Американский калибр проводов

Североамериканский стандарт диаметров электрических проводов

Американский калибр проводов ( AWG ) — это логарифмическая ступенчатая стандартизированная система калибров проводов , используемая с 1857 года, преимущественно в Северной Америке , для диаметров круглого, сплошного, цветного, электропроводящего провода . Размеры проводов приведены в стандарте ASTM B 258. ^[1] Площадь поперечного сечения каждого калибра является важным фактором для определения его токопроводящей способности .

Источник

AWG возникла из числа операций волочения, используемых для производства заданного калибра проволоки. Очень тонкая проволока (например, калибр 30) требовала большего количества проходов через волочильные матрицы, чем проволока калибра 0. Раньше производители проволоки имели собственные системы калибра проволоки; разработка стандартизированных калибров проволоки рационализировала выбор проволоки для определенной цели.

Хотя AWG по сути идентичен калибру листового металла Brown & Sharpe (B&S), калибр B&S был разработан для использования с листовым металлом, как следует из его названия. Они функционально взаимозаменяемы, но использование B&S по отношению к калибрам проводов, а не калибрам листового металла, технически неправильно.

Технические характеристики

Увеличение калибровочных номеров означает логарифмически уменьшающиеся диаметры проводов, что похоже на многие другие неметрические системы калибров, такие как British Standard Wire Gauge (SWG). Однако AWG отличается от IEC 60228 , метрического стандарта размеров проводов, используемого в большинстве частей мира, основанного непосредственно на площади поперечного сечения провода (в квадратных миллиметрах, мм ² ).

Таблицы AWG предназначены для одинарного, цельного и круглого проводника. AWG многожильного провода определяется площадью поперечного сечения эквивалентного цельного проводника. Поскольку между жилами также имеются небольшие зазоры, многожильный провод всегда будет иметь немного больший общий диаметр, чем цельный провод с тем же AWG.

Формулы

По определению, № 36 AWG имеет диаметр 0,005 дюйма, а № 0000 — 0,46 дюйма. Соотношение этих диаметров составляет 1:92, и существует 40 размеров калибра от № 36 до № 0000, или 39 шагов. Поскольку каждый последующий номер калибра увеличивает площадь поперечного сечения на постоянное кратное, диаметры изменяются геометрически . Любые два последовательных калибра (например, A и B ) имеют диаметры, отношение которых (диаметр B ÷ диаметр A ) составляет (приблизительно 1,12293), в то время как для калибров, отстоящих друг от друга на два шага (например, A , B и C ), отношение C к A составляет около 1,12293 ² ≈ 1,26098. ${\displaystyle {\sqrt[{39}]{92}}}$

Диаметр провода AWG определяется по следующей формуле:

d n = 0,005 i n c h × 92 ( 36 − n ) / 39 = 0,127 м м × 92 ( 36 − n ) / 39 {\displaystyle d_{n}=0,005~\mathrm {дюйм} \times 92^{(36-n)/39}=0,127~\mathrm {мм} \times 92^{(36-n)/39}}

(где n — размер AWG для калибров от 36 до 0, n = −1 для № 00, n = −2 для № 000 и n = −3 для № 0000. Правила см. ниже)

или эквивалентно:

${\displaystyle d_{n}=e^{-1.12436-0.11594n}\ \mathrm {inch} =e^{2.1104-0.11594n}\ \mathrm {mm} }$

Калибр можно рассчитать по диаметру, используя  ^[2]

${\displaystyle n=-39\log _{92}\left({\frac {d_{n}}{0.005~\mathrm {inch} }}\right)+36=-39\log _{92}\left({\frac {d_{n}}{0.127~\mathrm {mm} }}\right)+36}$

и площадь поперечного сечения равна

${\displaystyle A_{n}={\frac {\pi }{4}}d_{n}^{2}\approx 0.000019635~\mathrm {inch} ^{2}\times 92^{(36-n)/19.5}\approx 0.012668~\mathrm {mm} ^{2}\times 92^{(36-n)/19.5}}$.

Стандарт ASTM B258-02 (2008), Стандартная спецификация для стандартных номинальных диаметров и площадей поперечного сечения размеров AWG сплошных круглых проводов, используемых в качестве электрических проводников , определяет соотношение между последовательными размерами как корень 39-й степени из 92, или приблизительно 1,1229322. ^[3] ASTM B258-02 также предписывает, что диаметры проводов должны быть указаны в таблице с не более чем 4 значащими цифрами, с разрешением не более 0,0001 дюйма (0,1 мил) для проводов толще, чем № 44 AWG, и 0,00001 дюйма (0,01 мил) для проводов № 45 AWG и тоньше.

Размеры с несколькими нулями последовательно толще, чем № 0, и могут быть обозначены с помощью « количества нулей /0», например, 4/0 для 0000. Для провода m /0  AWG используйте n = −( m − 1) = 1 − m в приведенных выше формулах. Например, для № 0000 или 4/0 используйте n = −3 .

Практические правила

Шестая степень числа ³⁹ √ 92 очень близка к 2, ^[4] что приводит к следующим практическим правилам:

• При увеличении площади поперечного сечения провода вдвое значение AWG уменьшится на 3. (Например, два провода калибра 14 AWG имеют примерно такую ​​же площадь поперечного сечения, как один провод калибра 11 AWG.) Это удваивает проводимость.
• При увеличении диаметра сплошного круглого провода вдвое AWG уменьшится на 6. (Например, провод диаметром 1 мм имеет калибр ~18 AWG, провод диаметром 2 мм имеет калибр ~12 AWG, а провод диаметром 4 мм имеет калибр ~6 AWG). Это увеличивает площадь поперечного сечения и проводимость в четыре раза.
• Уменьшение калибра на десять единиц (например, с 12 AWG до 2 AWG) увеличивает площадь и вес примерно в 10 раз, а также снижает электрическое сопротивление (и увеличивает проводимость ) примерно в 10 раз.

Удобные совпадения приводят к следующим практическим правилам для сопротивлений:

• Сопротивление медного провода составляет приблизительно ⁠1 Ом/1000 футов⁠ для 10 AWG, ⁠10 Ом/1000 футов⁠ для 20 AWG, ⁠100 Ом/1000 футов⁠ для 30 AWG и т. д. ^{[5] : 27}
• Поскольку проводимость алюминиевого провода составляет примерно 61% от проводимости меди, алюминиевый провод имеет почти такое же сопротивление, как медный провод на 2 размера тоньше , площадь которого составляет 62,9%.

Таблицы размеров проводов AWG

В таблице ниже приведены различные данные, включая как сопротивление различных калибров проводов, так и допустимый ток ( силу тока ) на основе медного проводника с пластиковой изоляцией. Информация о диаметре в таблице относится к сплошным проводам. Многожильные провода рассчитываются путем расчета эквивалентной площади поперечного сечения меди . Ток плавления (плавления провода) оценивается на основе температуры окружающей среды 25 °C (77 °F). В таблице ниже предполагается, что частоты постоянного или переменного тока равны или меньше 60 Гц, и не учитывается скин-эффект . «Витки провода на единицу длины» являются обратной величиной диаметра проводника; поэтому это верхний предел для провода, намотанного в форме спирали ( см. соленоид ), на основе неизолированного провода.

1. Для закрытого провода при температуре окружающей среды 30 °C ^[7] с заданным температурным классом изоляционного материала или для отдельных нераспаянных проводов в оборудовании для 16  AWG и тоньше. ^[8]
2. или, что эквивалентно, Ом /км
3. или, что эквивалентно, Ω/kft
4. Именно, по определению

В североамериканской электротехнической промышленности проводники толще 4/0  AWG обычно обозначаются площадью в тысячах круговых мил (kcmil), где 1 kcmil = 0,5067 мм ² . Следующий размер провода толще 4/0 имеет поперечное сечение 250 kcmil. Круговой мил — это площадь провода диаметром один мил . Один мил круговых мил — это площадь круга диаметром 1000 мил (1 дюйм). Более старая аббревиатура для тысячи круговых мил — MCM .

Размеры многожильного провода AWG

AWG также может использоваться для описания многожильного провода. AWG многожильного провода представляет собой сумму диаметров поперечного сечения отдельных жил; зазоры между жилами не учитываются. При изготовлении из круглых жил эти зазоры занимают около 25% площади провода , таким образом, требуется, чтобы общий диаметр пучка был примерно на 13% больше, чем у сплошного провода того же калибра.

Многожильные провода обозначаются тремя числами: общим размером AWG, количеством жил и размером AWG жилы. Количество жил и AWG жилы разделяются косой чертой. Например,  многожильный провод 22 AWG 7/30 — это  провод 22 AWG, изготовленный из семи жил  провода 30 AWG.

Как указано в разделах Формулы и Практические правила выше, различия в AWG напрямую переводятся в соотношения диаметра или площади. Это свойство можно использовать для легкого определения AWG многожильного жгута путем измерения диаметра и количества его жил. (Это применимо только к жгутам с круглыми жилами одинакового размера.) Чтобы найти AWG 7-жильного провода с равными жилами, вычтите 8,4 из AWG жилы. Аналогично, для 19-жильного вычтите 12,7, а для 37 вычтите 15,6.

Измерение диаметра пряди часто проще и точнее, чем попытка измерить диаметр пучка и коэффициент упаковки. Такое измерение можно выполнить с помощью инструмента «проход-непроход» калибра проволоки или штангенциркуля или микрометра.

Номенклатура и сокращения в электрораспределении

В электротехнической промышленности широко используются альтернативные способы указания размеров проводов по шкале AWG.

• 4 AWG (правильный)
  • #4 ( знак числа используется как сокращение от слова «число»)
  • № 4 ( знак «нумеро» используется как сокращение от «число»)
  • № 4 (приблизительное значение слова «number» используется как сокращение от «number»)
  • № 4 AWG
  • 4 ga. (сокращение от «калибр»)
• 000 AWG (подходит для толстых размеров)
  • 3/0 (обычно для толстых размеров) Произносится как «три-ноль»
  • 3/0 AWG
  • #000

Произношение

AWG в разговорной речи называют калибром , а нули в толстых размерах проводов называют aught / ˈ ɔː t / . Провод размером 1 AWG называют «одним калибром» или проводом «№ 1»; аналогично, более тонкие размеры произносятся как « x  калибр» или «№  x », где x — положительное целое число AWG. Последовательные размеры проводов AWG толще провода № 1 обозначаются количеством нулей:

• № 0, часто обозначается как 1/0 и называется проводом «один ноль»
• № 00, часто пишется как 2/0 и называется проводом «два ноля»
• № 000, часто пишется как 3/0 и называется проводом «три ноля»

и так далее.

Смотрите также

• IEC 60228 , международные стандарты размеров проводов
• Французская колея
• Браун и Шарп
• Круговой мил , североамериканский стандарт электротехнической промышленности для проводов толщиной более 4/0.
• Бирмингемский калибр проводов
• Стержни из железной проволоки
• Калибр ювелирной проволоки
• Размеры ювелирных изделий для тела , которые обычно используют AWG (особенно для более тонких размеров), даже если материал не металлический. ^[16]
• Электропроводка
• Провод номер 8 , термин, используемый в новозеландском языке

Ссылки

1. "ASTM B258-14 Стандартная спецификация для стандартных номинальных диаметров и площадей поперечного сечения размеров AWG сплошных круглых проводов, используемых в качестве электрических проводников". West Conshohocken : ASTM International . Архивировано из оригинала 22 июля 2014 года . Получено 22 марта 2015 года .
2. Логарифм по основанию 92 можно вычислить с помощью любого другого логарифма, например, десятичного или натурального логарифма , используя log ₉₂ x = (log x )/(log 92).
3. Стандарт ASTM B258-02, стр. 4
4. Результат составляет примерно 2,0050, или на четверть процента выше, чем 2
5. Таблицы медных проводов (технический отчет). Циркуляр Бюро стандартов № 31 (3-е изд.). Министерство торговли США. 1 октября 1914 г.
6. Значение для сплошного медного провода при 68  °F (не соответствует NEC Codebook 2014 Ch. 9, Table 8) рассчитано на основе 100% проводимости IACS 58,0 M S / м, что согласуется с данными нескольких источников:
   • Лунд, Марк. "Американская таблица калибров проводов и пределы токовой нагрузки AWG". Powerstream.com . Получено 2008-05-02 .(хотя преобразование фут/м кажется немного ошибочным)
   • Belden Master Catalog, 2006, хотя данные оттуда для калибров 35 и 37–40 кажутся явно неверными.
   Высокочистая бескислородная медь может достигать проводимости до 101,5% по шкале IACS; например, в техническом описании проводящих сплавов Kanthal указаны немного более низкие значения сопротивления, чем в этой таблице.
7. NFPA 70 Национальный электротехнический кодекс 2014 г. Архивировано 15 октября 2008 г. в Wayback Machine . Таблица 310.15(B)(16) (ранее Таблица 310.16) стр. 70-161, «Допустимые токовые нагрузки изолированных проводников с номиналом от 0 до 2000 вольт, от 60°C до 90°C, не более трех токопроводящих проводников в кабельном канале, кабеле или земле (непосредственно зарытых) на основе температуры окружающей среды 30°C». Выдержки из NFPA 70 не отражают полную позицию NFPA , и необходимо обратиться к исходному полному кодексу. В частности, максимально допустимые устройства защиты от сверхтоков могут устанавливать нижний предел.
8. "Таблица 11: Рекомендуемые номинальные токи (непрерывная работа) для электронного оборудования и проводки шасси". Справочные данные для инженеров: радио, электроника, компьютеры и связь (7-е изд.). С. 49–16.
9. Рассчитано с использованием уравнений из Beaty, H. Wayne; Fink, Donald G., ред. (2007), The Standard Handbook for Electrical Engineers (15-е изд.), McGraw Hill, стр. 4–25, ISBN 978-0-07-144146-9
10. Брукс, Дуглас Г. (декабрь 1998 г.), «Ток плавления: когда дорожки плавятся без следа» (PDF) , Проектирование печатных схем , 15 (12): 53, архивировано из оригинала (PDF) 27.03.2016 , извлечено 01.08.2016
11. Прис, WH (1883), «О нагревающем действии электрических токов», Труды Королевского общества (36): 464–471
12. Прис, WH (1887), «О нагревающем действии электрических токов», Труды Королевского общества , II (43): 280–295
13. Preece, WH (1888), «О нагревающем действии электрических токов», Труды Королевского общества , III (44): 109–111
14. Brooks, Douglas G.; Adam, Johannes (29 июня 2015 г.), «Кто были Прис и Ондердонк?», Printed Circuit Design and Fab
15. Штауффахер, Э.Р. (июнь 1928 г.), «Кратковременная токовая нагрузка медного провода» (PDF) , General Electric Review , 31 (6)
16. Справочник размеров украшений для пирсинга SteelNavel.com — иллюстрирующий различные способы измерения размера для разных видов украшений