TopTehniline sõnastikAmeerika juhtmesortiment AWG

Ameerika juhtmesortiment AWG

AWG (ingl k American Wire Gauge, Ameerika juhtmesortiment) kujutab endast Ameerika standardiseeritud süsteemi juhtmete läbimõõtude või läbilõigete pindalade määramiseks.

 

AWG-d väljendatakse täisarvuga (näiteks 1, 2 või 15), mis vastab konkreetsele mõõdule (mm, toll, mm2 või kcmil). Selles süsteemis tähistab suurem number väiksemat juhet.
Näide: 1 AWG = 42,40 mm2, samas kui 28 AWG = 0,32 mm2.

 

Joonis. 1. AWG standardi erineva suurusega juhtmete ligikaudsed suhted (samas mõõtkavas)

 

AWG standard töötati välja 19. sajandi alguses ja selle lõpliku versiooni lõi 1957. aastal Joseph Rogers Brown mõõteriistu tootvale ettevõttele Brown & Sharpe. AWG-d tuntakse ka Brown & Sharpe'i juhtmete läbimõõdu süsteemina (B&S).

AWG süsteemi pööratud järjekord tuleneb süsteemi väljatöötamise aegsest juhtme tootmisprotsessist. Algselt vastas AWG number tõmbamiste arvule, mis tuli soovitud läbimõõduga juhtme saamiseks tõmbevormi abil sooritada. AWG nr 20 (1,02 kcmil) juhtme saamiseks tuleb 106 kcmil läbimõõduga toorikut tõmmata 20 korda läbi üha väiksemate vormide kuni soovitud suuruse saamiseni. Ühest väiksemad numbrid (0 [1/0], 00 [2/0], 000 [3/0] ja 0000 [4/0]) võeti kasutusele hiljem ja nendele vastavad juhtmed toodeti toorikutest või varrastest, mille läbilõiked olid suuremad kui 106 kcmil.

 

Joonis 2. Numbri muutumine pärast juhtme ühekordset tõmbamist läbi iga vormi: (a) algne juhe, (b) kuni (d) järgnevad juhtmed. Näide: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG

 

AWG süsteemis on 44 erinevat numbrit: alates suurima läbimõõduga juhtmest nr 0000 [4/0] kuni väikseima läbimõõduga juhtmeni nr 40. Iga järgneva numbri puhul suureneb läbilõike pindala ligikaudu 20,5% ja läbimõõt ligikaudu 10,25%. Brown & Sharp'is kasutusel olnud tõmbevormide abil sai juhtme läbimõõtu vähendada täpselt 10,25%.

See toob kaasa järgmised seosed:
– kui läbilõike pindala kahekordistada, siis väheneb number kolme võrra, st kaks AWG nr 12 juhet on sama läbilõike pindalaga kui üks AWG nr 9 juhe;
– kui juhtme läbimõõt suureneb kaks korda, siis väheneb number kuue võrra, st AWG nr 9 juhe on ligikaudu kaks korda suurema läbimõõduga kui AWG nr 15 juhe;
– kui juhtme läbimõõt suureneb kolm korda, siis number väheneb 10 võrra;
– kui juhtme läbimõõt suureneb viis korda, siis väheneb number 14 võrra;
– kui juhtme läbimõõt suureneb 10 korda, siis number väheneb 20 võrra.

Lisaks kehtestavad ka materjalide füüsikalised omadused teatud reegleid. Alumiiniumjuhtme elektrijuhtivus on ligikaudu 61% vase omast. Alumiiniumjuhtmel on sama takistus mis ligikaudu kaks AWG numbrit väiksemal vaskjuhtmel.

 

Konkreetsele AWG numbrile vastava juhtme läbimõõtu (millimeetrites) võib väljendada järgnevalt:

 

ja

 

või tollides:

 

ja

 

kus:
d – läbimõõt,
n – AWG number.

 

Tabelis 1 kujutatakse erineva numbriga juhtmete mõõte ja peamisi füüsikalisi omadusi.

 

Tabel 1. Ameerika juhtmesortiment (AWG) – mõõtmed, takistused ja voolutaluvus (alalisvool) ning maksimaalne sagedus, mille juures ei esine pinnaefekti (vahelduvvool). Kõik parameetrid põhinevad vaskjuhtmel, mille temperatuur on 25°C

 

AWG Läbimõõt Läbilõike pindala Takistus Maksimaalne voolutaluvus: Maksimaalne sagedus väliskihi paksusel 100% pindalast
mm toll mm² kcmil Ω/km Ω/kft maandus [A] toide [A]
0000
[4/0] 		11.684 0.4600 107 212 0.1608 0.04901 380 302 125 Hz
000
[3/0] 		10.404 0.4096 85 168 0.2028 0.06180 328 239 160 Hz
00
[2/0] 		9.266 0.3648 67.4 133 0.2557 0.07793 283 190 200 Hz
0
[1/0] 		8.252 0.3249 53.5 106 0.3224 0.09827 245 150 250 Hz
1 7.348 0.2893 42.4 83.7 0.4066 0.1239 211 119 325 Hz
2 6.544 0.2576 33.6 66.4 0.5127 0.1563 181 94 410 Hz
3 5.827 0.2294 26.7 52.6 0.6465 0.1970 158 75 500 Hz
4 5.189 0.2043 21.2 41.7 0.8152 0.2485 135 60 650 Hz
5 4.621 0.1819 16.8 33.1 1.028 0.3133 118 47 810 Hz
6 4.115 0.1620 13.3 26.3 1.296 0.3951 101 37 1100 Hz
7 3.665 0.1443 10.5 20.8 1.634 0.4982 89 30 1300 Hz
8 3.264 0.1285 8.37 16.5 2.061 0.6282 73 24 1650 Hz
9 2.906 0.1144 6.63 13.1 2.599 0.7921 64 19 2050 Hz
10 2.588 0.1019 5.26 10.4 3.277 0.9989 55 15 2600 Hz
11 2.305 0.0907 4.17 8.23 4.132 1.260 47 12 3200 Hz
12 2.053 0.0808 3.31 6.53 5.211 1.588 41 9.3 4150 Hz
13 1.828 0.0720 2.62 5.18 6.571 2.003 35 7.4 5300 Hz
14 1.628 0.0641 2.08 4.11 8.286 2.525 32 5.9 6700 Hz
15 1.450 0.0571 1.65 3.26 10.45 3.184 28 4.7 8250 Hz
16 1.291 0.0508 1.31 2.58 13.17 4.016 22 3.7 11 kHz
17 1.150 0.0453 1.04 2.05 16.61 5.064 19 2.9 13 kHz
18 1.024 0.0403 0.823 1.62 20.95 6.385 16 2.3 17 kHz
19 0.912 0.0359 0.653 1.29 26.42 8.051 14 1.8 21 kHz
20 0.812 0.0320 0.518 1.02 33.31 10.15 11 1.5 27 kHz
21 0.723 0.0285 0.410 0.810 42.00 12.80 9 1.2 33 kHz
22 0.643 0.0253 0.326 0.642 52.96 16.14 7 0.92 42 kHz
23 0.573 0.0226 0.258 0.509 66.79 20.36 4.7 0.73 53 kHz
24 0.511 0.0201 0.205 0.404 84.22 25.67 3.5 0.58 68 kHz
25 0.455 0.0179 0.162 0.320 106.2 32.37 2.7 0.46 85 kHz
26 0.405 0.0159 0.129 0.254 133.9 40.81 2.2 0.36 107 kHz
27 0.361 0.0142 0.102 0.202 168.9 51.47 1.7 0.29 130 kHz
28 0.321 0.0126 0.0810 0.160 212.9 64.9 1.4 0.23 170 kHz
29 0.286 0.0113 0.0642 0.127 268.5 81.84 1.2 0.18 210 kHz
30 0.255 0.0100 0.0509 0.101 338.6 103.2 0.86 0.14 270 kHz
31 0.227 0.00893 0.0404 0.0797 426.9 130.1 0.70 0.11 340 kHz
32 0.202 0.00795 0.0320 0.0632 538.3 164.1 0.53 0.09 430 kHz
33 0.180 0.00708 0.0254 0.0501 678.8 206.9 0.43 0.07 540 kHz
34 0.160 0.00630 0.0201 0.0398 856.0 260.9 0.33 0.06 690 kHz
35 0.143 0.00561 0.0160 0.0315 1079 329.0 0.27 0.04 870 kHz
36 0.127 0.00500 0.0127 0.0250 1361 414.8 0.21 0.04 1100 kHz
37 0.113 0.00445 0.0100 0.0198 1716 523.1 0.17 0.03 1350 kHz
38 0.101 0.00397 0.00797 0.0157 2164 659.6 0.13 0.02 1750 kHz
39 0.0897 0.00353 0.00632 0.0125 2729 831.8 0.11 0.02 2250 kHz
40 0.0799 0.00314 0.00501 0.00989 3441 1049 0.09 0.01 2900 kHz

Sama AWG numbriga ühekiuliste ja mitmekiuliste juhtmete läbimõõdud on erinevad, sest AWG numbri määrab juhtme läbimõõt / läbilõike pindala. Kiulise juhtme läbilõike pindala / läbimõõt sisaldab kiudusid ja nendevahelisi tühimikke. Mitmekiuliste juhtmete AWG number kujutab endast iga üksiku kiu läbilõike pindala summat ja mitte kogu mitmekiulise juhtme läbilõike pindala.

Tabelis 2 esitatakse ühekiulise ja mitmekiulise juhtme parameetrid. Võrreldakse ülesehitust, välimist läbimõõtu ja läbilõike pindala (kaasa arvatud üksikute kiudude vahel olevad tühimikud ilma isolatsiooniga) ja juhtme takistust (Ω/km).

 

Tabel 2. Ühekiuliste ja mitmekiuliste juhtmete peamiste parameetrite võrdlus (n – kiudude arv)

 

AWG Juhtme ülesehitus Läbimõõt Läbilõike pindala Takistus
n/AWG n x mm mm mm² Ω/km
0000
[4/0] 		Ühekiuline juhe 11.684 107 0.16
259/21 259 x 0.724 13.259 106.63 0.16
427/23 427 x 0.574 13.259 110.49 0.15
000
[3/0] 		Ühekiuline juhe 10.405 85.0 0.20
259/22 259 x 0.643 11.786 84.40 0.20
427/24 427 x 0.511 11.786 87.57 0.19
00
[2/0] 		Ühekiuline juhe 9.266 67.4 0.25
133/20 133 x 0.813 10.516 69.04 0.25
259/23 259 x 0.574 10.516 67.02 0.25
0
[1/0] 		Ühekiuline juhe 8.251 53.5 0.32
133/21 133 x 0.724 9.347 54.75 0.31
259/24 259 x 0.511 9.347 53.12 0.32
1 Ühekiuline juhe 7.348 42.4 0.40
133/22 133 x 0.643 8.331 43.19 0.40
259/25 259 x 0.045 8.331 42.11 0.41
817/30 817 x 0.254 8.331 41.40 0.42
2109/36 2109 x 0.160 8.331 42.40 0.41
2 Ühekiuline juhe 6.544 33.60 0.51
133/23 133 x 0.574 7.417 34.42 0.50
259/26 259 x 0.404 7.417 33.20 0.52
665/30 665 x 0.256 7.417 33.70 0.52
2646/36 2646 x 0.127 7.417 33.52 0.52
4 Ühekiuline juhe 5.189 21.20 0.82
133/225 133 x 0.455 5.898 21.63 0.80
259/27 259 x 0.363 5.898 26.80 0.66
1666/36 1666 x 0.127 5.898 21.10 0.82
6 Ühekiuline juhe 4.115 13.30 1.29
133/27 133 x 0.363 4.674 13.76 1.50
259/30 259 x 0.254 4.674 13.12 1.30
1050/36 1050 x 0.127 4.674 13.32 1.30
8 Ühekiuline juhe 3.264 8.37 2.06
49/25 49 x 0.455 3.734 7.96 2.20
133/29 133 x 0.287 3.734 8.60 2.00
655/36 655 x 0.127 3.734 8.30 2.00
10 Ühekiuline juhe 2.588 5.26 3.27
37/26 37 x 0.404 2.921 4.74 3.60
49/27 49 x 0.363 2.946 5.07 3.60
105/30 105 x 0.254 2.946 5.32 3.20
12 Ühekiuline juhe 2.053 3.21 5.21
7/20 7 x 0.813 2.438 3.63 4.80
19/25 19 x 0.455 2.369 3.09 5.60
65/30 65 x 0.254 2.413 3.29 5.70
165/34 165 x 0.160 2.413 3.32 5.20
14 Ühekiuline juhe 1.628 2.08 8.28
7/22 7 x 0.643 1.854 2.238 7.60
19/27 19 x 0.361 1.854 1.945 8.90
41/30 41 x 0.254 1.854 2.078 8.30
105/34 105 x 0.160 1.854 2.111 8.20
16 Ühekiuline juhe 1.291 1.310 13.2
7/24 7 x 0.511 1.524 1.440 12.0
19/29 19 x 0.287 1.473 1.229 14.0
26/30 26 x 0.254 1.499 1.317 13.1
65/34 65 x 0.160 1.499 1.310 13.2
105/36 105 x 0.127 1.499 1.330 13.1
18 Ühekiuline juhe 1.024 0.823 21.0
7/26 7 x 0.404 1.219 0.897 19.2
16/30 16 x 0.254 1.194 0.811 21.3
19/30 19 x 0.254 1.245 0.963 17.9
41/34 41 x 0.160 1.194 0.824 20.9
65/36 65 x 0.127 1.194 0.823 21.0
20 Ühekiuline juhe 0.812 0.518 33.3
7/28 7 x 0.320 0.865 0.562 33.8
10/30 10 x 0.254 0.889 0.507 33.9
19/32 19 x 0.203 0.940 0.615 28.3
26/34 26 x 0.160 0.914 0.523 33.0
41/36 41 x 0.127 0.914 0.520 32.9
22 Ühekiuline juhe 0.644 0.326 53.0
7/30 7 x 0.254 0.762 0.355 48.4
19/34 19 x 0.160 0.787 0.382 45.1
26/36 26 x 0.127 0.762 0.330 52.3
24 Ühekiuline juhe 0.511 0.205 84.2
7/32 7 x 0.203 0.610 0.227 76.4
10/34 10 x 0.160 0.582 0.201 85.6
19/36 19 x 0.127 0.610 0.241 69.2
41/40 41 x 0.078 0.582 0.196 84.0
26 Ühekiuline juhe 0.405 0.129 133.9
7/34 7 x 0.160 0.483 0.141 122.0
19/38 19 x 0.102 0.508 0.155 113.0
10/36 10 x 0.127 0.533 0.127 137.0
28 Ühekiuline juhe 0.321 0.081 212.9
7/36 7 x 0.127 0.381 0.087 213.0
19/40 19 x 0.078 0.406 0.091 186.0
30 Ühekiuline juhe 0.255 0.050 338.6
7/38 7 x 0.102 0.305 0.057 339.0
19/42 19 x 0.064 0.305 0.061 286.7
32 Ühekiuline juhe 0.202 0.032 538.3
7/40 7 x 0.078 0.203 0.034 538.0
19/44 19 x 0.050 0.229 0.037 448.0
34 Ühekiuline juhe 0.160 0.020 856.0
7/42 7 x 0.064 0.192 0.022 777.0
36 Ühekiuline juhe 0.127 0.013 1362.0
7/44 7 x 0.050 0.152 0.014 1271.0

Tabelis loetletakse AWG numbrid alates 4/0 [0000] kuni nr 2 ja nendele järgnevad AWG paarisnumbrid kuni 36 (kaasa arvatud). AWG numbrist 36 edasi pole saadaval mitmekiulisi juhtmeid, sest ühe kiu läbimõõt peaks olema erakordselt väike.

 

AWG töötati välja ja võeti kasutusele esialgu USA-s. Kuid tänapäeval kasutatakse seda laialdaselt üle kogu maailma ning see on asendamas teisi süsteeme ja standardeid. Ajalooliselt konkureeris see briti Birminghami juhtmesortimendiga (BWG), kuid 19. sajandi lõpul asendati BWG veidi muudetud standardse juhtmesortimendiga (SWG), mida tänapäeval Suurbritannias laialdaselt kasutatakse. SWG-d tuntakse ka kui mittemeetrilist juhtmesortimenti või Briti standardsortimenti. SWG mõõdud näevad välja peaaegu samasugused kui AWG mõõdud, kuid suurused vastavad erinevate mõõtmetega juhtmetele.

 

Joonis 3. AWG (vasakul) ja SWG (paremal) juhtmete mõõtude võrdlus. AWG nr 14 ≈ SWG nr 16

 

Joonisel 3 on näha, et AWG nr 14 on ligikaudu võrdne SWG numbriga 16.

Peamine erinevus AWG ja SWG vahel on juhtme materjal. Ameerika süsteem arendati välja eesmärgiga mõõta ühe- ja mitmekiulisi juhtmeid, mis on tehtud metallist ja (mittemagnetilisest) värvilissulamist - peamiselt vask, aga ka alumiinium või hõbe. Briti standard töötati välja eesmärgiga standardiseerida raudmetallist juhtmeid. AWG põhisuuruseid on 44 ja SWG põhisuuruseid on 57.

SWG on järk-järgult kasutusest taandumas ja seda asendab standard BS 6722:1986.

 

AWG-d kasutatakse peamiselt erinevate juhtmete tootmisel riikides, kus pole kasutusel meetermõõdustikku. Meetermõõdustikuga riikides kasutatakse nii standardit BS 6722:1986 kui ka AWG sõltuvalt sellest, milleks toodetud juhet kasutatakse.

 

Joonis 4. AWG ja standardi BS 6722:1986 kohaselt toodetud juhtmete näited: (a) HDMI, (b) USB, (c) 5 V ja 12 V kaablid arvuti toiteploki ja arvuti vahel, (d) IEC-C5 pistikuga toitekaabel

 

Andmeedastuse või toitevoolu liideste standardite tehnilised kirjeldused sisaldavad rangeid juhiseid ühilduvate kaablite tootmiseks. Võttes arvesse seda, et enamik uutest tehnoloogiatest töötatakse jätkuvalt välja USA-s (või USA firmadega tihedas koostöös), siis kasutatakse elektroonikaseadmetes peamiselt AWG süsteemi kohaselt toodetud juhtmeid.

Arvutivõrkudes kasutatakse UTP ja FTP kaableid, milles ühe kiu läbimõõt on AWG nr 22 kuni AWG nr 24. Lühikeste lõikude puhul võib kasutada kaablis kiude, mis vastavad AWG numbrile 26.

Liidese HDMI – HDMI Working Group (standardi arendaja) puhul soovitatakse, et Standard HDMI Cable oleks tehtud AWG nr 28 kiududest ning High Speed HDMI Cable AWG nr 24 kiududest. Juhiseid pole kehtestatud Premium High Speed HDMI Cable jaoks.

Praktikas sõltub AWG väärtus kaabli pikkusest:
–kuni 3 m pikkustes kaablites läheb vaja AWG nr 30–28,
– 3 m kuni 10 m pikkustes läheb vaja AWG nr 28–26,
– üle 10 m pikkustes läheb vaja AWG nr 26 või madalamaid juhtmeid.

 

Kui 4K või kõrgema eraldusvõimega vastuvõtjatega ühendatakse seadmeid, mis edastavad suuri andmehulkasid (näiteks BluRay 3D või tippgraafikakaardid), siis on soovitatav kasutada võimalikult lühikesi kaableid, millel on võimalikult madal AWG number.

 

Standardi USB puhul toodetakse kahte tüüpi kaableid:
– arvuti ja väliste seadmete (digikaamerad, välise toiteallikaga salvestusseadmed jne) vahel ühenduse loomiseks kasutatakse ühekiulisi juhtmeid, tavaliselt AWG nr 28;
– toitevoolu puhul kahekordne AWG number (vt joonis 4b) – eraldi D- ja D+ jaoks (AWG nr 28) ning toitevool ja maandus tavaliselt AWG nr 24.

 

Standardse spetsifikatsiooni puhul peaks USB toitevoolu pinge olema 5 V tolerantsiga ±5% (0,25 V). USB toitevooluga seadmed (klaviatuur, väline kõvaketas, internetikaamera jne) peaksid töötama ka siis, kui pingelang on vahemikus 0,55 V ja 4,45 V (USB 2.0 puhul) või 0,6 V kuni 4,4 V (USB 3.0 puhul).

 

Järgnevates tabelites (tabelid 3a–3d) esitatakse kiu läbimõõdust ja juhtme pikkusest sõltuv pingelang. Järgnevad tabelid kirjeldavad USB-laadijate kõige populaarseimaid voolutugevusi (mobiilid ja kaasaskantavad seadmed): tabel 3a - vanemad telefonid; tabel 3b, 3c ja 3d - nutitelefonid, tahvelarvutid jne.

 

Tabel 3a. Toiteallikas – 500 mA

 

AWG 15 cm 50 cm 1 m 2 m 3 m 5 m
20 0.064 0.076 0.093 0.126 0.159 0.226
22 0.067 0.086 0.112 0.165 0.218 0.324
24 0.072 0.102 0.144 0.228 0.312 0.481
26 0.080 0.126 0.193 0.327 0.461 0.729
28 0.091 0.166 0.272 0.485 0.698 1.124

Tabel 3b. Toiteallikas – 1000 mA

 

AWG 15 cm 50 cm 1 m 2 m 3 m 5 m
20 0.129 0.153 0.186 0.253 0.319 0.453
22 0.125 0.172 0.225 0.331 0.437 0.649
24 0.145 0.204 0.288 0.456 0.625 0.962
26 0.160 0.253 0.387 0.655 0.923 1.459
28 0.183 0.332 0.545 0.971 1.397 2.249

Tabel 3c. Toiteallikas – 2000 mA

 

AWG 15 cm 50 cm 1 m 2 m 3 m 5 m
20 0.259 0.306 0.373 0.506 0.639 0.906
22 0.271 0.345 0.451 0.663 0.875 1.299
24 0.290 0.408 0.576 0.913 1.250 1.924
26 0.320 0.507 0.775 1.311 1.846 2.918
28 0.367 0.665 1.091 1.943 2.794 4.498

Tabel 3d. Toiteallikas – 2400 mA

 

AWG 15 cm 50 cm 1 m 2 m 3 m 5 m
20 0.311 0.367 0.447 0.607 0.767 1.087
22 0.326 0.415 0.542 0.796 1.050 1.559
24 0.348 0.490 0.692 1.096 1.500 2.309
26 0.384 0.609 0.930 1.573 2.216 3.501
28 0.412 0.798 1.309 2.331 3.353 5.397

Värvid väljendavad pingelangu: 

Roheline - pingelang kuni 4,75 V
Kollane - 4,75 V kuni 4,45 V
Kollane-punane - 4,45 V kuni 4,4 V
Punane - alla 4,4 V

Väärtused arvutati Ohmi seaduse alusel, võttes arvesse vaskjuhi ja USB-pordi takistust (ligikaudu 30 mΩ).

Rohelisega on tähistatud need AWG numbri ja kaabli pikkuse kombinatsioonid, mis vastavad laadimiskaabli väljundi juures spetsifikatsiooni pingestandardile.

Kollasega on tähistatud need AWG numbri ja kaabli pikkuse kombinatsioonid, millega saab laadida nutitelefone (USB 3.0 puhul kollane-punane). Pingelang jääb alla pinge, mis on määratud laadimisseadmete USB spetsifikatsioonis (laadija puhul) ja see püsib lubatud piirides laetavate seadmete puhul (näiteks tahvelarvuti).

Punasega on tähistatud kaablid, mida ei tohi kasutada USB-seadmete laadimiseks konkreetse laadija puhul.

 

Tuleb panna tähele, et kõrgema AWG numbriga juhtmed, mis on tehtud kvaliteetsematest materjalidest (ilma lisaaineteta ja puhas vask) ja millel on kvaliteetsemad pistikud, põhjustavad väiksemaid kadusid kui need, millel on peenemad kiud ja millesse on lisatud näiteks alumiiniumi.

 

Euroopas kasutatavaid kaableid on aastaid toodetud meetermõõdustiku standardi BS 6722:1986 kohaselt. Ehitustööstuses kasutatakse enim läbilõike pindalaga 1,5 mm2 ja 2,5 mm2 juhtmeid, mille voolutaluvus on 10 A ja 16 A. AWG süsteemi kasutavates riikides kasutatakse seinte sisse paigaldamiseks AWG nr 14 (2,08 mm2) ja AWG nr 12 (3,31 mm2) juhtmeid maksimaalse voolutaluvusega 15 A ja 20 A.