So entzünden Sie kein elektrisches Feuer: Berechnen der Drahtstärken für Ihr nächstes DIY-Projekt

Für die meisten Bastler ist die Drahtwahl ein unterschätzter Aspekt des Projektdesigns. Die Verwendung eines zu dünnen Drahtes kann katastrophale Auswirkungen haben, die von Spannungsabfällen, die zu einer schlechten Leistung führen, bis hin zu elektrischen Bränden reichen.

Trotz seiner Bedeutung ist dickerer Draht teurer. Bastler werden also oft an diesem Material sparen.

Unser Ziel ist es, den dünnsten Draht zu finden, den wir verwenden können, während wir unsere Spannungsabfälle in einem vernünftigen Rahmen halten und jedes Risiko eines elektrischen Brandes vermeiden.

Indem wir uns die Zeit nehmen, die Mathematik durchzugehen, ersparen wir uns eine Menge Arbeit in der Zukunft. Tauchen wir ein!

Elektrizität entwirren, mit Sanitär

Elektrizität kann schwer zu visualisieren sein, also schauen wir uns eine klassische Metapher zum Verständnis von Elektrizität an. Stellen Sie sich anstelle von Elektronen in einem Draht Wasser in einem Rohr vor:

• Strom wäre das wasser im rohr.
• Stromspannung wäre der Druck, der das Wasser durch das Rohr drückt.
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• Widerstand wäre der Durchmesser des Rohres selbst.

In vielerlei Hinsicht ist diese Metapher perfekt, um über Drahtstärken nachzudenken. Ähnlich wie der Durchmesser eines Rohres ist der Durchmesser eines Drahtes direkt proportional zu seinem Innenwiderstand. Je weniger Platz für Strom (oder Wasser) vorhanden ist, desto größer ist der Widerstand gegen den Strom.

Wenn wir an die mit Wasser gefüllte Pfeife zurückdenken, was würde passieren, wenn wir versuchen würden, 100 Liter Wasser in eine Pfeife zu pressen, die nur einen Liter fassen kann? Wie Sie sich vorstellen können, telefonieren wir sehr schnell mit dem Klempner, da das Rohr geplatzt wäre!

Ein ähnliches Phänomen tritt auf, wenn wir versuchen, zu viel Strom durch einen zu dünnen Draht zu leiten; nur anstatt Wasser auszufließen, wird der Draht überhitzt und schmilzt. Mit einer ausreichend großen Spannung, die diesen Strom treibt, kann dieser geschmolzene Draht sehr schnell zu einem elektrischen Brand führen.

Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie Ihre Kabel bereits gekauft haben und diese nicht Ihren Anforderungen entsprechen. Sie können Verwenden Sie sie für mehrere lustige DIY-Projekte.

Spannungsabfall und warum zu viel einen Stromkreis ruinieren kann

In jedem Gleichstromkreis treten Spannungsabfälle auf; Dies ist eine grundlegende Regel von Schaltungen. Das Problem tritt jedoch auf, wenn zu viel Spannung verloren gegangen ist, insbesondere aufgrund des Widerstands des Drahtes selbst.

Wenn wir noch einmal an unsere Rohre denken, stellen Sie sich einen sehr großen Rohrengpass in einen viel kleineren vor. Plötzlich wird unser Wasserstrom verlangsamt und der Druck hinter dem Wasser verringert. Dieses verlangsamte Wasser hat nicht den Druck, ein Wasserrad zu drehen, und daher haben wir eine verringerte Leistung.

Ohne ein viel kleineres Wasserrad zu verwenden, müssen wir anscheinend größere Rohre verwenden. Dies würde es dem Wasser ermöglichen, relativ ungehindert zu fließen und den Druck hoch genug zu halten, um unser Rad zu drehen.

Wenn man zu Drähten und Elektronen übergeht, ist die Idee ähnlich! Elektrisch können wir dies ganz einfach mit einem der Grundgesetze der Physik, dem Ohmschen Gesetz, erklären:

Das Ohmsche Gesetz bestimmt die Beziehungen zwischen Strom, Spannung und Widerstand. In einem Gleichstromkreis ist unser Strom durchgehend konstant, aber unsere Spannung und unser Widerstand stehen in umgekehrter Beziehung zueinander.

Einfacher ausgedrückt, mit zunehmendem Widerstand nimmt die Spannung ab.

Um das auf unsere reale Anwendung zu übertragen: Wenn Drähte kleiner werden, steigt ihr Widerstand. Wenn die Drähte kleiner werden, nimmt die Spannung an ihnen ab, genauso wie dünnere Rohre den Wasserfluss verringern!

Wenn Sie also dickere Drähte in Ihrem Stromkreis verwenden, kann die Spannung dort angelegt werden, wo sie benötigt wird – und nicht für den Drahtwiderstand verschwendet.

Berechnung des optimalen Drahtquerschnitts

Der bei weitem beste Weg, um Ihren Drahtquerschnitt herauszufinden, ist die Verwendung eines Online-Rechners; Bei diesen Anwendungen können Benutzer ihre Spannung, Stromstärke (Strom), die Länge ihrer Kabelwege und ihren zulässigen Spannungsabfall eingeben. Nach der Berechnung der Zahlen gibt der Rechner den optimalen Drahtquerschnitt für diesen Drahtverlauf aus.

Für die meisten Anwendungen ist ein Spannungsabfall von etwa drei Prozent zulässig – alles darüber hinaus und empfindlichere elektronische Geräte können beginnen, nicht richtig zu funktionieren.

Außerdem wollen wir immer die maximal mögliche Stromaufnahme unseres Gerätes nutzen – dies wird in der Regel auf dem Gerät vermerkt. Obwohl es wahrscheinlich keinen anhaltenden Strombezug in diesem Wert haben wird, müssen wir sicherstellen, dass wir vor Stromspitzen geschützt sind.

Hier ist ein Beispiel für einen Online-Drahtquerschnittsrechner, zu finden unter wiresizecalculator.net:

Wie Sie sehen, erlaubt dieser Rechner auch weitere variable Eingaben, wie z Isolierung, aus welchem ​​Leiter die Drähte bestehen und die Art der Installation, die der Draht verlegt wird hinein.

In diesem Beispiel wurde uns ein sicherer Mindestdrahtquerschnitt von 3 American Wire Gauge (AWG) gegeben.

Aus Sicherheitsgründen ist es immer die beste Vorgehensweise, Ihre Drähte um ein oder zwei zu überschreiten, sodass wir am Ende einen Draht von 2/0 AWG erhalten. Beachten Sie, dass der Standard der Drahtstärke völlig rückwärts ist; je dicker der Draht, desto kleiner die Drahtstärke! 2/0 AWG ist also tatsächlich ein dickerer Draht als 3 AWG.

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Welchen Draht soll ich wählen?

Außerhalb des Drahtquerschnitts sind die anderen zu berücksichtigenden Variablen die Litzenanzahl, d. aus wie vielen Drahtsträngen das Kabel besteht – und das Drahtmaterial.

Als Faustregel gilt, dass mehr Drahtlitzen eine größere Flexibilität ergeben. Wenn Sie Kabel auf engstem Raum verlegen, wäre eine größere Litzenanzahl eine Investition wert.

Bezüglich des eigentlichen Drahtmaterials ist Kupfer der Standard für die meisten Anwendungen, obwohl auch Aluminium verwendet werden kann.

Das Wichtigste, an das Sie sich erinnern sollten, ist Konsistenz. Wenn Sie Kupferstecker und Kupferdraht an anderer Stelle im Stromkreis verwenden, verwenden Sie Kupferdraht. Das Mischen und Anpassen von Materialien kann zu Korrosion und gebrochenen Anschlüssen führen, da sich die Materialien unterschiedlich schnell ausdehnen und zusammenziehen.

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Geld sparen und sicher bleiben

Bei der Auswahl des richtigen Kabels für Ihren Build sind einige Variablen zu berücksichtigen. Die wichtigste Stromregel ist jedoch, einen Fachmann hinzuzuziehen, wenn Sie sich unwohl fühlen.

Berechnen Sie andernfalls Ihren Drahtquerschnitt basierend auf dem maximalen Strom, den Sie durch ihn laufen lassen möchten, kaufen Sie Draht eine Nummer größer und beginnen Sie mit dem Bau! Achten Sie immer auf die Materialkonsistenz zwischen Drähten und Anschlüssen und machen Sie die Rechnung!

Mit ein wenig Voraussicht können Sie jede Brandgefahr beseitigen und sich ein paar Euro sparen.

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