Что означает AWG? Диаграмма диаметров и AMP для аккумуляторных систем. Вы выбрали самую лучшую аккумуляторную систему, но ее производительность оставляет желать лучшего, а инвертор постоянно отключается. Что происходит? В девяти случаях из десяти виновником оказывается самый недооцененный компонент: сам кабель батареи.
Использование проводов неправильного размера - это рецепт катастрофы. Вы не только теряете эффективность из-за падения напряжения, но и создаете серьезную угрозу пожара из-за перегрева. Мы видели, как многомиллионные проекты чуть не сорвались из-за дешевой меди с заниженными размерами. В этом руководстве вы узнаете, что такое американский калибр проводов (AWG), и найдете основные методы определения размеров ваших кабелей для обеспечения максимальной производительности и безопасности.
Аккумулятор Kamada Power 51.2v 200Ah 10kWh Powerwall
Высоковольтная стекируемая батарея 20 кВт-ч 400 В
Батарея для серверной стойки емкостью 20 кВт-ч
Что означает AWG?
По своей сути, AWG означает American Wire Gauge. Это стандартная система, которую используют все жители Северной Америки для измерения диаметра сплошной круглой электропроводящей проволоки.
Главное, что вы должны запомнить, - это обратная зависимость, которая поначалу кажется немного обратной: чем меньше номер AWG, тем толще провод.
Думайте об этом, как о баллах в гольфе - меньшее число лучше. Это объясняет, почему провод 4 AWG намного тоньше, чем массивный кабель 4/0 (вы бы произнесли это как "четыре") AWG, используемый для подключения больших батарей. Усвоение этого контринтуитивного правила - первый и самый важный шаг.
Этот стандарт, конечно, появился не на пустом месте. Он был разработан компанией Brown & Sharpe еще в XIX веке. Сегодня он стандартизирован ASTM (Американским обществом по испытаниям и материалам), поэтому инженер в Техасе может указать кабель 2 AWG и быть уверенным, что он будет соответствовать спецификациям компонента, изготовленного в Германии.
Диаграмма диаметра AWG и силы тока (AMP) Мастерство
Итак, перейдем к практической стороне дела. Понимание этих диаграмм - это то, что отделяет хорошую установку от отличной.
Диаграмма преобразования AWG в диаметр
Прежде всего, это поможет представить, насколько сильно различаются эти датчики. Вот краткая справка по распространенным размерам, с которыми вы будете иметь дело в аккумуляторных системах.
| Размер AWG | Диаметр (дюймы) | Диаметр (мм) |
|---|
| 4/0 | 0.460″ | 11,68 мм |
| 3/0 | 0.410″ | 10.40 мм |
| 2/0 | 0.365″ | 9,27 мм |
| 1/0 | 0.325″ | 8,25 мм |
| 2 | 0.258″ | 6,54 мм |
| 4 | 0.204″ | 5,19 мм |
| 6 | 0.162″ | 4,11 мм |
| 8 | 0.128″ | 3,26 мм |
Критическая концепция: Мощность по сравнению с падением напряжения
Именно здесь мы видим много путаницы, даже среди опытных профессионалов. Правильный выбор размера провода - это балансировка между двумя ключевыми факторами: Мощность и Падение напряжения.
Мощность это число безопасности. Считайте, что это абсолютный максимальный ток, который может выдержать провод, прежде чем изоляция начнет плавиться и возникнет опасность возгорания. Национальный электрический кодекс (NEC) устанавливает эти показатели, и они не подлежат обсуждению.
Падение напряженияОднако все дело в производительности. Каждый фут провода имеет сопротивление. Когда по нему течет ток, вы теряете немного напряжения. В системе переменного тока 230 В кого волнует потеря одного-двух вольт? Но в 48-вольтовой системе постоянного тока падение напряжения на 2 вольта - это 4% энергии, которая пропадает еще до того, как она достигнет нагрузки. Это очень важно.
По нашему опыту, Падение напряжения почти всегда является фактором, который диктует размер провода в низковольтных системах постоянного тока. Ваш инвертор, контроллер двигателя, все это дорогостоящее оборудование имеет минимальное напряжение, которое оно должно видеть. Если напряжение проседает слишком низко из-за слишком длинных или слишком тонких кабелей, оборудование либо не будет работать, либо просто отключится.
Краткая справочная таблица допустимой нагрузки AWG
На этой диаграмме представлены рейтинги безопасности, о которых мы только что говорили. Но помните, что это максимальный показатель для безопасности, а не оптимальный для эффективности.
| Размер AWG | Поперечное сечение (мм²) | Мощность (в амперах)* |
|---|
| 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 |
Исходя из номинальной температуры медного провода 90°C на открытом воздухе, согласно таблице 310.16 NEC. Это общепринятая точка отсчета, но вы всегда должны проверять местные нормы и особенности применения.
Проводка для низковольтных аккумуляторных систем постоянного тока
Обзор клиентов: Солнечная энергия и накопители энергии
Давайте сделаем это реальным. Распространенный сценарий, с которым мы имеем дело, - это подключение 48-вольтовой батареи LiFePO4 к инвертору мощностью 5 000 Вт для Коммерческая система хранения энергии (ESS). Допустим, длина кабеля составляет 10 футов в одну сторону.
В первую очередь необходимо определить силу тока: Ток (I) = Мощность (P) / Напряжение (V). Для данной установки 5000 Вт / 48 В дают около 104 ампера.
Теперь посмотрите на диаграмму ампеража. Провод 6 AWG выдерживает 80 А (недостаточно), а 4 AWG - 128 А (выглядит неплохо). Значит, вы выбираете 4 AWG, верно? Не так быстро. Вы должны проверить падение напряжения. На протяжении 10 футов кабель 4 AWG при токе 104 А дает падение напряжения около 0,21 В, или 0,44%. Это отлично. Но что, если длина кабеля составляет 25 футов? Теперь падение превышает 1%, и производительность может начать страдать. Если бы вы попытались обойтись 6 AWG, падение было бы ужасным, а кабель опасно нагревался. Это и есть компромисс: более толстый кабель, например 2/0 AWG, конечно, стоит дороже, но это ваша страховка для получения ожидаемой производительности и безопасности.
Важность стравливания
Для аккумуляторных кабелей следует использовать многожильный проводне твердая сердцевина. Конец истории. Две основные причины - гибкость и долговечность. Многожильный провод, особенно очень гибкий класса K, может выдержать постоянную вибрацию, которую можно наблюдать на промышленных погрузчиках, морской аккумулятор системы, и так далее - без поломок. Кроме того, с ним гораздо легче работать в узких местах.
Альтернативный стандарт: Преобразование метрических мм²
Имеете дело с европейским оборудованием? Скорее всего, вы увидите размеры проводов в квадратных миллиметрах (мм²). Идеального перевода не существует, но вот некоторые близкие эквиваленты, которые следует иметь в виду:
- 1/0 AWG ≈ 50 мм² (технически 53,5)
- 2 AWG ≈ 35 мм² (технически 33,6)
- 4 AWG ≈ 25 мм² (технически 21.2)
- 6 AWG ≈ 16 мм² (технически 13.3)
Безопасность превыше всего: Трехэтапный расчет размера аккумулятора от Battery Expert
В случае сомнений мы используем этот трехступенчатый процесс.
Шаг 1: Определите максимальный непрерывный ток
Вы не можете рассчитывать на пиковую нагрузку. Для любой непрерывной нагрузки (NEC называет так все, что работает в течение 3 часов и более) необходим буфер безопасности. Правило 125% является профессиональным стандартом. Требуемая сила тока = максимальная сила тока в непрерывном режиме x 1,25
Используя наш инвертор на 104 А: 104 А x 1,25 = 130 А. Отсюда следует, что нам нужен провод, рассчитанный как минимум на 130 А, что сразу отбрасывает 4 AWG и заставляет нас перейти на 2 AWG или больше.
Шаг 2: Рассчитайте падение напряжения
Для любой критической системы постоянного тока необходимо поддерживать падение напряжения под 3%. Воспользуйтесь онлайн-калькулятором падения напряжения. Введите напряжение, силу тока из шага 1 и расстояние между проводами в обе стороны. Калькулятор выдаст минимальный AWG для достижения поставленной цели. Ваш окончательный выбор - какой провод толще из шага 1 или шага 2.
Шаг 3: Проверка на истощение окружающей среды
Вы прокладываете множество кабелей в одном кабелепроводе? Система находится в жаркой среде, постоянно превышающей 86°F (30°C)? Оба этих фактора означают повышенное тепловыделение, что снижает реальную амплитуду провода. В таких случаях необходимо "уменьшить" мощность кабеля - это просто модный способ сказать, что для безопасности нужно перейти на следующий более толстый калибр.
Заключение
Итог: проводка удерживает вашу систему вместе. Для низковольтные батареи, Расчет падения напряжения так же важен, как и расчет ампеража-Именно так вы получите полную производительность, за которую заплатили. Всегда правильно подключайте свою систему, ведь каждая деталь имеет значение.
Такое системное мышление лежит в основе нашей работы. Если ваш проект требует большего, чем готовый аккумулятор, наша команда специализируется на создании индивидуальные решения для батарей. Мы разрабатываем комплекты с учетом ваших требований к напряжению, току и производительности, гарантируя, что каждый компонент будет работать в идеальной гармонии. Свяжитесь с нами для разработки решения по электропитанию с самого начала.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какой провод AWG мне нужен для аккумуляторной системы на 200 ампер?
Для 200 ампер вы начнете с 2/0 или 3/0 AWG. Правильный ответ зависит от напряжения и расстояния. Для нагрузки 200 А в системе 12 В на расстоянии всего 10 футов потребуется массивный кабель 4/0, чтобы сохранить разумное падение напряжения. Но при напряжении 48 В вы, скорее всего, сможете обойтись меньшим кабелем 2/0 для той же длины.
2. Можно ли использовать меньший провод, если расстояние очень короткое?
Можно, но нужно быть осторожным. Если речь идет о действительно коротком участке - несколько дюймов от шины до предохранителя, - вы часто можете подобрать провод, основываясь только на его номинальной амплитуде. Но вы все равно должны убедиться, что падение напряжения приемлемо для ваших компонентов и что вы следуете правилу 125% NEC для непрерывных нагрузок.
3. Что произойдет, если мой кабель аккумулятора слишком мал?
Вы столкнетесь с двумя основными проблемами. Во-первых, снижается производительность. Падение напряжения лишает ваше оборудование питания, заставляя его работать неэффективно или просто отключаться. Это огромное узкое место. Вторая, и гораздо более серьезная, - риск возгорания. Все это сопротивление превращается в тепло. Неразмерный кабель может нагреться настолько, что расплавится его изоляция, что может привести к короткому замыканию. Так начинаются пожары.
4. В чем разница между проводами AWG и SAE?
В автомобилях можно встретить провода SAE (Общество автомобильных инженеров). Ключевое различие заключается в том, как они измеряются. Спецификации SAE учитывают только площадь самого медного проводника. Стандарт AWG основан на общем диаметре провода. Для вас это означает, что при одинаковом калибре провод SAE обычно немного меньше и не может выдержать такой же ток, как его аналог AWG. Их совершенно нежелательно путать.