AWG värde

AWG (American Wire Gauge) - ett amerikanskt standardiserat system för att bestämma diametrar eller tvärsnittsarealer av ledningar.

AWG uttrycks som heltal (t.ex 1, 2 eller 15) som motsvarar en specifik dimension (i mm eller tum samt i mm² eller kcmil). Inom det här systemet med ökande nummer minskar ledningsstorlek.
Till exempel: 1 AWG = 42.40 mm², a 28 AWG = 0.32 mm².

Bild 1. Ungefärligt förhållande (i lämplig skala) av olika ledningsstorlekar i AWG-systemet

AWG-systemet har utvecklats i början av 1800-talet. Sin slutliga version utvecklades 1957 av Joseph Rogers Brown för Browne & Sharpe - en tillverkare av mätinstrument. AWG kallas även för Brown and Sharpe wire gauge (B&S).

Den omvända ordningen av AWG beror på den trådtillverkningsprocess som användes vid den tidpunkt då systemet har utvecklats. Först motsvarade AWG antalet dragningsoperationer genom dragjärn. Ett ämne med en 160 kcmil tvärsnittsarea kräver 20 dragningsoperationer genom dragjärn med successivt mindre öppningar för att nå önskad storlek - en tråd med en tvärsnittsarea av 1,02 kcmil (20 AWG). Storlekar under ett (0 [1/0], 00 [2/0], 000 [3/0] och 0000 [4/0]) har införts vid ett senare tillfälle och trådarna med motsvarande dimensioner tillverkades från ämnen, kompakter eller gjutstänger med tvärsnittsarea över 106 kcmil.

Bild 2. Förändringar i AWG-nummer efter en enda dragning av tråden genom varje dragjärn: (a) intern tråd, (b) till (d) stänger med följande AWG-storlekar. Till exempel: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG

Det finns 44 AWG-storlekar: från nr 0000 [4/0] motsvarande den största tråddiametern till nr 40 motsvarande den minsta tråddiametern. Med ökning av mätnummer minskas tvärsnittsarean med ca. 20,5% (diameter med ca. 10,25%). Det beror på att dragjärn som används av Brown & Sharpe tillåts att minska tråddiametern med exakt 10,25%.

Det leder till följande:
– när tvärsnittet fördubblas minskar AWG-nummer med 3, t.ex. två nr. 12 AWG har samma tvärsnittsarea som en enda nr. 9 AWG-tråd;
– när en tråds diameter fördubblas minskar AWG-nummer med 6, t.ex. nr. 9 AWG-kabel är ungefär dubbelt så stor som nr. 15 AWG-ledning;
– när en tråds diameter är tredubblad minskar AWG-nummer med 10;
– när en tråds diameter ökas femfaldigt minskar AWG-nummer med 14;
– när en tråds diameter ökar tiofaldigt, minskar AWG-nummer med 20.

Trådmaterialens fysiska egenskaper ställer också vissa regler. Aluminium har en konduktivitet på ca. 61% koppar. Aluminiumledningar har samma resistens som ledningar av koppar om man väljer kopparledning med AWG nummer mindre med 2 storlekar.

En exakt tråddiameter (i mm) för en specifik AWG-storlek kan uttryckas enligt följande:

och

eller i tum:

och

där:
d – diameter,
n – AWG nummer.

Förteckning över dimensioner och grundläggande fysiska egenskaper finns i tabell nr 1.

Tab. 1. American Wire Gauge (AWG) – dimensioner, resistanser och maximal märkström (DC) och en maximal frekvens vid vilken hudeffekten inte uppstår (AC). Alla paramterar anges för kopparledningar i temperatur 25°C

Diametrar av solida trådar och strängade trådar med samma AWG-storlek är olika. Orsaken är att diameter/tvärsnittsarean bestämmer AWG-trådens storlek. Tvärsnittsarea/diameter av den strängade tråden innefattar trådar och gap mellan trådarna. Dessa gap beror på trådpackning i en cirkelplan. AWG-nummer av en strängad tråd anger summan av de enskilda trådarnas tvärsnittsarea och inte tvärsnittsarean hos den strängade tråden som helhet.

I tabell nr 2 visas parametrar av en enkel tråd och en trådad tråd. Konstruktion, ytterdiameter och tvärsnittsarea (helhet, inte summa av beståndsdelar - utan isolering) och trådmotstånd (i Ω/km) jämförs.

Tab. 2. Jämförelse av grundläggande parametrar för solida trådar och strängade trådar (n - antal trådar som finns i ledningen)

Tabellen visar en lista över AWG-storlekar från 4/0 [nr. 0000] till nr 2 och på följande jämna AWG storlekar upp till nr 36. Ledningar med AWG-storlek över 36 är inte tillgängliga som strängade ledningar, eftersom den nödvändiga tråddiametern måste vara extremt liten.

AWG uppstod och användes först i USA. Det används nu allmänt över hela världen och ersätter andra system och standarder. Det har tävlat med ett brittiskt Birmingham Wire Gauge (BWG) system. I slutet av 1800-talet efter att ha lite modifierats har BWG ersatts av Standard Wire Gauge (SWG), som nu används i stor utsträckning i Storbritannien. SWG är känd också som Imperial Wire Gauge eller British Standard Gauge. SWG-mätanordningar ser nästan ut som för AWG, men storlekarna motsvarar olika tråddimensioner.

Bild 3. Jämförelse av mätanordningar för AWG system (till vänster) med SWG system (till höger). Storlek 14 AWG ≈ 16 SWG

Bilden 3 visar nr 14 AWG som är nästan lika med nr 16 SWG.

Huvudskillnaden mellan AWG och SWG är trådens material. Det amerikanska systemet har utvecklats för att mäta solida och strängade trådar av metaller oc icke-järnlegeringar (icke-magnetiska) - huvudsakligen koppar, men även aluminium eller silver. Den brittiska standarden har utvecklats för att standardisera storleken av järntrådar. Dessutom finns det 44 grundläggande AWG-storlekar och 57 SWG-storlekar.

Standard Wire Gauge har gradvis dragits tillbaka och ersatt av BS 6722:1986.

AWG används ofta vid tillverkning av olika trådtyper i länder som använder det imperiala mätsystemet. I länder som använder det metriska systemet används både BS 6722:1986 och AWG beroende på tillämpningen av den tillverkade ledningen.

Bild 4. Exempel på ledningar beskrivna enligt AWG och BS 6722:1986 (a) HDMI, (b) USB, (c) 5 V och 12 V ledningar från nätadapter till PC, (d) elkabel med IEC-C5-kontakter

De tekniska specifikationerna som ingår i standarderna för dataöverförings- eller strömförsörjningsgränssnitt innehåller strikta riktlinjer för tillverkning av kompatibla ledningar. Med tanke på att en majoritet av ny teknik fortfarande utvecklas i USA (eller i nära samarbete med amerikanska företag), tillverkas de trådar som används i elektroniska enheter huvudsakligen enligt AWG-system.

Datanätverk använder UTP och FTP ledningar , med en enda tråddiameter mellan nr 22 AWG och 24 AWG. För korta sektioner kan patchkablar med nr 26 AWG användas.

För HDMI – HDMI Working Group gränssnitt (standardutvecklare) rekommenderar att ledningar Standard HDMI Cable tillverkas av trådar med nr 28 AWG medan High Speed HDMI Cable av 24 AWG. Riktlinjerna är inte angivna för Premium High Speed HDMI Cable.

I praktiken beror AWG-storleken på kabellängden:
– upp till 3 m rekommenderas 30–28 AWG,
– mellan 3 m och 10 m – 28–26 AWG,
– över 10 m – ledningar med nr 26 AWG eller lägre.

Vid anslutning av enheter som överför en hög volym data (till exempel BluRay 3D eller avancerade grafikkort) till mottagare med 4K eller högre upplösning rekommenderas att använda de kortaste ledningarna med lägsta AWG-nummer.

För USB-standard tillverkas två ledinngstyper:
- för dataöverföring mellan externa enheter (digitalkameror, lagringsenheter med extern strömförsörjning osv.) och datorn - ledningar med enstorlektrådar, vanligen nr 28 AWG;
- för strömförsörjning - dubbel AWG-storlek markering (se bild 4b) - separat för D- och D+ (nr 28 AWG) och för strömförsörjning och GND - vanligtvis nr 24 AWG.

Enligt standardspecifikationen bör strömförsörjningen från USB ha en spänning på 5 V med ± 5% (0,25 V) tolerans. USB-tdrivna enheter (tangentbord, bärbara hårddiskar, internetkameror osv.) ska fungera korrekt vid spänningsfall mellan 0,55 V och 4,45 V (för USB 2.0) eller mellan 0,6 V och 4,4 V (för USB 3.0).

Följande tabeller (tabell 3a-3d) visar 5V spänningsfall beroende på tråddiameter och ledningslängd. Tabellerna nedan visar strömmar för de mest populära USB-laddare för mobila och bärbara enheter: tabell 3a - äldre telefoner; tabell 3b, tabell 3c och tabell 3d - smartphones, surfplattor osv.

Tab. 3a. Strömförsörjning – 500 mA

Tab. 3b. Strömförsörjning – 1000 mA

Tab. 3c. Strömförsörjning – 2000 mA

Tab. 3d. Strömförsörjning – 2400 mA

Färger innebär spänningsförluster: 

Värden ovanför beräknades utifrån Ohms lag med hänsyn till motståndet av kopparledningar och USB-anslutningar (ca 30 mΩ).

Kombinationer av AWG-storlek och ledningslängd, som överensstämmer med spänningsstandardspecifikationen vid strömledningsutgången, är markerade som gröna.

Kombinationer av AWG-storlek och ledningslängd för laddning av en smartphone är markerade som gula (gul/röd för USB 3.0). Spänningen sjunker under den spänning som anges i USB-specifikationen för laddningsenheter (för laddare) och hålls inom gränserna som krävs för laddade enheter (t.ex. surfplatta).

Ledningarna som inte ska användas för att ladda USB-enheter med en specifik laddare är markerade som röda.

Man ska lägga märke till att ledningar med högre AWG-storlek som är gjorda av högkvalitativa material (icke-dopat, icke-förorenat koppar) och med bättre anslutningar kommer att generera lägre förluster än de med tjockare trådar och dopade t.ex. med aluminium.

Elektriska kablar som har använts i Europa under många år tillverkas enligt metriska standarden BS 6722:1986. Ledningar med 1,5 mm² och 2,5 mm² tvärsnitt med tillåten belastning på 10 A och 16 A används mest inom byggbranschen. I de länder som använder AWG-systemet är nr 14 AWG (2,08 mm²) och nr 12 AWG (3,31 mm²) med en maximal belastning på 15 A och 20 A dolda i väggarna.