Co oznacza skrót AWG? Wykres średnic i AMP dla systemów akumulatorowych. Wybrałeś system akumulatorowy z najwyższej półki, ale jego wydajność spada, a falownik ciągle się wyłącza. Co się dzieje? Dziewięć razy na dziesięć winowajcą jest najczęściej pomijany element: sam kabel akumulatora.
Użycie niewłaściwego rozmiaru przewodu to przepis na katastrofę. Nie tylko tracisz wydajność z powodu spadku napięcia, ale także stwarzasz poważne zagrożenie pożarowe z powodu przegrzania. Widzieliśmy już wielomilionowe projekty, które zostały niemal wykolejone przez tanie, niewymiarowe przewody miedziane. Niniejszy przewodnik objaśni amerykańską średnicę drutu (AWG), zapewniając podstawowe metody doboru rozmiaru kabli w celu uzyskania maksymalnej wydajności i bezpieczeństwa.
Kamada Power 51.2v 200Ah 10kWh bateria Powerwall
Akumulator wysokonapięciowy 20kWh 400V z możliwością sztaplowania
Akumulator do szaf serwerowych 20 kWh
Co oznacza skrót AWG?
U podstaw, AWG to skrót od American Wire Gauge. Jest to standardowy system używany przez wszystkich w Ameryce Północnej do pomiaru średnicy litego, okrągłego drutu przewodzącego prąd elektryczny.
Najważniejszą rzeczą, o której należy pamiętać, jest odwrotna zależność, która na początku wydaje się nieco zacofana: im mniejsza liczba AWG, tym grubszy przewód.
Pomyśl o tym jak o wynikach w golfie - niższa liczba jest lepsza. Wyjaśnia to, dlaczego przewód 4 AWG jest o wiele cieńszy niż masywny kabel 4/0 (wymawia się to "four-aught") AWG używany do łączenia dużych baterii akumulatorów. Zrozumienie tej sprzecznej z intuicją zasady jest pierwszym i najważniejszym krokiem.
Standard ten nie wziął się oczywiście znikąd. Został on opracowany przez firmę Brown & Sharpe jeszcze w XIX wieku. Obecnie jest on standaryzowany przez ASTM (American Society for Testing and Materials), dlatego inżynier w Teksasie może określić kabel 2 AWG i wiedzieć, że będzie on pasował do specyfikacji komponentu zbudowanego w Niemczech.
Wykres średnic AWG i obciążalności prądowej (AMP) Mastery
W porządku, przejdźmy do praktycznej strony rzeczy. Zrozumienie tych wykresów jest tym, co odróżnia dobrą instalację od świetnej.
Tabela konwersji AWG na średnicę
Po pierwsze, warto wyobrazić sobie, jak różne są te mierniki. Oto szybkie odniesienie do typowych rozmiarów, z którymi będziesz miał do czynienia w systemach akumulatorowych.
| Rozmiar AWG | Średnica (cale) | Średnica (mm) |
|---|
| 4/0 | 0.460″ | 11,68 mm |
| 3/0 | 0.410″ | 10,40 mm |
| 2/0 | 0.365″ | 9,27 mm |
| 1/0 | 0.325″ | 8,25 mm |
| 2 | 0.258″ | 6,54 mm |
| 4 | 0.204″ | 5,19 mm |
| 6 | 0.162″ | 4,11 mm |
| 8 | 0.128″ | 3,26 mm |
Krytyczna koncepcja: Obciążalność a spadek napięcia
To właśnie tutaj widzimy wiele nieporozumień, nawet wśród doświadczonych profesjonalistów. Prawidłowe dobranie rozmiaru przewodu to tak naprawdę wyważenie dwóch kluczowych czynników: Obciążalność oraz Spadek napięcia.
Obciążalność to liczba bezpieczeństwa. Jest to maksymalny prąd, jaki może wytrzymać przewód, zanim jego izolacja zacznie się topić, stwarzając zagrożenie pożarowe. National Electrical Code (NEC) określa te wartości i nie podlegają one negocjacjom.
Spadek napięciaJednak najważniejsza jest wydajność. Każda stopa przewodu ma rezystancję. Gdy przepływa przez niego prąd, tracimy trochę napięcia. W systemie 230V AC, kogo obchodzi utrata jednego lub dwóch woltów? Ale w systemie akumulatorowym 48 V DC, ten sam spadek napięcia o 2 V oznacza utratę 4% mocy, zanim jeszcze dotrze ona do obciążenia. To poważna sprawa.
Z naszego doświadczenia, Spadek napięcia jest prawie zawsze czynnikiem, który dyktuje rozmiar przewodu w niskonapięciowych systemach DC. Falownik, sterownik silnika, cały ten drogi sprzęt ma minimalne napięcie, które musi widzieć. Jeśli napięcie spadnie zbyt nisko, ponieważ kable są zbyt długie lub zbyt cienkie, sprzęt będzie działał słabiej lub po prostu się wyłączy.
Skrócona tabela referencyjna obciążalności prądowej AWG
Ten wykres przedstawia oceny bezpieczeństwa, o których mówiliśmy przed chwilą. Należy jednak pamiętać, że jest to maksymalny poziom bezpieczeństwa, a nie optymalny poziom wydajności.
| Rozmiar AWG | Przekrój poprzeczny (mm²) | Obciążalność prądowa (ampery)* |
|---|
| 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 |
Na podstawie przewodu miedzianego o temperaturze znamionowej 90°C na otwartym powietrzu, zgodnie z tabelą NEC 310.16. Jest to wspólny punkt odniesienia, ale zawsze należy sprawdzić lokalne przepisy i specyfikę aplikacji.
Okablowanie dla niskonapięciowych systemów akumulatorów DC
Client Spotlight: Energia słoneczna i magazynowanie energii
Uczyńmy to prawdziwym. Częstym scenariuszem, z którym mamy do czynienia, jest podłączenie baterii akumulatorów LiFePO4 o napięciu 48 V do falownika o mocy 5 000 W. Komercyjny system magazynowania energii (ESS). Załóżmy, że długość kabla wynosi 10 stóp w jedną stronę.
Pierwszą rzeczą, którą należy zrobić, jest znalezienie prądu: Prąd (I) = Moc (P) / Napięcie (V). Dla tej konfiguracji, 5000W / 48V daje około 104 A.
Teraz należy spojrzeć na tabelę obciążalności prądowej. Przewód 6 AWG obsługuje 80 A (za mało), a 4 AWG obsługuje 128 A (wygląda dobrze). Wybierasz więc 4 AWG, prawda? Nie tak szybko. Trzeba sprawdzić spadek napięcia. Na długości 10 stóp kabel 4 AWG przy natężeniu 104 A daje spadek napięcia o około 0,21 V lub 0,44%. To doskonały wynik. Ale co jeśli ten przewód ma 25 stóp? Teraz spadek wynosi ponad 1%, a wydajność może zacząć spadać. Gdybyś próbował poradzić sobie z 6 AWG, spadek byłby okropny, a kabel niebezpiecznie by się nagrzewał. Jest to kompromis: grubszy kabel, taki jak 2/0 AWG, kosztuje więcej z góry, ale jest to polisa ubezpieczeniowa zapewniająca wydajność i bezpieczeństwo, których oczekujesz.
Znaczenie strandingu
W przypadku kabli akumulatora należy używać skrętkaa nie solidny rdzeń. Koniec historii. Dwa główne powody to elastyczność i trwałość. Przewody linkowe, zwłaszcza bardzo elastyczne przewody klasy K, mogą wytrzymać ciągłe wibracje występujące w przemysłowych wózkach widłowych, akumulator morski systemy, można wymieniać bez końca. Jest również o wiele łatwiejszy w pracy w ciasnych miejscach.
Alternatywny standard: Konwersja metryczna mm²
Masz do czynienia z europejskim sprzętem? Prawdopodobnie zobaczysz rozmiary przewodów w milimetrach kwadratowych (mm²). Nie ma idealnego przelicznika, ale oto kilka bliskich odpowiedników, o których warto pamiętać:
- 1/0 AWG ≈ 50 mm² (technicznie 53,5)
- 2 AWG ≈ 35 mm² (technicznie 33,6)
- 4 AWG ≈ 25 mm² (technicznie 21,2)
- 6 AWG ≈ 16 mm² (technicznie 13,3)
Bezpieczeństwo przede wszystkim: 3-etapowe obliczanie rozmiaru przez eksperta ds. baterii
W razie wątpliwości jest to trzystopniowy proces, którego używamy wewnętrznie.
Krok 1: Określenie maksymalnego prądu ciągłego
Nie można dobrać rozmiaru dla obciążenia szczytowego. Dla każdego obciążenia ciągłego (NEC nazywa tak wszystko, co działa przez 3 godziny lub dłużej) potrzebny jest bufor bezpieczeństwa. Profesjonalnym standardem jest reguła 125%. Wymagana obciążalność prądowa = maks. natężenie ciągłe x 1,25
Używając naszego falownika 104A: 104A x 1,25 = 130A. Wynika z tego, że potrzebujemy przewodu o obciążalności co najmniej 130 A, co natychmiast eliminuje 4 AWG i zmusza nas do stosowania przewodów 2 AWG lub większych.
Krok 2: Obliczenie spadku napięcia
W przypadku każdego krytycznego systemu DC należy utrzymywać spadek napięcia pod 3%. Skorzystaj z internetowego kalkulatora spadku napięcia. Podłącz napięcie, natężenie prądu z kroku 1 i odległość przewodu w obie strony. Kalkulator wyliczy minimalny AWG, aby osiągnąć cel. Ostatecznym wyborem jest grubszy przewód z kroku 1 lub kroku 2.
Krok 3: Sprawdzenie obniżenia parametrów środowiskowych
Czy prowadzisz kilka kabli razem w jednym kanale? Czy system znajduje się w gorącym środowisku, stale powyżej 86°F (30°C)? Obie te rzeczy oznaczają więcej ciepła, co zmniejsza rzeczywistą obciążalność prądową przewodu. W takich przypadkach konieczne jest "obniżenie wartości znamionowych" kabla - co jest po prostu wymyślnym sposobem na powiedzenie, że musisz przejść na następny grubszy miernik, aby być bezpiecznym.
Wnioski
Podsumowując: okablowanie utrzymuje system w całości. Dla akumulatory niskonapięciowe, wymiarowanie pod kątem spadku napięcia jest tak samo ważne, jak wymiarowanie pod kątem obciążalności prądowej-W ten sposób uzyskasz pełną wydajność, za którą zapłaciłeś. Zawsze prawidłowo podłączaj system, ponieważ każdy szczegół ma znaczenie.
Myślenie systemowe jest podstawą naszej działalności. Jeśli Twój projekt wymaga czegoś więcej niż gotowej baterii, nasz zespół specjalizuje się w tworzeniu niestandardowe rozwiązania akumulatorowe. Projektujemy pakiety dostosowane do dokładnych potrzeb w zakresie napięcia, prądu i wydajności, zapewniając, że każdy komponent działa w doskonałej harmonii. Skontaktuj się z nami aby zaprojektować rozwiązanie zasilania od samego początku.
FAQ
1. Jakiego przewodu AWG potrzebuję do systemu akumulatorów 200 A?
Dla 200 amperów, zaczynasz od 2/0 lub 3/0 AWG. Właściwa odpowiedź zależy tak naprawdę od napięcia i odległości. Obciążenie 200 A w systemie 12 V na długości zaledwie 10 stóp wymagałoby masywnego kabla 4/0, aby utrzymać rozsądny spadek napięcia. Ale przy napięciu 48 V, prawdopodobnie można by uciec z mniejszym kablem 2/0 dla tego samego przebiegu.
2. Czy mogę użyć mniejszego przewodu, jeśli odległość jest bardzo mała?
Można, ale trzeba być ostrożnym. W przypadku naprawdę krótkich odcinków - mówimy o kilku centymetrach od szyny zbiorczej do bezpiecznika - często można dobrać przewód na podstawie samej jego obciążalności prądowej. Ale nadal musisz potwierdzić, że spadek napięcia jest akceptowalny dla twoich komponentów i że przestrzegasz zasady NEC 125% dla obciążeń ciągłych.
3. Co się stanie, jeśli kabel akumulatora jest zbyt mały?
Pojawiają się dwa główne problemy. Po pierwsze, spada wydajność. Spadek napięcia pozbawia sprzęt zasilania, powodując obniżenie wydajności lub po prostu jego wyłączenie. To ogromne wąskie gardło. Po drugie, znacznie poważniejsze jest ryzyko pożaru. Cały ten opór zamienia się w ciepło. Niewymiarowy kabel może nagrzać się na tyle, by stopić swoją izolację, co może spowodować zwarcie. Tak zaczynają się pożary.
4. Jaka jest różnica między przewodami AWG i SAE?
W pojazdach można spotkać przewody SAE (Society of Automotive Engineers). Kluczową różnicą jest sposób pomiaru. Specyfikacje SAE uwzględniają tylko obszar samego przewodu miedzianego. Standard AWG opiera się na całkowitej średnicy przewodu. Oznacza to, że przewód SAE o tej samej średnicy jest zwykle nieco mniejszy i nie jest w stanie wytrzymać tak dużego natężenia prądu, jak jego odpowiednik AWG. Absolutnie nie należy ich mieszać.