Kaj pomeni kratica AWG? Diagram premera in AMP za baterijske sisteme. Določili ste vrhunski baterijski sistem, vendar njegova zmogljivost zaostaja, inverter pa se vedno znova sproži. Kaj se dogaja? V devetih od desetih primerov je krivec najbolj spregledana komponenta: sam baterijski kabel.
Uporaba napačne velikosti žice je recept za katastrofo. Zaradi padca napetosti ne izgubljate le učinkovitosti, temveč zaradi pregrevanja ustvarjate tudi resno nevarnost požara. Videli smo že večmilijonske projekte, ki so skoraj propadli zaradi poceni bakra premajhnih dimenzij. V tem priročniku boste razvozlali ameriško merilno število žic (AWG) in spoznali bistvene metode za določanje velikosti kablov, ki zagotavljajo največjo učinkovitost in varnost.
Kamada Power 51,2 V 200 Ah 10 kWh baterija Powerwall
20 kWh 400V visokonapetostna baterija za zlaganje
20 kWh baterija za strežniške omare
Kaj pomeni kratica AWG?
Jedro, AWG je kratica za American Wire Gauge (ameriški žičniški profil).. To je standardni sistem, ki ga vsi v Severni Ameriki uporabljajo za merjenje premera polne, okrogle, električno prevodne žice.
Najprej si morate zapomniti njeno obratno razmerje, ki se zdi na prvi pogled nekoliko zaostalo: manjša kot je številka AWG, debelejša je žica.
Razmišljajte o tem kot o rezultatih v golfu - nižja številka je boljša. To pojasnjuje, zakaj je žica 4 AWG veliko tanjša od masivnega kabla 4/0 (izgovorili bi ga "štirikrat") AWG, ki se uporablja za povezovanje velikih baterij. Prvi in najpomembnejši korak je, da to protislovno pravilo razumemo.
Ta standard se seveda ni pojavil od nikoder. Izviral je iz podjetja Brown & Sharp že v 19. stoletju. Danes ga standardizira ASTM (Ameriško združenje za testiranje in materiale), zato lahko inženir v Teksasu določi kabel 2 AWG in ve, da bo ustrezal specifikacijam komponente, izdelane v Nemčiji.
AWG premer in zmogljivost (AMP) Graf obvladovanja
Preidimo na praktično plat stvari. Razumevanje teh diagramov je tisto, kar loči dobro namestitev od odlične.
Tabela pretvorb AWG v Premer
Najprej si lahko predstavljamo, kako različni so ti merilniki v resnici. Tukaj je hitra referenca za običajne velikosti, s katerimi boste imeli opravka v baterijskih sistemih.
| Velikost AWG | Premer (v palcih) | Premer (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 |
Kritični koncept: Kapaciteta proti padcu napetosti
Pri tem prihaja do številnih nejasnosti, tudi pri izkušenih strokovnjakih. Pravilna velikost žice je v resnici ravnovesje med dvema ključnima dejavnikoma: Zmogljivost in . Padec napetosti.
Zmogljivost je varnostna številka. To je absolutno največji tok, ki ga žica lahko prenese, preden se izolacija začne taliti in nastane nevarnost požara. Te vrednosti so določene v nacionalnem električnem kodeksu (NEC) in se o njih ne morete pogajati.
Padec napetostiVendar je vse odvisno od zmogljivosti. Vsak meter žice ima upor. Ko skozi njo teče tok, se izgubi nekaj napetosti. Komu je pri 230-voltnem sistemu izmeničnega toka pomembno, da izgubi volt ali dva? Toda v 48-voltnem baterijskem sistemu enosmernega toka ta isti padec za 2 volta pomeni ogromno 4% vaše moči, ki je izginila, še preden je sploh dosegla breme. To je velik problem.
Po naših izkušnjah, padec napetosti je skoraj vedno dejavnik, ki določa velikost žice v nizkonapetostnih enosmernih sistemih. Vaš inverter, krmilnik motorja in vsa ta draga oprema imajo določeno minimalno napetost, ki jo morajo videti. Če je napetost prenizka, ker so vaši kabli predolgi ali pretanki, oprema ne deluje dovolj učinkovito ali pa se preprosto izklopi.
AWG Ampaciteta Hitra referenčna tabela
Ta preglednica vsebuje varnostne ocene, o katerih smo pravkar govorili. Vendar ne pozabite, da je to največja varnostna vrednost in ne optimalna učinkovitost.
| Velikost AWG | Prečni prerez (mm²) | Zmogljivost (Amperi)* |
|---|
| 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 podlagi bakrene žice z nazivno temperaturo 90 °C na prostem v skladu s tabelo 310.16 NEC. To je običajna referenčna točka, vendar morate vedno preveriti lokalne predpise in posebnosti uporabe.
Ožičenje nizkonapetostnih baterijskih sistemov na enosmerni tok
V središču pozornosti strank: Sončna energija in shranjevanje energije
Naj bo to resnično. Pogost scenarij, s katerim se srečujemo, je povezava 48-voltne baterije LiFePO4 s 5000-vatnim inverterjem za Komercialni sistem za shranjevanje energije (ESS). Recimo, da je dolžina kabla 10 metrov v eno smer.
Najprej poiščite tok: Tok (I) = moč (P) / napetost (V). Pri tej nastavitvi dobite pri 5000W / 48V približno 104 Amperi.
Zdaj si oglejte diagram jakosti. Žica 6 AWG prenese 80 A (premalo), žica 4 AWG pa 128 A (videti dobro). Zato izberete 4 AWG, kajne? Ne tako hitro. Preveriti morate padec napetosti. Pri kablu 4 AWG z močjo 104 A je padec napetosti na 10 metrih približno 0,21 V ali 0,441 TP3T. To je odlično. Kaj pa, če je dolžina kabla 25 čevljev? Zdaj je padec več kot 1% in zmogljivost se lahko začne slabšati. Če bi poskušali shajati s 6 AWG, bi bil padec grozen, kabel pa bi se nevarno segrel. To je kompromis: debelejši kabel, kot je 2/0 AWG, je gotovo dražji na začetku, vendar je to vaša zavarovalna polica za doseganje zmogljivosti in varnosti, ki ju pričakujete.
Pomen nasedanja
Za kable akumulatorja morate uporabljati pletena žica, ne pa tudi s trdnim jedrom. Konec zgodbe. Dva glavna razloga sta prožnost in trajnost. Zvita žica, zlasti zelo prožna žica razreda K, lahko prenese stalne vibracije, ki se pojavljajo v industrijskih viličarjih, morski akumulator sisteme, karkoli želite - in to brez okvare. Poleg tega je z njim veliko lažje delati na tesnih mestih.
Alternativni standard: Metrična pretvorba mm²
Opravka z evropsko opremo? Verjetno boste videli velikosti žic v kvadratnih milimetrih (mm²). Popolna pretvorba ni mogoča, vendar je tu nekaj bližnjih ekvivalentov, ki jih morate imeti v mislih:
- 1/0 AWG ≈ 50 mm² (tehnično 53,5)
- 2 AWG ≈ 35 mm² (tehnično 33,6)
- 4 AWG ≈ 25 mm² (tehnično 21,2)
- 6 AWG ≈ 16 mm² (tehnično 13,3)
Varnost na prvem mestu: Izračun velikosti v treh korakih: strokovnjak za baterije
V primeru dvoma je to postopek v treh korakih, ki ga uporabljamo interno.
Korak 1: Določite maksimalni trajni tok
Ne morete določiti velikosti za največjo obremenitev. Za vsako trajno obremenitev (po standardu NEC je to vse, kar teče 3 ure ali več) potrebujete varnostno rezervo. Pravilo 125% je strokovni standard. Zahtevana zmogljivost = maksimalni trajni amperi x 1,25
Z našim 104A pretvornikom: 104A x 1,25 = 130A. Iz tega sledi, da potrebujemo žico, ocenjeno na vsaj 130 A, kar takoj izloči 4 AWG in nas potisne v 2 AWG ali večje.
Korak 2: Izračunajte padec napetosti
Pri vseh kritičnih sistemih enosmernega toka želite, da padec napetosti pod 3%. Uporabite spletni kalkulator padca napetosti. Vključite svojo napetost, jakost toka iz koraka 1 in krožno razdaljo žice. Kalkulator bo izpisal najmanjši AWG, ki ustreza vašemu cilju. Vaša končna izbira je žica, ki je debelejša iz koraka 1 ali koraka 2.
Korak 3: Preverite, ali je treba zmanjšati obremenitev okolja
Ali vodite več kablov skupaj v enem vodniku? Ali je sistem v vročem okolju, kjer je stalno več kot 30 °C? Oboje pomeni več toplote, kar zmanjšuje realno zmogljivost žice. V teh primerih je treba kabel "zmanjšati" - kar je le lep izraz za to, da morate za večjo varnost uporabiti naslednji debelejši profil.
Zaključek
Bistvo je, da ožičenje povezuje vaš sistem. Za nizkonapetostne baterije, dimenzioniranje padca napetosti je prav tako pomembno kot dimenzioniranje zmogljivosti.-Tako boste dobili celotno predstavo, za katero ste plačali. Vedno pravilno spnite svoj sistem, saj je pomembna vsaka podrobnost.
To razmišljanje na sistemski ravni je bistvo našega dela. Če vaš projekt zahteva več kot samo baterijo, je naša ekipa specializirana za izdelavo rešitve za baterije po meri. Izdelujemo pakete, prilagojene vašim potrebam po napetosti, toku in zmogljivosti, pri čemer zagotovimo, da vse komponente delujejo v popolni harmoniji. Pišite nam za zasnovo vaše energetske rešitve že od samega začetka.
POGOSTA VPRAŠANJA
1. Kakšno AWG žico potrebujem za 200-amperski baterijski sistem?
Za 200 amperov boste začeli z 2/0 ali 3/0 AWG. Pravi odgovor je odvisen od napetosti in razdalje. Za obremenitev 200 A v 12V sistemu na razdalji samo 10 metrov bi potrebovali ogromen kabel 4/0, da bi padec napetosti ostal sprejemljiv. Pri napetosti 48 V pa bi za isto razdaljo verjetno zadostoval manjši kabel 2/0.
2. Ali lahko uporabim manjšo žico, če je razdalja zelo kratka?
Lahko, vendar morate biti previdni. Pri res kratkih vodih - govorimo o nekaj centimetrih od zbiralnice do varovalke - lahko žico pogosto dimenzionirate samo na podlagi njene nazivne moči. Še vedno pa morate potrditi, da je padec napetosti sprejemljiv za vaše komponente in da upoštevate pravilo NEC 125% za trajne obremenitve.
3. Kaj se zgodi, če je kabel akumulatorja premajhen?
Pri tem se soočate z dvema glavnima težavama. Prvič, zmogljivost se zmanjša. Zaradi padca napetosti bo vaša oprema ostala brez energije, zaradi česar bo slabše delovala ali pa se bo preprosto izklopila. To je veliko ozko grlo. Druga in veliko resnejša težava je nevarnost požara. Vsa ta upornost se spremeni v toploto. Podmeren kabel se lahko tako segreje, da se njegova izolacija stopi, kar lahko povzroči kratek stik. Tako nastane požar.
4. Kakšna je razlika med žico AWG in SAE?
V vozilih lahko vidite žice SAE (Society of Automotive Engineers). Glavna razlika je v načinu merjenja. Specifikacije SAE upoštevajo le površino samega bakrenega vodnika. Standard AWG temelji na skupnem premeru žice. To za vas pomeni, da je žica SAE za isto številko premera običajno nekoliko manjša in ne prenese tolikšnega toka kot njena ustreznica AWG. Nikakor ju ne smete mešati.