Čo znamená skratka AWG? Tabuľka priemerov a AMP pre batériové systémy. Zadali ste špičkový batériový systém, ale jeho výkon zaostáva a menič sa neustále vypína. Čo sa deje? V deviatich prípadoch z desiatich je vinníkom najviac prehliadaná súčasť: samotný kábel batérie.
Použitie nesprávnej veľkosti drôtu je receptom na katastrofu. Nielenže strácate účinnosť kvôli poklesu napätia, ale vytvárate aj vážne nebezpečenstvo požiaru z dôvodu prehriatia. Boli sme svedkami toho, že projekty za milióny dolárov takmer stroskotali na lacnej, poddimenzovanej medi. Táto príručka vám objasní americký priemer drôtu (AWG) a poskytne základné metódy na dimenzovanie káblov pre dosiahnutie maximálneho výkonu a bezpečnosti.
Kamada Power 51,2 V 200 Ah 10 kWh batéria Powerwall
20kWh 400V vysokonapäťová stohovateľná batéria
20 kWh batéria pre serverový stojan
Čo znamená skratka AWG?
Jeho podstata, AWG je skratka pre American Wire Gauge. Je to štandardný systém, ktorý sa v Severnej Amerike používa na meranie priemeru pevného, okrúhleho, elektricky vodivého drôtu.
Hlavnou vecou, ktorú si musíte zapamätať, je jej inverzný vzťah, ktorý sa na prvý pohľad zdá byť trochu spiatočnícky: čím menšie číslo AWG, tým hrubší je drôt.
Predstavte si to ako golfové skóre - nižšie číslo je lepšie. To vysvetľuje, prečo je kábel 4 AWG oveľa tenší ako masívny kábel 4/0 (vyslovte to "štvorkový") AWG, ktorý sa používa na pripojenie veľkých batériových bánk. Osvojenie si tohto protiintuitívneho pravidla je prvým a najdôležitejším krokom.
Táto norma sa samozrejme neobjavila len tak z ničoho nič. Vznikol v spoločnosti Brown & Sharp ešte v 19. storočí. Dnes ho štandardizuje ASTM (Americká spoločnosť pre testovanie a materiály), preto môže inžinier v Texase špecifikovať 2 AWG kábel a vie, že bude zodpovedať špecifikáciám komponentu vyrobeného v Nemecku.
Priemer AWG a ampérická kapacita (AMP)
Dobre, poďme sa venovať praktickej stránke veci. Pochopenie týchto grafov je to, čo oddeľuje dobrú inštaláciu od skvelej.
Tabuľka prevodov z AWG na Priemer
Po prvé, pomôže vám to predstaviť si, aké rozdielne sú tieto meradlá. Tu je rýchly odkaz na bežné veľkosti, s ktorými sa budete stretávať v batériových systémoch.
| Veľkosť AWG | Priemer (palce) | Priemer (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 |
Kritická koncepcia: Ampacita vs. úbytok napätia
V tejto oblasti sa stretávame s mnohými nejasnosťami, a to aj u skúsených profesionálov. Správne dimenzovanie drôtu je v skutočnosti balansovaním medzi dvoma kľúčovými faktormi: Ampacita a Pokles napätia.
Ampacita je bezpečnostné číslo. Predstavte si ho ako absolútne maximálny prúd, ktorý môže vodič zvládnuť, než sa izolácia začne topiť a vznikne riziko požiaru. Tieto hodnoty sú stanovené v Národnom elektrickom kódexe (NEC) a nemožno o nich diskutovať.
Pokles napätiaje však predovšetkým o výkone. Každý meter drôtu má odpor. Keď ním preteká prúd, strácate trochu napätia. Koho v systéme 230 V AC zaujíma strata jedného alebo dvoch voltov? Ale v 48V DC batériovom systéme ten istý pokles o 2 volty predstavuje obrovskú stratu 4% vášho výkonu skôr, ako sa vôbec dostane do záťaže. To je veľký problém.
Podľa našich skúseností, úbytok napätia je takmer vždy faktorom, ktorý určuje veľkosť vodičov v nízkonapäťových jednosmerných systémoch. Váš menič, riadiaca jednotka motora, všetky tieto drahé zariadenia majú minimálne napätie, ktoré musia vidieť. Ak napätie klesne príliš nízko, pretože vaše káble sú príliš dlhé alebo príliš tenké, zariadenie bude buď nevýkonné, alebo sa jednoducho vypne.
Rýchla referenčná tabuľka Ampacita AWG
V tejto tabuľke nájdete hodnotenia bezpečnosti, o ktorých sme práve hovorili. Nezabudnite však, že ide o maximálnu bezpečnosť, nie o optimálnu účinnosť.
| Veľkosť AWG | Prierez (mm²) | Kapacita (ampéry)* |
|---|
| 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 základe 90 °C menovitého medeného vodiča na voľnom priestranstve podľa tabuľky 310.16 NEC. Toto je bežný referenčný bod, ale vždy by ste si mali overiť miestne predpisy a špecifiká aplikácie.
Zapojenie nízkonapäťových batériových systémov DC
Pozornosť klientov: Solárna energia a skladovanie energie
Urobme to reálne. Bežný scenár, s ktorým sa stretávame, je pripojenie 48V LiFePO4 batérie k 5 000-wattovému meniču pre Komerčný systém skladovania energie (ESS). Povedzme, že dĺžka kábla je 10 metrov v jednom smere.
Najskôr musíte nájsť prúd: Prúd (I) = výkon (P) / napätie (V). Pri tomto nastavení 5000 W / 48 V získate približne 104 ampérov.
Teraz sa pozrite na tabuľku ampérickej kapacity. Vodič 6 AWG zvládne 80 A (málo) a 4 AWG zvládne 128 A (vyzerá dobre). Takže si vyberiete 4 AWG, že? Nie tak rýchlo. Musíte skontrolovať úbytok napätia. Na 10 metroch kábla 4 AWG pri prúde 104 A je úbytok napätia približne 0,21 V alebo 0,441 TP3T. To je vynikajúce. Ale čo ak by ten kábel viedol 25 stôp? Teraz je váš pokles viac ako 1% a výkon môže začať trpieť. Ak by ste sa pokúsili vystačiť so 6 AWG, úbytok by bol hrozný a kábel by sa nebezpečne zahrieval. Toto je kompromis: hrubší kábel, ako napríklad 2/0 AWG, stojí na začiatku viac, ale je to vaša poistka na dosiahnutie očakávaného výkonu a bezpečnosti.
Význam uviaznutia
Pre káble batérie by ste mali používať spletený drôt, nie pevné jadro. Koniec príbehu. Dva hlavné dôvody sú flexibilita a trvanlivosť. Lankový vodič, najmä vysoko flexibilný typ triedy K, znesie neustále vibrácie, ktoré sa vyskytujú v priemyselných prevodovkách - vysokozdvižných vozíkoch, lodná batéria systémy, na čo si len spomeniete - bez toho, aby sa rozbili. Okrem toho sa s ním oveľa ľahšie pracuje na stiesnených miestach.
Alternatívny štandard: Metrický prevod mm²
Pracujete s európskym vybavením? Pravdepodobne uvidíte veľkosti drôtov v štvorcových milimetroch (mm²). Neexistuje dokonalý prevod, ale tu je niekoľko blízkych ekvivalentov, ktoré si treba zapamätať:
- 1/0 AWG ≈ 50 mm² (technicky 53,5)
- 2 AWG ≈ 35 mm² (technicky 33,6)
- 4 AWG ≈ 25 mm² (technicky 21,2)
- 6 AWG ≈ 16 mm² (technicky 13,3)
Bezpečnosť na prvom mieste: Výpočet veľkosti batérie v 3 krokoch
V prípade pochybností používame interne tento trojstupňový postup.
Krok 1: Určenie maximálneho trvalého prúdu
Nemôžete dimenzovať na špičkové zaťaženie. Pre akékoľvek trvalé zaťaženie (podľa NEC je to všetko, čo beží 3 hodiny alebo dlhšie) potrebujete bezpečnostnú rezervu. Pravidlo 125% je profesionálnym štandardom. Požadovaná ampérická kapacita = maximálny trvalý prúd x 1,25
Pri použití nášho 104A meniča: 104A x 1,25 = 130A. Z toho vyplýva, že potrebujeme vodič dimenzovaný aspoň na 130 A, čo okamžite vyradí 4 AWG a tlačí nás do 2 AWG alebo väčších.
Krok 2: Výpočet poklesu napätia
Pri každom kritickom jednosmernom systéme chcete, aby pokles napätia pod 3%. Použite online kalkulačku poklesu napätia. Zapojíte svoje napätie, prúd v ampéroch z kroku 1 a vzdialenosť vodičov. Kalkulačka vypľuje minimálnu veľkosť AWG, aby ste splnili svoj cieľ. Vašou konečnou voľbou je ten vodič, ktorý je hrubší z kroku 1 alebo kroku 2.
Krok 3: Kontrola zníženia emisií z prostredia
Vediete niekoľko káblov spoločne v jednom potrubí? Nachádza sa systém v horúcom prostredí s teplotou nad 30 °C? Obe tieto veci znamenajú viac tepla, ktoré znižuje reálnu ampérickú kapacitu vodiča. V týchto prípadoch musíte kábel "znížiť" - čo je len módny spôsob, ako povedať, že musíte zvýšiť hrúbku kábla, aby ste boli v bezpečí.
Záver
Pointa: kabeláž drží váš systém pohromade. Pre nízkonapäťové batérie, dimenzovanie na pokles napätia je rovnako dôležité ako dimenzovanie na kapacitu.-Takto získate plný výkon, za ktorý ste zaplatili. Vždy správne poistkujte svoj systém, pretože záleží na každom detaile.
Toto systémové myslenie je základom našej práce. Ak si váš projekt vyžaduje viac než len hotovú batériu, náš tím sa špecializuje na vytváranie vlastné riešenia batérií. Balenia navrhujeme presne podľa vašich potrieb v oblasti napätia, prúdu a výkonu, aby každý komponent fungoval v dokonalej harmónii. Kontaktujte nás navrhnúť riešenie napájania hneď od začiatku.
ČASTO KLADENÉ OTÁZKY
1. Aký AWG vodič potrebujem pre 200 A batériový systém?
Pri 200 ampéroch začínate na 2/0 alebo 3/0 AWG. Správna odpoveď skutočne závisí od napätia a vzdialenosti. Záťaž 200 A v 12 V systéme na vzdialenosť len 10 metrov by potrebovala masívny kábel 4/0, aby sa udržal primeraný pokles napätia. Ale pri 48 V by ste si pravdepodobne vystačili s menším káblom 2/0 na rovnakú trasu.
2. Môžem použiť menší vodič, ak je vzdialenosť veľmi krátka?
Môžete, ale musíte byť opatrní. Pri naozaj krátkom vedení - hovoríme o niekoľkých centimetroch od prípojnice k poistke - môžete často dimenzovať vodič len na základe jeho menovitej kapacity. Stále však musíte potvrdiť, že úbytok napätia je pre vaše komponenty prijateľný a že dodržiavate pravidlo NEC 125% pre trvalé zaťaženie.
3. Čo sa stane, ak je môj kábel batérie príliš malý?
Sledujete dva hlavné problémy. Po prvé, výkonnosť klesá. Pokles napätia spôsobí, že vaše zariadenie nebude mať dostatok energie, čo spôsobí, že nebude dostatočne výkonné alebo sa jednoducho vypne. Je to obrovské úzke hrdlo. Druhým a oveľa závažnejším problémom je riziko požiaru. Všetok ten odpor sa mení na teplo. Poddimenzovaný kábel sa môže zohriať natoľko, že sa roztopí jeho izolácia, čo môže spôsobiť skrat. Takto vznikajú požiare.
4. Aký je rozdiel medzi vodičmi AWG a SAE?
Vo vozidlách uvidíte drôt SAE (Society of Automotive Engineers). Hlavný rozdiel je v spôsobe merania. Špecifikácie SAE sa zameriavajú len na plochu samotného medeného vodiča. Norma AWG je založená na celkovom priemere vodiča. Pre vás to znamená, že pri rovnakom čísle prierezu je vodič SAE zvyčajne o niečo menší a nezvládne taký veľký prúd ako jeho náprotivok AWG. Rozhodne ich nechcete zamieňať.