Tính toán đồng hồ đo dây cho dự án tự làm tiếp theo của bạn
Đối với hầu hết những người có sở thích, lựa chọn dây là một khía cạnh chưa được xem xét trong thiết kế dự án. Sử dụng dây điện quá mỏng có thể gây ra những hậu quả tai hại, từ giảm điện áp dẫn đến hiệu suất kém đến cháy điện.
Mặc dù tầm quan trọng của nó, nhưng dây dày hơn sẽ đắt hơn. Vì vậy, những người có sở thích thường sẽ tiết kiệm vật liệu này.
Mục tiêu của chúng tôi là tìm ra loại dây mỏng nhất mà chúng tôi có thể sử dụng, đồng thời giữ cho điện áp của chúng tôi giảm xuống một biên độ hợp lý và tránh mọi nguy cơ cháy điện.
Bằng cách dành thời gian để xem qua các phép toán, chúng ta sẽ tiết kiệm cho mình một lượng lớn công việc trên đường. Hãy đi sâu vào!
Mục Lục
Gỡ rối điện, với hệ thống ống nước
Điện có thể khó hình dung, vì vậy hãy xem một phép ẩn dụ cổ điển để hiểu về điện. Thay vì các electron trong một sợi dây, hãy hình dung nước trong một cái ống:
- Hiện hành sẽ là nước trong đường ống.
- Vôn sẽ là áp lực đẩy nước qua đường ống.
- Sức chống cự sẽ là đường kính của chính đường ống.
Theo nhiều cách, phép ẩn dụ này là hoàn hảo để nghĩ về đồng hồ đo dây. Giống như đường kính của một cái ống, đường kính của một sợi dây tỷ lệ thuận với nội trở của nó. Càng có ít không gian để điện (hoặc nước) chạy qua, thì càng có nhiều lực cản đối với dòng chảy của nó.
Suy nghĩ lại về cái ống đầy nước, điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta cố gắng ép 100 lít nước vào một cái ống chỉ có thể chứa một lít? Như bạn có thể tưởng tượng, chúng tôi sẽ nhanh chóng nhận được điện thoại cho thợ sửa ống nước, vì đường ống đó sẽ nổ tung!
Hiện tượng tương tự xảy ra khi chúng ta cố gắng truyền quá nhiều dòng điện xuống dây dẫn quá mỏng; chỉ thay vì nước chảy ra, dây nóng và nóng chảy. Với một điện áp đủ lớn đẩy dòng điện đó, dây nóng chảy này có thể dẫn đến cháy điện rất nhanh.
Đừng lo lắng nếu bạn đã mua dây và chúng không phù hợp với nhu cầu của bạn; bạn có thể sử dụng chúng cho một số dự án DIY thú vị.
Giảm điện áp và tại sao quá nhiều có thể làm hỏng mạch
Trong bất kỳ mạch điện DC nào, chúng ta sẽ gặp hiện tượng sụt áp; đây là một quy tắc cơ bản của mạch. Tuy nhiên, vấn đề nảy sinh khi quá nhiều điện áp đã bị mất, cụ thể là do điện trở của chính dây dẫn.
Nếu chúng ta nghĩ về đường ống của mình một lần nữa, hãy tưởng tượng một đường ống rất lớn đang tắc nghẽn thành một đường ống nhỏ hơn nhiều. Đột nhiên, dòng nước của chúng ta bị chậm lại và áp suất phía sau dòng nước giảm. Nước chảy chậm này không có áp lực làm quay bánh xe nước, và do đó chúng ta đã giảm hiệu suất.
Vì vậy, thiếu sót khi sử dụng bánh xe nước nhỏ hơn nhiều, có vẻ như chúng ta cần sử dụng các đường ống lớn hơn. Điều này sẽ cho phép nước chảy tương đối tự do, giữ áp suất đủ cao để quay bánh xe của chúng tôi.
Chuyển sang dây và electron, ý tưởng giống nhau! Về mặt điện học, chúng ta có thể dễ dàng giải thích điều này bằng một trong những định luật vật lý cơ bản, Định luật Ôm:
Định luật Ohm quy định mối quan hệ giữa Dòng điện, Điện áp và Điện trở. Trong mạch điện một chiều, dòng điện của chúng ta không đổi trong suốt, nhưng điện áp và điện trở của chúng ta có quan hệ tỷ lệ nghịch với nhau.
Nói một cách đơn giản hơn, khi điện trở tăng, điện áp giảm.
Để đưa điều đó vào ứng dụng trong thế giới thực của chúng tôi: khi dây nhỏ hơn, điện trở của chúng tăng lên. Do đó, khi dây dẫn nhỏ hơn, điện áp trên chúng giảm, giống như cách các đường ống mỏng hơn làm giảm lưu lượng nước!
Do đó, sử dụng dây dày hơn trong mạch của bạn cho phép áp dụng điện áp ở nơi cần thiết — và không bị lãng phí điện trở của dây.
Tính toán thiết bị đo dây tối ưu
Cho đến nay, cách tốt nhất để tìm ra dây đo của bạn là sử dụng máy tính trực tuyến; các ứng dụng này cho phép người dùng nhập điện áp, cường độ dòng điện (dòng điện), chiều dài dây chạy và độ sụt điện áp cho phép của họ. Sau khi phân tích các con số, máy tính sẽ đưa ra thiết bị đo dây tối ưu cho loại dây đó.
Đối với hầu hết các ứng dụng, mức giảm điện áp khoảng ba phần trăm là có thể cho phép — bất cứ điều gì hơn thế nữa, và thiết bị điện tử nhạy cảm hơn có thể bắt đầu hoạt động không đúng cách.
Chúng tôi cũng luôn muốn sử dụng dòng điện tối đa có thể có của thiết bị của chúng tôi — điều này thường sẽ được ghi trên thiết bị. Mặc dù nó có khả năng sẽ không có mức kéo hiện tại duy trì về giá trị đó, nhưng chúng tôi cần đảm bảo rằng chúng tôi được bảo vệ khỏi các mức tăng đột biến hiện tại.
Dưới đây là một ví dụ về máy tính đo dây trực tuyến, được tìm thấy tại Wireizecalculator.net:
Như bạn có thể thấy, máy tính này cũng cho phép đầu vào có thể thay đổi khác, chẳng hạn như định mức nhiệt của lớp cách điện, loại dây dẫn được làm bằng loại dây dẫn nào và kiểu lắp đặt dây dẫn.
Trong ví dụ này, chúng tôi được cung cấp một thiết bị đo dây an toàn tối thiểu là 3 American Wire Gauge (AWG).
Vì lợi ích an toàn, cách tốt nhất luôn là đo dây của bạn quá một hoặc hai, vì vậy chúng tôi sẽ kết thúc với dây là 2/0 AWG. Lưu ý, tiêu chuẩn của khổ dây hoàn toàn lạc hậu; dây càng dày thì khổ dây càng nhỏ! Vì vậy, trên thực tế, 2/0 AWG là dây dày hơn 3 AWG.
Tôi nên chọn dây nào?
Bên ngoài đồng hồ đo dây, các biến số khác cần xem xét là số lượng sợi — tức là có bao nhiêu sợi dây bao gồm cáp — và chất liệu dây.
Theo quy luật chung, càng nhiều sợi dây thì độ mềm dẻo càng cao. Nếu bạn đang chạy dây trong không gian chật hẹp, số lượng sợi lớn hơn sẽ là thứ đáng để đầu tư.
Về chất liệu thực tế của dây, đồng là tiêu chuẩn cho hầu hết các ứng dụng, mặc dù nhôm cũng có thể được sử dụng.
Điều quan trọng cần nhớ là tính nhất quán. Nếu bạn đang sử dụng đầu nối đồng và dây đồng ở những nơi khác trong mạch, hãy sử dụng dây đồng. Việc trộn và kết hợp các vật liệu có thể dẫn đến ăn mòn và các đầu nối bị hỏng, vì các vật liệu sẽ giãn nở và co lại ở các tốc độ khác nhau.
Tiết kiệm tiền và Giữ an toàn
Có một số biến số hợp lý cần xem xét khi chọn dây phù hợp cho công trình của bạn. Tuy nhiên, nguyên tắc số một của ngành điện là hãy nhờ thợ chuyên nghiệp nếu bạn cảm thấy không thoải mái.
Nếu không, hãy tính toán thước đo dây của bạn dựa trên dòng điện tối đa mà bạn định chạy qua nó, mua dây một cỡ từ đó và xây dựng! Luôn duy trì sự nhất quán về vật liệu giữa dây và đầu nối và thực hiện phép toán!
Với một chút suy tính trước, bạn có thể dập tắt mọi nguy cơ hỏa hoạn và tiết kiệm cho mình một vài đô la.
Đọc tiếp
Giới thiệu về tác giả
