Vitasvet-led.ru

Витасвет Лед
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теряется ток в кабелях

Падение напряжения на проводах — расстояние от трансформатора до ламп или ленты

Нас часто спрашивают, можно ли светодиодные лампы на 12 вольт такой-то мощности в таком-то количестве отдалить от трансформатора на такое-то расстояние?

Общая рекомендация — это расстояние не должно превышать 5 метров. Это известный факт.

Но что делать, если требуется больше 5 метров? Часто из-за конструктивных ограничений невозможно уложиться в такое короткое расстояние.

Потери на проводах — суть проблемы

В некоторых ситуациях можно превратить число 5 в гораздо большее значение. Для этого нужно оценить падение напряжения на проводах.

Именно оно является причиной ограничений — сам провод имеет внутреннее сопротивление и поэтому «съедает» часть напряжения источника тока. И когда провод слишком длинный, может случиться так, что лампам останется такая малая часть исходного напряжения, что они не загорятся.

Вторая часть проблемы — провод не просто «съедает» часть напряжения, а превращает его в тепло. Помимо того, что это просто бестолковое расходование электричества, так оно ещё и несёт в себе пожарную проблему — провод может нагреться слишком сильно.

Чтобы быть уверенным, что требуемые, например, 15 метров между трансформатором и лампой не принесут неприятностей, нужно оценить, сколько именно вольт потеряется на этих 15 метрах.

Рассчитать падение напряжения на проводе очень просто. Все необходимые для этого данные у Вас, как правило, есть: длина провода, суммарная мощность подключаемых ламп (ленты), напряжение питания и площадь поперечного сечения проводника. Нужно лишь дополнительно узнать удельное электрическое сопротивление материала, из которого изготовлен провод.

Формула для расчёта падения напряжения на проводах

Достаточно легко выводится простая общая формула для расчёта падения напряжения, применимая в любой ситуации.

Нам понадобится только закон Ома R = V ∕ I и формула связи электрической мощности, напряжения и силы тока W = V · I.

Также для оценки сопротивления провода нужно знать значение удельного электрического сопротивления [википедея] материала проводника.

Проведя простые выкладки, получим вот такую формулу, дающую оценку значения падения напряжения на проводах:

Оценка падения напряжения на проводах

Падение напряжения зависит от типа материала провода, сечения провода, его длины, мощности потребителей и напряжения источника питания. В этой формуле обозначено:

  • W — мощность в ваттах потребителей тока на конце провода;
  • V — напряжение источника тока в вольтах, как правило, 12 вольт или 24 вольта;
  • L — длина провода в метрах, т.е. удалённость потребителей от трансформатора;
  • S — площадь сечения провода в мм²;
  • ρ — значение удельного электрического сопротивление в Ом·мм²/м, для меди это примерно 0.018 Ом·мм²/м

Формула проста, но применима только в случае, если ожидаемое падение напряжения невелико, не более нескольких процентов, т.е. когда расстояние между трансформатором и потребителем не превышает 10 метров, а мощность менее 10-20 ватт.

В иных случаях следует воспользоваться более точной формулой:

Точное значение падения напряжения на проводах

Теперь, вычислив значение падение напряжения на проводах, мы можем оценить, какая мощность будет теряться — просто расходоваться на нагрев проводов. Нужно полученное значение падения напряжения умножить на мощность потребителей тока W и поделить на напряжение трансформатора V:

Оценка падения мощности на проводах

Если эта мощность получится слишком большой, то, очевидно, нужно увеличить толщину провода. Иначе можно получить различные неприятности вплоть до пожара.

Выводы

Как легко видеть из формул, чем толще провод, тем падение напряжения меньше.

При этом падение напряжения обратно пропорционально площади сечения проводника.

Также возможным решением проблемы может быть увеличение значения напряжения источника тока. Если, конечно, потребители тока это позволяют.

Падение напряжения на проводе линейно падает с увеличением напряжения источника тока.

Например, наши низковольтные лампы Е27 на 12-24 вольт одинаково светят и от 12 и от 24 вольт. И в этом случае имеет смысл перейти на трансформатор на 24 вольта.

Также становится понятно, что для мощных потребителей (порядка 100 ватт) понадобятся очень толстые провода.

Пример

Оценим падение напряжения на медном проводе сечением 1.5 мм² и длиной 20 м при 24 вольтах и мощности подключенной ленты 50 ватт.

Подставив в первую формулу эти значения, мы получим, что на проводах «потеряется» примерно 1 вольт и около 2 ватт. В принципе, это не много, но если есть возможность увеличить толщину провода, лучше это сделать.

Можно, конечно, увеличить напряжение источника тока, заложив падение напряжение, но это совсем не лучший выход. Например, если мощность светильников на конце провода 180 ватт, то падение напряжения на проводе составит уже 3.5 вольта, а мощности — 25 ватт. Светильникам останется только 20 вольт, и драйверы некоторых светильников от недостатка напряжения могут войти в нештатный режим работы и начать перегреваться, потребляя гораздо больше заявленной мощности (хотя светодиоды при этом будут выдавать ту же яркость), что только увеличит падения напряжения на проводе. В этой ситуации останется только гадать, что случится раньше — возгорание проводов или выход из строя светильников.

А для трансформаторов на 12 вольт падение напряжения и расход мощности будут ещё в два раза больше.

Единственное правильное решение — увеличить толщину проводника. Как уже было сказано, увеличиваем сечение провода в два раза — примерно в два раза уменьшаем потери на проводах.

Читать еще:  Ток кабеля асб 240

Расчет кабелей

Решил себе сохранить, чтоб не искать каждый раз )))

Данные в колонке «Мощность» приведены для среднего усилителя с КПД 50%. При использовании усилителей с другим КПД обращайте внимание только на силу тока.
Если падение напряжения превышает указанное в таблице, пользуйтесь следующей формулой:

L = (0,5 x 57 x A) / (2,5 x I)

где: L= длина кабеля, м
0,5 = падение напряжения
А = площадь сечения кабеля, мм2
57 = коэффициент для медного кабеля
I = сила тока, А при эффективном сопротивлении 4 Ом
2,5 = коэффициент потерь

Для начала хочу сказать, что если в цепи питания усилителей проложены два кабеля от аккумулятора, питающий (+) и заземление (-), и при этом размер кабеля рассчитан правильно (с учётом таблицы приведённой выше), это уже большой плюс. Замечу, что + и — должны быть одинакового сечения.

1 Шаг. Рассчитываем размер кабеля исходя из требования – максимальное падение напряжения питания не должно превышать 0,5 Вольт (международное требование), будем считать, что все сделано правильно, размер кабеля 2 GA при длине 4,5 метра нас устраивает. Падение напряжение при максимальной нагрузке не превысит 0,5 Вольт.

2 Шаг. Расстояние от плюсовой клеммы аккумулятора до потребителя превышает 40 сантиметров, факт, поэтому устанавливаем защитный предохранитель, естественно не далее 40 сантиметров от аккумуляторной клеммы, а лучше устанавливать главный предохранитель возможно ближе к плюсовой клемме аккумулятора. Его назначение, защитить питающий кабель от возгорания, например в случае аварии автомобиля (ДТП). Повреждение автомобиля может быть пустяковым, но пережатый питающий кабель приведет к короткому замыканию, возгоранию и уничтожению автомобиля. Номинал главного предохранителя определяется МАКСИМАЛЬНО возможным номиналом предохранителя для данного сечения кабеля. Для кабеля сечением 2 GA МАКСИМАЛЬНО возможный номинал предохранителя составляет 150 Ампер. А можно поставить предохранитель номиналом, допустим 100 Ампер, 80Ампер или 50 Ампер? До можно! Можно поставить любой предохранитель, при одном условии, что он НЕ БУДЕТ превышать номинал 150 Ампер (иначе смысл этого предохранителя пропадает). Общий максимальный ток, который может быть потреблен к примеру двумя усилителями (моноблок 80А и двухканальник 30А), составляет 110 Ампер, так что если поставить главный предохранитель номиналом 100 Ампер, существует вероятность того, что он будет срабатывать на пиках максимальной громкости, хотя правила не запрещают поставить предохранитель 100 Ампер. Исходя из вышеизложенного, я рекомендую выбрать предохранитель номиналом 150 Ампер, правила разрешают это делать, в случае нештатной ситуации он сработает.

3 Шаг. Питающий кабель доходит до дистрибьютора, здесь питание делится на две линии ( в некоторых случаях и больше). Первая питает моноблок (с внутренней защитой 40 х 2 = 80 Ампер). Вторая питает двухканальный усилитель (с внутренней защитой 30 Ампер). Для чего нужны предохранители внутри усилителя? Для того, чтобы защитить усилитель от перегрузки и для того чтобы защитить автомобиль от возгорания в случае короткого замыкания внутри усилителя. Выбор размера кабеля определяется максимальным падением напряжения на клеммах усилителя, чем меньше будет падение напряжения на питающих клеммах усилителя, тем лучше. Для питания моноблока возможен выбор двух размеров кабеля – 2 GA и 4 GA, если конечно он проходит по допуску падения напряжения, с большой долей вероятности (небольшая длинна кабеля от дистрибьютора до усилителя) можно сказать что пройдет. По правилам ЕММА, МАКСИМАЛЬНЫЙ номинал предохранителя определяется сечением кабеля. Если мы выбрали от дистрибьютора до усилителя кабель размером 2 GA, МАКСИМАЛЬНЫЙ номинал предохранителя не может превышать 150 Ампер – мы защищаем кабель на случай короткого замыкания, а не усилитель. А можно выбрать номинал предохранителя, например 80 Ампер? Без проблем, вниз можно идти куда угодно, хоть до 1 ампера, но логика подсказывает, что смысла ставить предохранитель меньше 80 ампер нет, потому, что в цепи усилителя стоит предохранитель 80 Ампер. Если выберем питающий кабель от дистрибьютора до усилителя 4 GA, МАКСИМАЛЬНЫЙ номинал предохранителя не должен превышать 100 Ампер, меньше, пожалуйста, логика подсказывает, что смысла ставить предохранитель меньше 80 ампер нет, потому, что в цепи усилителя стоит предохранитель 80 Ампер. А вот кабель размером 8 GA, использовать нельзя, даже если от дистрибьютора до усилителя 10 сантиметров, согласно правилам при использовании кабеля размером 8 GA, МАКСИМАЛЬНЫЙ номинал предохранителя не должен превышать 50 Ампер. Это означает, что если нас угораздит проложить кабель размером 8 GA, необходимо в дистрибьюторе установить предохранитель НЕ БОЛЕЕ 50 Ампер. Судьи к такой инсталляции отнесутся спокойно и даже не снизят оценку, формально все верно, но если чуть добавить драйва, будет сгорать предохранитель в дистрибьюторе. Правила IASCA, пошли другим путем. Размер кабеля определяется по таблице исходя из возможного падения напряжения, а номинал предохранителя определяется из ПРИНЦИПА, что номинал предохранителя не может превышать номинал предохранителя более чем на 20%, для нашего случая максимальный номинал предохранителя не может быть более 96 Ампер. Такого номинала нет, поэтому идем вниз до ближайшего значения 80 Ампер. Для двух соревновательных форматов устроит выбор размера кабеля (от дистрибьютора до усилителя) 2 GA или 4 GA и предохранитель 80 ампер. Выбор второго предохранителя определяется аналогично.

Теряется ток в кабелях

Всем привет! У меня Samsung SM-N9005 Galaxy Note 3 LTE не успевает заряжается от сети 220В через родной 2-ух Амперный зарядник в который воткнут 2.5 метровый китайский удлинитель с фильтром,а уже в него вставлен родной шнурок USB 3.0. Т.к. Родной кабель недостаточно длинный, хочу сам спаять провод 3-4 метра длиной только для зарядки. Какого сечения и какие провода и кабели лучше всего использовать в изготовлении 3-4 метровой зарядки. На просторах интернета для изготовления зарядки длиной 3-4 метра советуют неэкранированный гибкий автомобильный кабель с медными многопроволочными токопроводящими жилами, сечением 1.0-1.2мм.Так ли это на самом деле?

Читать еще:  Кабель для подключения светодиодной ленты 12в сечение провода

Сообщение отредактировал rus-97 — 23.06.15, 14:58

Советую этот кабель, этот завод вообще шикарные кабели делает, это официальный интернет магазин.

Ugreen Micro USB кабель быстрой зарядки 5V2A 1 м 2 м 3 м данных зарядное устройство мобильного телефона кабель для Samsung galaxy S6 S3 S4 HTC Sony
http://s.aliexpress.com/qa22u6zI
(from AliExpress Android)

НО имеем то что имеем.

MicroUSB кабель 5V2A Ugreen 1,5m
Зарядное — 5,14v/1,00a _ 5,08v/2,00a
Нагрузка — 4,75v/0,99a _ 4,38v/2,03a

MicroUSB кабель 5V2A Ugreen 3,0m
Зарядное — 5,13v/1,00a _ 5,08v/2,00a
Нагрузка — 4,64v/0,98a _ 4,15v/2,04a

Состав оборудования при тестировании:

1.ЗУ Aukey 5V6A
2.USB Safety Tester J7 t
3.USB Tester LCDV03
4.35 Вт USB DC нагрузки резистор электронный

Ещё бы кто посоветовал зарядное устройство для этого планшета.

Добавлено 26.09.2017, 16:01:

Это хорошо или плохо ?

Очень хороший, универсальный аппарат 🙂 Есть разные версии — у меня самая простая, без Quick Charge. Одновременно может заряжать три устройства, включая Cube Talk9X.

Производитель хороший, но судя по просадке напряжения при увеличении нагрузки, это ЗУ посредственное. Уже при токе 1А на другом конце кабеля имеем всего 4,75В, а это минимальный уровень по стандарту USB.
Что этот ЗУ выдаст при заявленной нагрузке 6А, вообще страшно подумать. 🙂
Нормальный ЗУ компенсирует просадку напряжения на кабеле при увеличении тока. Стандарт USB сейчас позволяет увеличивать напряжение до 5,5В.

Надо смотреть не только на силу тока, но и на просадку напряжения. Гаджеты не смогут быстро заряжаться при токе 2А и напряжении на конце провода всего 4,38В или 4,15В, а это значит, что контролеры будет понижать силу тока, чтобы получить приемлемое напряжение. Это существенно увеличит время зарядки!
———————-

Купил на Али я недавно несколько длинных USB кабелей крупных брендов и вот мои результаты замеров.
Оборудование: ЗУ Самсунг (оригинал): 1А — 5,36В, 2А — 5,48В. Тестер: Atorch. Регулируемая нагрузка.
Кабели:
1. Ugreen 1.5м: 1А — 5,14В ; 2А — 5,07В. Это лучший кабель из тех, что я купил.
2. Orico 2м: 1А — 5,10В ; 2А — 4,98В. Тоже неплохой кабелек, хоть и тоньше на вид, чем Ugreen.
3. Voxlink нейлон 2м: 1А — 4,79В ; 2А — 4,34В. Полный шлак! Ток 1А тянет максимум. Очень мягкий кабель, похоже, что меди не доложили. По отзывам, в пвх оплетке они получше, но мне захотелось нейлон. 🙂

Сообщение отредактировал DenZ7 — 18.05.18, 12:48

RCDetails Blog

О коптерах и не только

Сечение провода, AWG, необходимый диаметр провода для питания мини коптера

Сегодня мы расскажем, как и почему толщина проводов влияет на характеристики коптера, опишем основные характеристики проводов и разъемов, которые рекомендуется использовать в дронах. В конце статьи вы найдете ссылки на магазины где можно купить разъемы и кабели.

Как выбирать провода для квадрокоптеров и других радиоуправляемых моделей?

Толщина жил, сопротивление и допустимый ток

Более толстые провода имеют больший диаметр жил и, следовательно, большую площадь сечения, следовательно, у них ниже сопротивление на единицу длины (удельное сопротивление), т.е. по ним можно передавать больший ток.

Сопротивление проводов зависит от материала, из которого изготовлены жилы, толщины жил и длины провода.

  • Чем тоньше провод, тем больше сопротивление
  • Чем длиннее провод, тем больше сопротивление

Что будет если мы превысим допустимый ток?

У тонких проводов большое сопротивление, соответственно на них падает большое напряжение, а в виде тепла теряется довольно много энергии.

При превышении допустимого тока, провод просто начинает очень сильно разогреваться. В крайнем случае может расплавиться припой или изоляция. Если толщина провода очень маленькая, то именно провод станет тем бутылочным горлышком в системе питания коптера, из-за которого будет ограничена мощность моторов и регуляторов.

Одножильный или многожильный провод?

Многожильный провод более гибкий, с ним проще работать, чем с одножильным. В квадрокоптерах мы рекомендуем использовать только многожильный провод.

Материал изоляции

В нашем хобби лучше всего использовать провода в силиконовой изоляции. Они более гибкие, чем провода в ПВХ изоляции, у них более широкий диапазон рабочих температур. Силиконовая изоляция не плавится и не утягивается при пайке. Да и вообще в любых экстремальных условиях силикон лучше.

Красные или черные (или другие цвета), есть ли разница?

Нет никакой разницы, используйте тот цвет, который вам больше подходит. Обычно красные провода используются для «+» питания, а черные — для земли, т.е. визуально сразу понятно что и где. Мы настоятельно рекомендуем придерживаться этой схемы.

Провода других цветов часто используются для сигнальных линий.

Какой калибр AWG использовать?

AWG — расшифровывается как American Wire Gauge (Американский калибр проводов) — стандартные диаметры проводов. Очень важно правильно выбрать диаметр проводов для коптера. От диаметра зависит ток, который можно спокойно пропустить через провод.

Читать еще:  Ребенок балуется выключателем света

Справочная таблица

Чтобы правильно выбрать диаметр проводов, вначале посмотрите какой максимальный ток потребляет коптер, затем найдите подходящий провод в таблице ниже.

Есть несколько правил, которым следую я. Замечу что максимально допустимый ток зависит от качества изготовления провода, а также от материалов; эта таблица и инструкция подходят только для медных проводов.

Если используется подходящий по току провод, то падение напряжения на нем очень маленькое, а потери энергии незначительны, т.е. риск перегрева минимальный.

В большинстве своих коптеров с 5″ винтами я предпочитаю использовать провод сечением 14AWG, даже там, где ток немного превышает допустимый. Это не проблема по нескольким причинам: провода короткие, а ток превышает допустимый всего несколько секунд.

Учтите, что более тонкие провода легче, они более гибкие и с ними проще работать.

Избегаем узких мест

Когда мы соединяем 2 провода, то максимально допустимый ток проходящий через них определяется наиболее тонким проводом. Т.е. при соединении 2 компонентов, всегда используйте провода сечением как у уже имеющихся компонентов.

Например, при подключении разъема XT60 к плате распределения питания я всегда использую провод такого же сечения, что и у аккумуляторов. Если у аккумулятора провод 14AWG, то и мой провод от XT60 тоже будет сечением 14AWG.

Еще один пример: если я хочу удлинить провода от регулей, а на регулях стоят провода 18AWG, то и новые провода будут сечением 18AWG.

Этот способ подходит для всех компонентов. Конечно, вы можете использовать более толстые провода, дополнительных преимуществ это не даст, только зря увеличите вес.

Почему в разных источниках указывается разный максимально допустимый ток?

Возможно, в разных источниках вы видели разные цифры. Эти цифры показывают максимально допустимый ток при определенном нагреве проводов и при определенных условиях тестов. В разных отраслях — разные стандарты, поэтому и цифры будут отличаться. Для коптеров будет достаточно вышеприведенной таблицы.

Имеет ли значение напряжение?

Для нашего хобби напряжение не так важно, т.к. мы работаем с напряжением в пределах 30 вольт. Замечу, что провода, как правило, разработаны для работы под напряжением до 600 В, а тестируются гораздо более высоким напряжением порядка 2000 В.

Еще несколько советов

Качество проводов

Таблица выше подходит для медных проводов хорошего качества. Дешевые низкокачественный провода могут быть сделаны из сплавов или алюминия, что значительно хуже, поэтому у них максимально допустимый ток будет значительно ниже. Покупатель может и не заметить этой разницы без тестов. Следовательно, убедитесь, что покупаете провода у надежного продавца.

Разъемы

Ранее упомянутое «бутылочное горлышко» относится не только к самим проводам, но и к разъемам на них. Вот допустимые токи разных разъемов (в скобках указан пиковый, кратковременный ток):

  • JST — 5А (10 А)
  • 2 мм Bullet — 20 А (40 А)
  • XT30 — 30 A (60 A)
  • XT60 — 60 A (180 A)

Более подробная информация и обсуждение

Если нужно больше информации, то на форуме (англ.) имеется соответствующий топик.

Где купить разъемы для аккумуляторов — XT60 и XT30?

Разъемы XT60 и XT30 выглядят одинаково и отличаются только размерами и допустимыми токами. Как сказано в официальной документации XT60 рассчитан на ток до 60 ампер, а XT30 — на 30 ампер, что и отражено в названии.

Однако, согласно тестам, XT30 без проблем продолжительное время выдерживает ток до 60 ампер (если конечно провода тоже достаточно толстые). Согласно этому тесту, XT60 в течении 10 секунд выдерживают токи до 180 А.

Купить разъемы XT60 можно тут:

  • AliExpress
  • GetFPV
  • Banggood
  • GearBest
  • Hobbyking

Пигтейл (короткий провод) с разъемом XT60 (на случай, если вам лень паять):

  • AliExpress
  • Banggood
  • GearBest
  • GetFPV (12AWG)
  • GetFPV (16AWG)
  • HobbyKing

Разъемы XT30:

  • AliExpress
  • GetFPV
  • Banggood
  • HobbyKing

Где купить провода в силиконовой изоляции?

12 AWG (для XT60 на мощных 5″ гоночных коптерах)

  • AliExpress
  • GetFPV
  • Banggood
  • HobbyKing (красный, черный, синий)

14 AWG (для XT60 на обычных коптерах с 5″ винтами)

  • AliExpress
  • GetFPV
  • Banggood
  • HobbyKing (красный, синий, зеленый, желтый, черный)

16 AWG (для XT30 и XT60, небольшие коптеры с пиковым током до 80А)

  • AliExpress
  • GetFPV
  • Banggood
  • HobbyKing (красный, зеленый, желтый, синий, черный)

18 AWG (для XT30, регуляторов скорости, моторов, токов до 45 А)

  • AliExpress
  • GetFPV
  • Banggood
  • HobbyKing (черный, красный)

26, 28 AWG (сигнальный)

  • AliExpress
  • GetFPV (26AWG)
  • Banggood
  • HobbyKing (красный, черный, белый, синий)

История изменений

  • Май 2014 — написана первая версия статьи
  • Апрель 2017 — статья обновлена
  • Ноябрь 2017 — добавлены ссылки на магазины

Сечение провода, AWG, необходимый диаметр провода для питания мини коптера : 2 комментария

  1. Станислав24.04.2019 в 21:23

Приложенные ссылки проверены, вы у этих продавцов покупали?

  1. Новиков Александр Автор записи 25.04.2019 в 12:14

AliExpress — большую часть продавцов проверял лично, несколько штук — только по отзывам (12AWG точно не брал).
HK — неоднократно брал лично, но довольно давно. Banggood и прочие — надежные площадки, ссылки взяты из оригинальной статьи, часть сам заказывал (на BG брал даже 8AWG, им пожалуй можно машину прикуривать).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector