiato!

Un fenomeno simile si verifica quando proviamo a inviare troppa corrente in un filo troppo sottile; solo al posto dell'acqua che fuoriesce, il filo si surriscalda e si scioglie. Con una tensione sufficientemente grande che spinge quella corrente, questo filo fuso può portare molto rapidamente a un incendio elettrico.

Non preoccuparti se hai già acquistato i cavi e non soddisfano le tue esigenze; Puoi usali per diversi divertenti progetti fai-da-te.

Caduta di tensione e perché troppo può rovinare un circuito

In qualsiasi circuito elettrico CC, sperimenteremo cadute di tensione; questa è una regola fondamentale dei circuiti. Il problema sorge, tuttavia, quando si è persa troppa tensione, in particolare a causa della resistenza del filo stesso.

Se pensiamo di nuovo ai nostri tubi, immaginiamo che un tubo molto grande si strozza in uno molto più piccolo. Improvvisamente, il nostro torrente d'acqua viene rallentato e la pressione dietro l'acqua diminuisce. Questa acqua rallentata non ha la pressione per girare una ruota idraulica, e quindi abbiamo ridotto le prestazioni.

Quindi, a parte l'utilizzo di una ruota idraulica molto più piccola, sembra che dobbiamo usare tubi più grandi. Ciò consentirebbe all'acqua di fluire in modo relativamente disinibito, mantenendo la pressione abbastanza alta da far girare la nostra ruota.

Passando a fili ed elettroni, l'idea è più o meno la stessa! In termini elettrici, possiamo spiegarlo molto facilmente con una delle leggi fondamentali della fisica, la legge di Ohm:

La legge di Ohm determina le relazioni tra corrente, tensione e resistenza. In un circuito CC, la nostra corrente è costante, ma la nostra tensione e resistenza sono inversamente correlate l'una all'altra.

Per dirla più semplicemente, all'aumentare della resistenza, la tensione diminuisce.

Per portarlo nella nostra applicazione nel mondo reale: man mano che i fili diventano più piccoli, la loro resistenza aumenta. Pertanto, man mano che i fili diventano più piccoli, la tensione ai loro capi diminuisce, proprio come i tubi più sottili riducono il flusso d'acqua!

Pertanto, l'utilizzo di fili più spessi nel circuito consente di applicare la tensione dove è necessaria e non sprecare la resistenza del filo.

Calcolo del calibro ottimale del filo

Di gran lunga, il modo migliore per capire il calibro del tuo filo è utilizzare un calcolatore online; queste applicazioni consentono agli utenti di inserire la tensione, l'amperaggio (corrente), la lunghezza dei cavi e la caduta di tensione consentita. Dopo aver sgranocchiato i numeri, la calcolatrice emette il calibro di filo ottimale per quel tratto di filo.

Per la maggior parte delle applicazioni, è consentita una caduta di tensione di circa il tre percento, qualsiasi cosa in più e le apparecchiature elettroniche più sensibili potrebbero iniziare a funzionare in modo improprio.

Inoltre, vogliamo sempre utilizzare il massimo assorbimento di corrente possibile del nostro dispositivo, questo sarà generalmente scritto sul dispositivo. Anche se probabilmente non avrà un assorbimento di corrente sostenuto di quel valore, dobbiamo assicurarci di essere protetti dai picchi di corrente.

Ecco un esempio di un calcolatore del calibro del filo online, disponibile all'indirizzo wiresizecalculator.net:

Come puoi vedere, questo calcolatore consente anche ulteriori input variabili, come la valutazione termica del isolamento, di che tipo di conduttore sono fatti i fili e il tipo di installazione del filo in.

In questo esempio, ci è stato fornito un diametro minimo sicuro del cavo di 3 American Wire Gauge (AWG).

Per motivi di sicurezza, è sempre consigliabile sovradimensionare i fili di uno o due, quindi finiremmo con un filo di 2/0 AWG. Nota, lo standard del calibro del filo è totalmente arretrato; più spesso è il filo, più piccolo è il calibro del filo! Quindi, 2/0 AWG è, in effetti, un filo più spesso di 3 AWG.

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Quale filo dovrei scegliere?

Al di fuori del calibro del filo, le altre variabili da considerare sono il numero di fili, ad es. quanti trefoli di filo compongono il cavo e il materiale del filo.

Come regola generale, più trefoli di filo producono una maggiore flessibilità. Se stai facendo passare il filo in spazi ristretti, un numero maggiore di fili sarebbe qualcosa su cui vale la pena investire.

Per quanto riguarda il materiale effettivo del filo, il rame è lo standard per la maggior parte delle applicazioni, sebbene sia possibile utilizzare anche l'alluminio.

La cosa fondamentale da ricordare è la coerenza. Se si utilizzano connettori in rame e filo di rame in altre parti del circuito, utilizzare filo di rame. La miscelazione e l'abbinamento dei materiali può portare a corrosione e connettori rotti, poiché i materiali si espandono e si contraggono a velocità diverse.

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Risparmiare denaro e stare al sicuro

Ci sono alcune variabili da considerare quando si sceglie il cavo giusto per la propria build. La regola numero uno dell'elettricità, tuttavia, è quella di chiamare un professionista se ti senti a disagio.

Altrimenti, calcola il diametro del tuo filo in base alla corrente massima che intendi attraversarlo, acquista un filo di una taglia in più e inizia a costruire! Mantieni sempre la consistenza del materiale tra fili e connettori e fai i conti!

Con un po' di accortezza, puoi evitare qualsiasi rischio di incendio e risparmiare qualche soldo.

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