ما الذي يرمز إليه AWG؟ مخطط القطر وAMP لأنظمة البطاريات. لقد قمت بتحديد نظام بطارية من الطراز الأول، ولكن الأداء متأخر والعاكس يستمر في التعثر. ما الذي يحدث؟ في تسع مرات من أصل عشرة، يكون السبب هو المكون الأكثر إغفالاً: كابل البطارية نفسه.
استخدام حجم سلك خاطئ هو وصفة لكارثة. فأنت لا تخسر الكفاءة فقط بسبب انخفاض الجهد، بل تتسبب في خطر نشوب حريق خطير بسبب ارتفاع درجة الحرارة. لقد شهدنا مشاريع بملايين الدولارات كادت أن تخرج عن مسارها بسبب النحاس الرخيص والصغير الحجم. سوف يزيل هذا الدليل الغموض عن مقياس الأسلاك الأمريكية (AWG)، ويوفر الطرق الأساسية لقياس حجم الكابلات الخاصة بك لتحقيق أعلى مستويات الأداء والسلامة.
بطارية كامادا باور باوروال 51.2 فولت 200 أمبير 10 كيلوواط ساعة
بطارية 20 كيلو وات/ساعة 400 فولت عالية الجهد العالي قابلة للتكديس
بطارية حامل الخادم بقدرة 20 كيلو وات/ساعة
ما الذي تعنيه AWG؟
في جوهرها يرمز AWG إلى مقياس الأسلاك الأمريكية. وهو النظام القياسي الذي يستخدمه الجميع في أمريكا الشمالية لقياس قطر الأسلاك الصلبة المستديرة الموصلة للكهرباء.
الشيء الأول الذي يجب أن تتذكره هو العلاقة العكسية التي تبدو متخلفة بعض الشيء في البداية: كلما كان رقم AWG أصغر، كلما كان السلك أكثر سمكاً.
فكر في الأمر مثل نقاط الجولف - الرقم الأقل أفضل. وهذا ما يفسر سبب كون سلك 4 AWG أرق بكثير من كابل 4/0 (يمكنك نطقها "أربعة أذرع") AWG الضخم المستخدم لتوصيل بنوك البطاريات الكبيرة. الحصول على هذه القاعدة غير البديهية هو الخطوة الأولى والأكثر أهمية.
لم يأت هذا المعيار من العدم بالطبع. فقد نشأت مع شركة Brown & Sharpe في القرن التاسع عشر. أما اليوم، فقد تم توحيدها من قبل الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM)، ولهذا السبب يمكن لمهندس في تكساس تحديد كابل 2 AWG ومعرفة أنه سيتطابق مع مواصفات مكون تم تصنيعه في ألمانيا.
إتقان الرسم البياني لقطر AWG وقدرة الأمبير (AMP)
حسناً، لننتقل إلى الجانب العملي من الأمور. فهم هذه المخططات هو ما يفصل بين التثبيت الجيد والتثبيت الرائع.
مخطط التحويل من AWG إلى القطر
أولاً، من المفيد تصور مدى اختلاف هذه المقاييس. إليك مرجع سريع للأحجام الشائعة التي ستتعامل معها في أنظمة البطاريات.
| مقاس AWG | القطر (بوصة) | القطر (مم) |
|---|
| 4/0 | 0.460″ | 11.68 مم |
| 3/0 | 0.410″ | 10.40 مم |
| 2/0 | 0.365″ | 9.27 ملم |
| 1/0 | 0.325″ | 8.25 مم |
| 2 | 0.258″ | 6.54 ملم |
| 4 | 0.204″ | 5.19 ملم |
| 6 | 0.162″ | 4.11 ملم |
| 8 | 0.128″ | 3.26 مم |
المفهوم الحرج: السعة مقابل انخفاض الجهد
هنا نرى الكثير من الارتباك، حتى مع المحترفين ذوي الخبرة. إن تحديد الحجم المناسب للسلك هو في الحقيقة عملية موازنة بين عاملين رئيسيين: الأمبيرية و انخفاض الجهد.
الأمبيرية هو رقم الأمان. فكر في الأمر على أنه الحد الأقصى المطلق للتيار الذي يمكن أن يتحمله السلك قبل أن يبدأ العزل في الذوبان ويصبح خطر نشوب حريق. يحدد قانون الكهرباء الوطني (NEC) هذه التصنيفات، وهي غير قابلة للتفاوض.
انخفاض الجهد، ومع ذلك، فإن الأمر كله يتعلق بالأداء. كل قدم من الأسلاك لها مقاومة. عندما يتدفق التيار خلاله، تفقد القليل من الجهد. في نظام تيار متردد 230 فولت، من يهتم بفقدان فولت أو اثنين؟ ولكن في نظام بطارية تيار مستمر بجهد 48 فولت، فإن نفس الانخفاض بجهد 2 فولت يمثل 41 تيرابايت أو 3 تيرابايت من طاقتك - تضيع قبل أن تصل إلى الحمل. هذه مشكلة كبيرة.
حسب خبرتنا دائمًا ما يكون انخفاض الجهد هو العامل الذي يحدد حجم السلك في أنظمة التيار المستمر منخفضة الجهد. العاكس الخاص بك، ووحدة التحكم في المحرك، وكل تلك المعدات باهظة الثمن لديها حد أدنى من الجهد الكهربائي الذي تحتاج إلى رؤيته. إذا كان الجهد الكهربائي منخفضًا جدًا لأن الكابلات الخاصة بك طويلة جدًا أو رفيعة جدًا، فإن المعدات إما أن يكون أداؤها ضعيفًا أو تتوقف عن العمل.
الرسم البياني المرجعي السريع للقدرة الأمبيرية AWG
يمنحك هذا المخطط تقييمات السلامة التي تحدثنا عنها للتو. لكن تذكر أن هذا هو الحد الأقصى للسلامة وليس الأمثل للكفاءة.
| مقاس AWG | المقطع العرضي (مم²) | الأمبير (أمبير)* |
|---|
| 4/0 | 107 | 380 A |
| 2/0 | 67.4 | 283 A |
| 1/0 | 53.5 | 245 A |
| 2 | 33.6 | 170 A |
| 4 | 21.2 | 128 A |
| 6 | 13.3 | 80 A |
| 8 | 8.37 | 55 A |
على أساس 90 درجة مئوية من الأسلاك النحاسية المصنفة في الهواء الطلق، وفقًا لجدول NEC 310.16. هذه نقطة مرجعية شائعة، ولكن يجب عليك دائمًا التحقق من الرموز المحلية وتفاصيل التطبيق.
الأسلاك لأنظمة بطاريات التيار المستمر منخفضة الجهد
تسليط الضوء على العملاء: الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة
لنجعل هذا حقيقيًا. أحد السيناريوهات الشائعة التي نتعامل معها هو توصيل بنك بطاريات LiFePO4 بجهد 48 فولت بعاكس بقدرة 5000 واط من أجل نظام تخزين الطاقة التجارية (ESS). لنفترض أن طول الكابل 10 أقدام في اتجاه واحد.
أول شيء تفعله هو إيجاد التيار: التيار (I) = الطاقة (P) / الجهد (V). بالنسبة لهذا الإعداد، 5000 واط / 48 فولت تعطيك حوالي 104 أمبير.
والآن، انظر إلى مخطط الأمبيرية. سلك 6 AWG يتحمل 80 أمبير (غير كافٍ) وسلك 4 AWG يتحمل 128 أمبير (يبدو جيدًا). لذا تختار 4 AWG، أليس كذلك؟ ليس بهذه السرعة. عليك التحقق من انخفاض الجهد. أكثر من 10 أقدام، يمنحك كابل 4 AWG عند 104 أمبير انخفاضًا في الجهد بحوالي 0.21 فولت، أو 0.44%. هذا ممتاز. لكن ماذا لو كان طول الكابل 25 قدمًا؟ الآن يزيد الانخفاض عن 11 تيرابايت 3 تيرابايت، وقد يبدأ الأداء في التأثر. إذا حاولت الحصول على 6 AWG، سيكون الانخفاض سيئًا وسيصبح الكابل ساخنًا بشكل خطير. هذه هي المفاضلة: كابل أكثر سمكًا مثل 2/0 AWG يكلف أكثر مقدمًا، بالتأكيد، لكنه بوليصة تأمينك للحصول على الأداء والأمان الذي تتوقعه.
أهمية التشرد
بالنسبة لكابلات البطارية، يجب أن تستخدم سلك مجدولوليس نواة صلبة. نهاية القصة. السببان الكبيران هما المرونة والمتانة. يمكن للأسلاك المجدولة، خاصةً النوع المرن للغاية من الفئة K، أن تتحمل الاهتزازات المستمرة التي تراها في رافعات التروس الصناعية, البطارية البحرية الأنظمة، سمّها ما شئت - دون أن تنكسر. كما أنها أسهل بكثير للعمل بها في الأماكن الضيقة.
معيار بديل: التحويل المتري مم²
هل تتعامل مع المعدات الأوروبية؟ من المحتمل أن ترى أحجام الأسلاك بالمليمتر المربع (مم²). لا يوجد تحويل مثالي، ولكن إليك بعض المعادلات القريبة التي يجب أن تضعها في اعتبارك:
- 1/0 AWG ≈ 50 مم² (تقنياً 53.5)
- 2 AWG 2 ≈ 35 مم² (33.6 تقنياً)
- 4 AWG 4 ≈ 25 مم² (21.2 تقنياً)
- 6 AWG 6 ≈ 16 مم² (13.3 تقنياً)
السلامة أولاً: حساب تحجيم البطارية المكون من 3 خطوات من خبير البطاريات
عند الشك، هذه هي العملية المكونة من ثلاث خطوات التي نستخدمها داخلياً.
الخطوة 1: تحديد الحد الأقصى للتيار المستمر
لا يمكنك تحديد حجم الحمل الأقصى. بالنسبة لأي حمل مستمر (يطلق عليه NEC أي شيء يعمل لمدة 3 ساعات أو أكثر)، فأنت بحاجة إلى مخزن أمان مؤقت. قاعدة 125% هي المعيار الاحترافي. الأمبير المطلوب = أقصى أمبير متواصل × 1.25
باستخدام العاكس 104 أمبير: 104 أمبير × 1.25 = 130 أمبير. الخلاصة هنا هي أننا نحتاج إلى سلك مصنّف بقدرة 130 أمبير على الأقل، مما يجعلنا على الفور نخرج 4 AWG ويدفعنا إلى 2 AWG أو أكبر.
الخطوة 2: حساب انخفاض الجهد
بالنسبة لأي نظام تيار مستمر حرج، فأنت تريد أن تحافظ على انخفاض الجهد لديك أقل من 3%. استخدم حاسبة انخفاض الجهد عبر الإنترنت. سوف تقوم بتوصيل الجهد الكهربائي الخاص بك، والتيار الكهربائي من الخطوة 1، ومسافة السلك ذهاباً وإياباً. ستستخرج الآلة الحاسبة الحد الأدنى من AWG لتحقيق هدفك. اختيارك النهائي هو أي سلك أكثر سمكاً من الخطوة 1 أو الخطوة 2.
الخطوة 3: التحقق من التكييف البيئي
هل تقوم بتشغيل مجموعة من الكابلات معًا في قناة واحدة؟ هل النظام في بيئة حارة، أكثر من 86 درجة فهرنهايت (30 درجة مئوية)؟ كلا هذين الأمرين يعنيان المزيد من الحرارة، مما يقلل من قدرة السلك في العالم الحقيقي. في هذه الحالات، عليك أن "تشتق" الكابل - وهي مجرد طريقة منمقة للقول بأنك تحتاج إلى زيادة السُمك إلى المقياس السميك التالي لتكون آمنًا.
الخاتمة
خلاصة القول: الأسلاك تثبت نظامك معًا. بالنسبة لـ بطاريات منخفضة الجهد, تحديد حجم انخفاض الجهد لا يقل أهمية عن تحديد حجم الأمبيرية-هكذا تحصل على الأداء الكامل الذي دفعت ثمنه. قم دائماً بدمج نظامك بشكل صحيح، حيث أن كل التفاصيل مهمة.
هذا التفكير على مستوى النظام هو جوهر ما نقوم به. إذا كان مشروعك يتطلب أكثر من مجرد بطارية جاهزة، فإن فريقنا متخصص في إنشاء حلول البطاريات المخصصة. نقوم بتصميم حزم مصممة خصيصًا لتلبية احتياجاتك الدقيقة من الجهد والتيار والأداء، مما يضمن عمل كل مكون بتناغم تام. اتصل بنا لتصميم حل الطاقة الخاص بك، منذ البداية.
الأسئلة الشائعة
1. ما هو السلك AWG الذي أحتاجه لنظام بطارية 200 أمبير؟
بالنسبة ل 200 أمبير، ستبدأ في نطاق 2/0 أو 3/0 AWG. تعتمد الإجابة الصحيحة حقًا على الجهد والمسافة. سيحتاج حمل 200 أمبير في نظام 12 فولت على مسافة 10 أقدام فقط إلى كابل ضخم 4/0 للحفاظ على انخفاض الجهد معقولاً. ولكن عند 48 فولت، يمكنك على الأرجح استخدام كابل أصغر 2/0 لنفس المسافة.
2. هل يمكنني استخدام سلك أصغر إذا كانت المسافة قصيرة جدًا؟
يمكنك ذلك، ولكن عليك توخي الحذر. بالنسبة للمسافة القصيرة جدًا - نحن نتحدث عن بضع بوصات من قضيب التوصيل إلى المصهر - يمكنك غالبًا تحديد حجم السلك بناءً على تصنيف قدرته فقط. ولكن لا يزال يتعين عليك التأكد من أن انخفاض الجهد مقبول بالنسبة لمكوناتك وأنك تتبع قاعدة NEC 125% للأحمال المستمرة.
3. ماذا يحدث إذا كان كابل البطارية صغيراً جداً؟
أنت تنظر إلى مشكلتين رئيسيتين. أولاً، يموت الأداء. سيؤدي انخفاض الجهد إلى حرمان أجهزتك من الطاقة، مما يؤدي إلى ضعف أدائها أو توقفها عن العمل. إنه عنق زجاجة هائل. الثانية، والأخطر من ذلك بكثير، هي خطر الحريق. كل هذه المقاومة تتحول إلى حرارة. يمكن أن يسخن الكابل الأصغر حجمًا بما يكفي لإذابة العزل، مما قد يتسبب في حدوث ماس كهربائي. هكذا تندلع الحرائق.
4. ما الفرق بين سلك AWG وسلك SAE؟
سترى أسلاك SAE (جمعية مهندسي السيارات) في السيارات. الفرق الرئيسي هو كيفية قياسها. مواصفات SAE تنظر فقط إلى مساحة الموصل النحاسي نفسه. يعتمد معيار AWG على القطر الإجمالي للسلك. ما يعنيه هذا بالنسبة لك هو أنه بالنسبة لنفس رقم المقياس، عادةً ما يكون سلك SAE أصغر قليلاً ولا يمكنه تحمل نفس القدر من التيار مثل نظيره AWG. أنت بالتأكيد لا تريد الخلط بينهما.