AWG vērtība

AWG (American Wire Gauge) – Amerikas vadu izmēra sistēma pielāgo vadu šķērsgriezuma parametrus vai šķērsgriezuma laukumu.

AWG vērtība tiek izteikta veselos skaitļos (piem. 1, 2 vai 15), kuriem atbilst konkrēti izmēri (norādīti mm vai collās un mm² vai kcmil). Līdz ar numerācijas pieaugumu šajā sistēmā, samazinās vada fiziskais izmērs.
Piemēram: 1 AWG = 42.40 mm², a 28 AWG = 0.32 mm².

Zīm. 1. Aptuvenā attiecība (attiecīgajā skalā) dažādiem vada izmēriem AWG sistēmā

AWG standarts tika izstrādāts 19. gadsimta pirmajā pusē. Galīgo variantu 1957. gadā attīstīja Džozefs Rodžers Brauns uzņēmuma Brown & Sharpe vajadzībām, kas nodarbojās ar mērinstrumentu ražošanu. Tādēļ AWG tiek dēvēts arī par Brown and Sharpe wire gauge (B&S).

AWG „apgrieztās” secības iemesls ir noteikta diametra vadu ražošanas process sistēmas izveides laikā. Sākotnēji AWG numurs atbilda vada vilkšanas skaitlim caur izvilkšanas štanci. Velmētu stiepli ar šķērsgriezuma laukumu 106 kcmil bija nepieciešamas 20 reizes izstumt cauri presformai ar arvien mazāku atvēruma izmēru, lai gala produkts būtu vads ar šķērsgriezumu 1,02 kcmil (20 AWG). Mazāki izmēri (0 [1/0], 00 [2/0], 000 [3/0] un 0000 [4/0]) sistēmā tika ieviesti vēlākā laikā, bet tiem atbilstoša izmēra vadi tika iegūti no velmētām stieplēm, spiedveidnēm vai stieņiem ar nepārtraukto liešanu un šķērsgriezuma laukumu lielāku par 106 kcmil.

Zīm. 2. AWG izmēra izmaiņas par 1 pēc katras vada iziešanas cauri izvilkšanas štancei: (a) sākotnējais vads, (b) līdz (d) vadi ar turpmākiem AWG izmēriem. Piemērs: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG

AWG mērīšanas sistēmā tika iekļauti 44 izmēri: no 0000 [4/0], kas atbilst vislielākajam vada diametram, līdz 40 – vismazākais diametrs. Līdz ar numerācijas pieaugumu samazinās šķērsgriezuma laukums; katru reizi par aptuveni 20.5% (diametrs par aptuveni 10.25%). Tas izriet no tā, ka Brown & Sharpe ražošanas procesā izmantotā izvilkšanas štance katru reizi ļāva samazināt vada diametru par 10.25%.

No augstāk minētā izriet sekojošais:
– šķērsgriezuma laukums pieaug divas reizes, samazinoties AWG izmēram par 3 pozīcijām, piem. 2 vadiem 12 AWG ir tāds pats šķērsgriezuma laukums kā 9 AWG;
– vada diametrs pieaug divas reizes, AWG samazinoties par 6, piem. 9 AWG ir 2 reizes lielāks diametrs, nekā 15 AWG;
– trīs reizes lielāks diametra pieaugums, AWG numuram samazinoties par 10;
– piecas reizes lielāks diametra pieaugums, AWG numuram samazinoties par 14;
– desmit reizes lielāks diametra pieaugums, AWG izmēram samazinoties par 20.

Turklāt, arī no vadu izgatavošanas materiālu fizikālajām īpašībām izriet dažādi noteikumi. Alumīnija īpatvadītspēja ir aptuveni 61% no vara īpatvadītspējas. Alumīnija vadu pretestība ir tāda pati kā vara vadiem, ja tiek atlasīts vara vads ar AWG numuru mazāku par 2 izmēriem.

Precīzu vada diametru (mm) ar specifisku AWG numuru iespējams aprēķināt pēc parauga:

un

vai collās:

un

kur:
d – diametrs,
n – AWG numurs.

1. tabulā apkopoti vadu izmēri un fizikālās pamatīpašības

Tab. 1. American Wire Gauge (AWG) – apkopoti izmēri, pretestība un maksimālā jauda (līdzstrāvas), kā arī maksimālā frekvence pie kuras neparādās virsmas efekts (maiņstrāvas). Visi parametri norādīti vara vadiem 25°C temperatūrā

Vienāda AWG izmēra vienstieples un daudzstiepļu vada diametrs ir atšķirīgs, jo diametru/šķērsgriezuma laukumu nosaka vada AWG numurs. Stieples diametru/šķērsgriezumu ietekmē gan atsevišķi vijumi, gan tukši laukumi starp tiem. Šie „tukšumi” ir atkarīgi no dzīslu izvietojuma uz stiepļu vijuma. Stieples AWG numurs nosaka nevis visu šķērsgriezuma laukumu, bet atsevišķu dzīslu šķērsgriezuma laukumu summu, kas atrodas vistuvāk šim numuram.

Tabulā Nr. 2 parādīti vienstieples vada un daudzstiepļu vada parametri. Tiek salīdzināta uzbūve, ārējais diametrs, šķērsgriezuma laukums (ieskaitot tukšos laukumus starp vadiem – bez izolācijas) un vada pretestība (aprēķināta Ω/km).

Tabula Nr. 2. Vienstiepļu un daudzstiepļu vada pamatparametru salīdzinājums (n – stiepļu daudzums)

Tabulā parādīts saraksts ar AWG izmēriem no 4/0 [0000] līdz 2, un pāra pozīcijas līdz 36 ieskaitot. Vadi ar AWG izmēru lielāku par 36 netiek ražoti stiepļu vijuma veidā, ņemot vērā pārāk mazo stiepļu diametru.

AWG izmērs tika attīstīts un sākotnēji izmantots ASV. Uz doto brīdi tas tiek plaši pielietots visas pasaules mērogā, sniedzot atbalstu citām sistēmām un standartiem. Vēsturiski tā lielākais konkurents bija britu mēru sistēma Birmingham Wire Gauge (BWG). Pēc nelielām modifikācijām 19. gadsimta beigās, BWG tika pārveidots par Standard Wire Gauge (SWG), kas kļuva par noteicošo standartu Apvienotajā Karalistē. SWG ir pazīstams arī ar nosaukumu Imperial Wire Gauge vai British Standard Gauge. Neskatoties uz to, ka SWG mērierīces izskatās gandrīz identiski ar AWG, atsevišķi šo mērsistēmu numuri atšķiras ar izmēriem.

Zīm. 3. AWG sistēmas mērierīču salīdzinājums (no kreisās) ar SWG standartu (no labās). Izmērs 14 AWG ≈ 16 SWG

Kā redzams 3 zīmējumā, AWG 14. izmērs ir gandrīz vienāds ar SWG 16. izmēru.

Galvenā atšķirība starp AWG un SWG slēpjas materiālā no kāda ir izgatavots mērāmais vads. Amerikas sistēma tikusi izstrādāta metāla un nedzelzs sakausējuma (nemagnētisko) vienstieples un daudzstiepļu vadu mērīšanai – galvenokārt no vara, bet arī no alumīnija vai sudraba. Britu standarts ticis izstrādāts ar domu par dzelzs vadu izmēru standartizāciju. AWG sistēma nosaka 44 pamatizmērus, bet SWG standarts paredz 57 izmērus.

Uz doto brīdi Standard Wire Gauge ir zaudējis savu nozīmi un ticis aizstāts ar standartu BS 6722:1986.

Valstīs, kas izmanto britu mēru sistēmu, AWG pielieto visa veida vadu ražošanā. Tur, kur izmanto metrisko sistēmu, tiek pielietotas gan standarts BS 6722:1986, gan sistēma AWG – atkarībā no vada pielietojuma.

Zīm. 4. Vadu piemēri, kas tiek ražoti pēc AWG sistēmas un standarta BS 6722:1986: (a) HDMI, (b) USB, (c) vadi 5 V un 12 V ar barošanu no stacionārā datora, (d) spēka kabelis ar IEC-C5 savienotājiem

Interfeisa standartu tehniskajās specifikācijās datu pārraidei vai barošanai tiek noteikti stingri norādījumi attiecībā uz saderīgajiem vadiem. Ņemot vērā, ka lielākā daļa jaunāko tehnoloģiju tiek attīstītas ASV (vai ciešā sadarbībā ar ASV uzņēmumiem), elektronikā izmantojamie vadi pārsvarā tiek ražoti, vadoties pēc AWG sistēmas.

Datora tīklos tiek izmantoti UTP un FTP vadi, kuros atsevišķas dzīslas diametrs nedrīkst būt lielāks par 22 AWG un mazāks par 24 AWG. Īsiem posmiem pieļaujama slēgauklas izmantošana ar dzīslas izmēru 26 AWG.

Interfeisam HDMI – HDMI Working Group (standarta attīstītājs) ieteicams, lai vadi Standard HDMI Cable būtu izgatavoti no 28 AWG izmēra dzīslām, bet High Speed HDMI Cable no 24 AWG. Šādi norādījumi nav sniegti attiecībā uz Premium High Speed HDMI Cable.

Praksē AWG izmērs tomēr ir atkarīgs no vada garuma:
– vadiem līdz 3 m ieteicams izmantot 30–28 AWG,
– starp 3 m un 10 m – 28–26 AWG,
– virs 10 m – izmēru 26 AWG vai mazāku.

Savienojot ierīces, kas pārsūta lielu datu apjomu (piem. BluRay 3D vai jaudīgas grafikas kartes), ar uztvērējiem, kas darbojas ar 4K vai lielāku izšķirtspēju, ieteicams izmantot pēc iespējas īsākus vadus ar zemāko AWG numuru.

USB standartam tiek izgatavoti divu veidu vadi:
– datu pārraidei starp ārējo ierīci (fotoaparāti, atmiņas ierīces ar ārējo barošanu u.tml.) un, piemēram, datoru – šī tipa vadiem visas dzīslas ir viena izmēra, pārsvarā 28 AWG;
– pievienotajai barošanas ierīcei – divkāršs AWG apzīmējums (kā zīm. 4b) – atsevišķi dzīslām D- un D+ (28 AWG) un atsevišķi energoapgādei un GND – parasti 24 AWG.

Saskaņā ar standarta specifikāciju, barošanas spriegumam no USB pieslēgvietas jābūt 5 V, ar ±5% (0.25 V) pielaidi. Ierīcēm, kas tiek apgādātas no USB pieslēgvietas (tastatūras, pārnēsājamie diski, interneta kameras u.tml.) sprieguma krituma gadījumā no 0.55 V līdz 4.45 V (USB 2.0 standarta gadījumā) vai no 0.6 V līdz 4.4 V (USB 3.0).

Tabulās zemāk (tab. 3a–3d) parādīts 5 V spiediena kritums, atkarībā no pielietoto dzīslu diametra un vadu garuma. Parādīta mobilo/pārnēsājamo ierīču populārāko USB lādētāju strāvas intensitāte: tab. 3a – vecāki telefoni, tab. 3b, tab. 3c i tab. 3d – viedtālruņi, planšetdatori u.tml.

Tab. 3a. Barošana – 500 mA

Tab. 3b. Barošana – 1000 mA

Tab. 3c. Barošana – 2000 mA

Tab. 3d. Barošana – 2400 mA

Krāsas apzīmē barošanas sprieguma kritumu: 

Vērtība tikusi aprēķināta, pamatojoties uz Oma likumu, ievērojot vara vadu un USB savienotāju pretestību (aptuveni 30 mΩ).

Ar zaļo krāsu apzīmēta tāda AWG izmēru un vadu garuma kombinācija, kas barošanas vada izejā ļauj iegūt specifikācijai atbilstošu sprieguma standartu.

Ar dzelteno krāsu (dzeltena-sarkana USB 3.0) izcelta AWG izmēru un vadu garuma kombinācija, kas ļauj lādēt un uzlādēt, piemēram, viedtālruni. Sprieguma kritums ir zemāks par USB standarta pieļauto, kāds noteikts uzlādes ierīcēm (lādētājam), tomēr ietilpst robežās, kādas nepieciešamas uzlādējamai ierīcei (piem. planšetdators).

Ar sarkano krāsu apzīmēti tie vadi, kurus nevajadzētu izmantot USB ierīču uzlādēšanai ar lādētāju.

Jāatceras, ka vadi ar lielāku AWG numuru, kas izgatavoti no augstākas kvalitātes materiāla (no neleģēta un attīrīta vara) un ar labākiem savienotājiem, ģenerēs mazākus zudumus, nekā biezāku dzīslu vadi, kas izgatavoti, piem. no alumīnija piejaukuma.

Eiropā izsenis izmantojamie elektrības vadi tiek izgatavoti, balstoties uz metrisko standartu BS 6722:1986. Piemēram, būvniecībā visbiežāk tiek izmantoti vadi ar šķērsgriezumu 1.5 mm² un 2.5 mm² un pieļaujamo (būvnoteikumi) slodzi 10 A un 16 A. Valstīs, kas izmanto AWG sistēmu, sienās tiek ievietoti 14 AWG (2.08 mm²) un 12 AWG (3.31 mm²) izmēra vadi ar maksimālo slodzi 15 A un 20 A.