Leitergröße
Es sollte allgemein bekannt sein, dass Flüssigkeiten durch Rohre mit großem Durchmesser leichter fließen als durch Rohre mit kleinem Durchmesser (wenn Sie eine praktische Illustration wünschen, versuchen Sie, eine Flüssigkeit durch Strohhalme mit unterschiedlichen Durchmessern zu trinken). Das gleiche allgemeine Prinzip gilt für den Elektronenfluss durch Leiter:Je breiter die Querschnittsfläche (Dicke) des Leiters, desto mehr Platz für den Elektronenfluss und folglich desto leichter ist der Fluss (weniger Widerstand) .
Zwei Grundvarianten von Elektrodrähten:Massiv und Litze
Elektrische Drähte haben normalerweise einen runden Querschnitt (obwohl es einige Ausnahmen von dieser Regel gibt) und gibt es in zwei Grundvarianten:massiv und mehrdrähtig . Massiver Kupferdraht ist, wie es sich anhört:ein einziger, massiver Kupferdraht über die gesamte Länge des Drahtes.Litze besteht aus kleineren Strängen aus massivem Kupferdraht, die zu einem einzigen größeren Leiter verdrillt sind. Der größte Vorteil von Litzendraht ist seine mechanische Flexibilität, die wiederholtem Biegen und Verdrehen viel besser standhält als massives Kupfer (das mit der Zeit zu Ermüdung und Bruch neigt).
Die Drahtgröße kann auf verschiedene Weise gemessen werden. Wir könnten vom Durchmesser eines Drahtes sprechen, aber da es sich tatsächlich um die Querschnittsfläche Fläche was beim Elektronenfluss am wichtigsten ist, sollten wir die Drahtgröße besser in Bezug auf die Fläche angeben.
Das oben gezeigte Drahtquerschnittsbild ist natürlich nicht maßstabsgetreu. Der Durchmesser wird mit 0,1019 Zoll angegeben. Berechnung der Querschnittsfläche mit der Formel Fläche =πr2 , erhalten wir eine Fläche von 0,008155 Quadratzoll:
Dies sind relativ kleine Zahlen, mit denen man arbeiten kann, daher werden die Drahtstärken oft in Tausendstel-Zoll oder mils ausgedrückt . Für das dargestellte Beispiel würden wir sagen, dass der Durchmesser des Drahtes 101,9 mil (0,1019 Zoll mal 1000) beträgt. Wir könnten auch, wenn wir wollten, die Fläche des Drahtes in der Einheit Quadratmill ausdrücken und diesen Wert mit der gleichen Kreis-Flächen-Formel berechnen, Fläche =πr2 :
Berechnen der Circular-Mil-Fläche eines Drahtes
Elektriker und andere, die sich häufig mit der Drahtgröße befassen, verwenden jedoch eine andere Maßeinheit für die Flächenmessung, die speziell auf den kreisförmigen Querschnitt von Drähten zugeschnitten ist. Diese spezielle Einheit heißt Kreismil (manchmal abgekürzt cmil ). Der einzige Zweck dieser speziellen Maßeinheit besteht darin, dass der Faktor π (3,1415927 . . .) in der Formel zur Berechnung der Fläche nicht mehr verwendet werden muss, plus die Notwendigkeit, den Draht radius . zu berechnen wenn Ihnen Durchmesser gegeben wurde . Die Formel zur Berechnung der Circular-Mil-Fläche eines kreisförmigen Drahtes ist sehr einfach:
Denn dies ist eine Einheit von Fläche Messung, die mathematische Potenz von 2 ist immer noch gültig (die Verdoppelung der Breite eines Kreises wird immer seine Fläche vervierfachen, unabhängig davon, welche Einheiten verwendet werden oder ob die Breite dieses Kreises als Radius oder Durchmesser ausgedrückt wird). Um den Unterschied zwischen Messungen in Quadratmillimetern und Messungen in Kreismilimetern zu veranschaulichen, vergleiche ich einen Kreis mit einem Quadrat und zeige die Fläche jeder Form in beiden Maßeinheiten an:
Und für eine andere Drahtgröße:
Offensichtlich hat der Kreis mit einem bestimmten Durchmesser weniger Querschnittsfläche als ein Quadrat aus Breite und Höhe gleich dem Durchmesser des Kreises:Beide Flächenmaße spiegeln dies wider. Es sollte jedoch klar sein, dass die Einheit „Quadrat mil“ wirklich auf die bequeme Bestimmung der Fläche eines Quadrats zugeschnitten ist, während „Kreis mil“ auf die bequeme Ermittlung der Fläche eines Kreises zugeschnitten ist:Die jeweilige Formel für jede ist einfacher zu arbeiten mit. Es muss verstanden werden, dass beide Einheiten zum Messen der Fläche einer Form gültig sind, egal welche Form es sein mag. Die Umrechnung zwischen Circular mils und Square mils ist ein einfaches Verhältnis:Es gibt π (3,1415927 . . .) Quadratmills auf alle 4 Kreismils.
Messen des Drahtquerschnitts mit einer Lehre
Ein weiteres Maß für die Drahtquerschnittsfläche ist die Stärke . Die Messskala basiert auf ganzen Zahlen und nicht auf gebrochenen oder dezimalen Zoll. Je größer die Gauge-Zahl, desto dünner der Draht; je kleiner die Gauge-Zahl, desto dicker der Draht. Für Kenner von Schrotflinten sollte diese umgekehrt proportionale Messskala bekannt vorkommen.
Die Tabelle am Ende dieses Abschnitts setzt die Stärke mit Zolldurchmesser, Circular mil und Quadratzoll für Massivdraht gleich. Die größeren Drahtstärken erreichen ein Ende der üblichen Messskala (die natürlich bei einem Wert von 1 endet) und werden durch eine Reihe von Nullen dargestellt. „3/0“ ist eine andere Art, „000“ darzustellen und wird „Triple-ought“ ausgesprochen. Auch hier sollten diejenigen, die mit Schrotflinten vertraut sind, die Terminologie erkennen, so seltsam sie auch klingen mag. Um die Sache noch verwirrender zu machen, gibt es weltweit mehr als eine „Norm“ für die Spurweite. Für die Dimensionierung elektrischer Leiter gilt der American Wire Gauge (AWG), auch bekannt als Brown and Sharpe (B&S) Gauge, ist das Messsystem der Wahl. In Kanada und Großbritannien gilt der British Standard Wire Gauge (SWG) ist das gesetzliche Messsystem für elektrische Leiter. Es gibt weltweit andere Drahtmesssysteme zur Klassifizierung von Drahtdurchmessern, wie die Stubs Stahldrahtmessgerät und das Steel Music Wire Gauge (MWG), aber diese Messsysteme gelten für den nicht-elektrischen Drahtgebrauch.
Das American Wire Gauge (AWG)-Messsystem wurde trotz seiner Eigenheiten mit einem Ziel entwickelt:Für alle drei Schritte in der Gauge-Skala verdoppelt sich die Drahtfläche (und das Gewicht pro Längeneinheit) ungefähr. Dies ist eine praktische Regel, die Sie sich bei der groben Schätzung der Drahtgröße merken sollten!
Für sehr Bei großen Drahtstärken (dicker als 4/0) wird das Drahtstärkesystem normalerweise für die Querschnittsflächenmessung in Tausenden von Circular Mil (MCM) aufgegeben, wobei die alte römische Zahl „M“ für ein Vielfaches von „Tausend“ in . übernommen wird vor "CM" für "circular mils". Die folgende Tabelle der Drahtstärken zeigt keine Drahtstärken größer als 4/0 Gauge, da massiv Kupferdraht wird bei diesen Größen unpraktisch. Stattdessen wird eine Litzendrahtkonstruktion bevorzugt.
Drahttabelle für massive, runde Kupferleiter
Für einige Hochstromanwendungen sind Leitergrößen erforderlich, die über die praktische Größengrenze von Runddraht hinausgehen. In diesen Fällen werden dicke Stangen aus massivem Metall, die als Sammelschienen bezeichnet werden, verwendet werden als Leiter verwendet. Stromschienen bestehen normalerweise aus Kupfer oder Aluminium und sind meistens nicht isoliert. Sie werden durch Isolator-Abstandshalterungen physisch von dem Rahmen oder der Struktur abgestützt, die sie halten. Obwohl ein quadratischer oder rechteckiger Querschnitt für die Stromschienenform sehr verbreitet ist, werden auch andere Formen verwendet. Die Querschnittsfläche für Sammelschienen wird normalerweise in zirka mil angegeben (auch für quadratische und rechteckige Schienen!), höchstwahrscheinlich, um die Sammelschienengröße direkt mit Runddraht gleichzusetzen.
RÜCKBLICK:
- Der Strom fließt aufgrund der größeren Querschnittsfläche, in der sie sich bewegen können, leichter durch Drähte mit großem Durchmesser als durch Drähte mit kleinem Durchmesser.
- Anstatt kleine Drahtstärken in Zoll zu messen, wird oft die Einheit „mil“ (1/1000 Zoll) verwendet.
- Die Querschnittsfläche eines Drahtes kann in Quadrateinheiten (Quadratzoll oder Quadratmillimeter), Kreismillimeter oder „Gauge“-Skala ausgedrückt werden.
- Die Berechnung der quadratischen Drahtfläche für einen runden Draht erfolgt mit der Kreisflächenformel:
- A =πr 2 (quadratische Einheiten)
- Die Berechnung der Circular-Mil-Drahtfläche für einen kreisförmigen Draht ist viel einfacher, da die Einheit "circular mil" nur für diesen Zweck bemessen wurde:um das "pi" und den d/2 (Radius) zu eliminieren. Faktoren in der Formel.
- A =d 2 (Kreiseinheiten)
- Es gibt π (3,1416) Quadratmillimeter pro 4 Kreismilimeter.
- Das Messgerät Das System der Drahtdimensionierung basiert auf ganzen Zahlen, wobei größere Zahlen für Drähte mit kleinerer Fläche stehen und umgekehrt. Drähte, die dicker als 1 Gauge sind, werden durch Nullen dargestellt:0, 00, 000 und 0000 (ausgesprochen „einfach“, „doppelt“, „dreifach“ und „vierfach“.
- Sehr große Drahtstärken werden in Tausenden von Circular Mil (MCMs) angegeben, typisch für Sammelschienen und Drahtstärken über 4/0.
- Sammelschienen sind massive Stäbe aus Kupfer oder Aluminium, die im Hochstrom-Schaltungsbau verwendet werden. Verbindungen zu Sammelschienen werden normalerweise geschweißt oder verschraubt, und die Sammelschienen sind oft blank (nicht isoliert) und werden durch die Verwendung von isolierenden Abstandshaltern von Metallrahmen abgestützt.
VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER :
- Arbeitsblatt Drahttypen und -größen
Industrietechnik