AWG

Az AWG (amerikai huzalmérték) egy amerikai szabványosított rendszer a vezetékek átmérőjének vagy keresztmetszeteinek meghatározására.

Az AWG kifejezést egész számként (például 1, 2 vagy 15) fejezzük ki, amely egy adott átmérőnek felel meg (mm, hüvelyk, mm² vagy kcmil). A rendszerben minél nagyobb egy érték, annál kisebb huzalméretet jelöl.
Példa: 1 AWG = 42.40 mm², míg 28 AWG = 0.32 mm².

1. ábra: Az AWG szabvány szerinti különböző huzalméretek hozzávetőleges aránya (egy megfelelő skálán)

Az AWG szabványt a 19. század elején fejlesztették ki, végső változatát 1957-ben Joseph Rogers Brown készítette a Browne & Sharpe mérőműszer gyártó számára. Az AWG-t Brown and Sharpe huzalmértéknek is nevezik (B&S).

Az AWG fordított aránya a rendszer kifejlesztésekor alkalmazott drótgyártási folyamatnak köszönhető. Az AWG eredetileg azt jelentette, hogy hányszor kellett a huzalt áthúzni a húzólapon. Egy 160 kcmil keresztmetszet területű hengert 20-szor kellett áthúzni az egyre kisebb átmérőjű húzólapon, hogy elérje a kívánt méretet - 1,02 kcmil (20 AWG) keresztmetszetű huzalt. Az egynél kisebb méreteket (0 [1/0], 00 [2/0], 000 [3/0] és 0000 [4/0]) egy későbbi időpontban vezették be, és az ennek megfelelő méretekkel rendelkező huzalokat 106 kcmil-nél nagyobb keresztmetszetű hengerekből, öntött vagy préselt rudakból gyártották .

2. ábra. A huzal méretének változása minden egyes áthúzás után a húzólapon: (a) kezdeti huzal, (b) - (d) a következő méretek. Példa: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG

Az AWG rendszerben 44 huzalméret van: a 0000 [4/0] a legnagyobb átmérőt jelenti, a 40 a legkisebb méretet jeenti . Minden egymást követő mérettel kb. 20,5%-kal csökken a keresztmetszet területe (az átmérő kb. 10,25%-kal). Ez azért van, mert a Brown & Sharpe által használt húzólapok pontosan 10,25% -kal csökkentették a huzalátmérőt.

Ez a következő összefüggéseket eredményezi:
– 3 AWF csökkenés a keresztmetszet területének megduplázódásával jár, pl. két 12 AWG-s huzal keresztmetszetének területe ugyanolyan, mint a 9 AWG-s vezetéknek;
– 6 AWG csökkenés a kábel átmérőjének megduplázódásával jár, pl. a 9 AWG-s huzal átmérője kétszer akkora, mint a 15 AWG-s huzalnak;
– háromszoros átmérő méret 10 AWG csökkenéskor;
– ötszörös átmérő méret 14 AWG csökkenéskor;
– tízszeres átmérő méret 20 AWG csökkenéskor.

Továbbá a huzalok alapanyagainak fizikai tulajdonságai is befolyásolják az összefüggéseket. Az alumíniumhuzal vezetőképessége kb. 61%-a a rézének. Az alumínium huzalok ugyanolyan ellenállással rendelkeznek, mint a 2 AWG-nél kisebb méretű rézhuzal.

Az ismert AWG mérethez tartozó pontos vezetékátmérő (mm-ben) a következőképpen számolható ki:

és

vagy hüvelykben:

és

ahol:
d – átmérő,
n – AWG méret.

Az 1. táblázat mutatja a különböző huzalméreteket és alapvető fizikai tulajdonságaikat.

1. táblázat: American Wire Gauge (AWG) – méretek, ellenállások és a maximális terhelhetőség (DC) és a maximális frekvencia, amelyen a bőrhatás nem következik be (AC). A paraméterek rézhuzalra vonatkoznak, 25 ° C-os hőmérsékleten

A szilárd vezetékek és az azonos AWG méretű sodrott huzalok átmérője eltérő, mivel az átmérő/keresztmetszeti terület meghatározza az AWG értéket. A sodrott huzal keresztmetszetének területét/átmérőjét vezetékek és a köztük lévő hézagok is meghatározzák. A hézagok a huzal elrendezésétől függnek. A sodrott huzal AWG értékét az egyes huzalok keresztmetszeti területeinek összege adja meg, nem pedig a teljes sodrott huzal keresztmetszeti területe.

A 2. táblázat egy szilárd vezeték és egy sodrott vezeték paramétereit mutatja be. Összehasonlítottuk a szerkezetet, a külső átmérőt és a keresztmetszet területét (beleértve a huzalok közötti hézagokat a szigetelés nélkül) és a huzalellenállást (Ω/km).

2. táblázat. A szilárd vezeték és egy sodrott vezetékek alapvető paramétereinek összehasonlítása (n - a vezetékek száma)

A táblázat az AWG méretek listáját mutatja 4/0 [0000]-tól 2-ig és és az utánuk lévő páros értékeket 36-ig. A 36-nál nagyobb AWG méretű huzalok nem állnak rendelkezésre sodrott huzalként, mivel a szükséges huzalátmérők rendkívül kicsik lennének.

Az AWG-t az USA-ban fejlesztették ki és kezdetben ott is használták. Ma már világszerte széles körben elterjedt, helyettesítve más rendszereket és szabványokat. Egy ideig versenyben volt méh a brit Birmingham Wire Gauge (BWG) rendszer. 19. század végén a BWG-t felváltotta a Standard Wire Gauge (SWG), amely az Egyesült Királyság kötelező szabványává vált. Az SWG Imperial Wire Gauge vagy British Standard Gauge néven is ismert. Ugyan az SWG-mérők szinte ugyan úgy néznek ki, mint az AWG-mérők, de a méretek különböző huzalméreteknek felelnek meg.

3. ábra: AWG (bal) és SWG (jobb) huzalmértékek összehasonlítása. 14 AWG ≈ 16 SWG

Mint látható a 3. ábrán a 14 AWG nagyjából a 16 SWG értéknek felel meg.

A fő különbség az AWG és az SWG között a mérendő huzal anyagára vonatkozik. Az amerikai rendszert fémek és nemvasfémek (nem mágneses) ötvözeteiből - főleg rézből, de alumíniumból vagy ezüstből is - készült szilárd és sodrott huzalok mérésére fejlesztették ki. A brit szabványt a vasvezetékek méretének szabványosítására fejlesztették ki. továbbá az AWG 44 alapmértéket határoz meg, az SWG 57-et.

Jelenleg az SWG elvesztette jeletőségét és a BS 6722: 1986 szabvány váltotta fel.

Az AWG-t gyakran használják különböző huzaltípusok gyártásához a birodalom különböző országaiban is. A metrikus rendszert használó országokban mind a BS 6722: 1986, mind az AWG érvényesülhet - ez a gyártott huzal alkalmazásától függ.

4. ábra Az AWG és a BS 6722: 1986 szerint gyártott huzalok egy-egy példája: (a) HDMI, (b) USB, (c) 5 V és 12 V tápkábelek PC-hez, (d) az IEC-C5 tápkábel csatlakozó

Az adatátviteli vagy áramellátási interfészek szabványaiban szereplő műszaki előírások szigorú irányelveket tartalmaznak a kompatibilis kábelek gyártására. Figyelembe véve, hogy az új technológiák többségét az USÁ-ban fejlesztik ki (vagy szoros együttműködésben az amerikai vállalatokkal), az elektronikus eszközökben használt vezetékek elsősorban az AWG szabványok szerint készülnek.

A számítógépes hálózatok UTP és FTP kábeleket használnak, ahol a szálak átmérője nem haladhatja meg a 22 AWG-t és nem lehet kisebb, mint a 24 AWG. Rövid szakaszok esetén 26 AWG-s patchcord is használható.

HDMI – HDMI Working Group interfész esetén (a szabvány fejlesztője által) javasolt, hogy a Standard HDMI Cable 28 AWG szálakból készüljön, a High Speed HDMI Cable pedig 24 AWG szálakból álljon. Nincsenek ilyen irányelvek megadva a Premium High Speed HDMI Cable.

A gyakorlatban az AWG méret a kábel hosszától függ:
– 3 m hosszú kábelek esetén 30–28 AWG huzalmérték a javasolt,
– 3-10 m hosszú kábelek esetén 28-26 AWG-s huzalmérték a javasolt,
– 10 m-nél hosszabb kábelek esetén 26 AWG vagy kisebb huzalmérték a javasolt.

Ha nagy mennyiségű adatot (pl. BluRay 3D vagy high-end grafikus kártyát) továbbító eszközöket csatlakoztatnak 4K-s vagy annál nagyobb felbontással rendelkező vevőkhöz, akkor ajánlott a legrövidebb és legkisebb AWG méretű kábeleket használni.

USB szabvány esetén két kábel típus készül:
– a külső eszközök (digitális fényképezőgépek, külső tápegységek stb.) és a számítógép közötti adatátvitelre szolgáló kábelekben az összes szál ugyan olyan méretű, általában 28 AWG;
– áramellátásra szolgáló tápkábelek, melyeknek két külön AWG huzalmértéke van (lásd 4b. ábra) - külön D- és D + (28 AWG) szálak számára és külön a tápegység és a GND számára (általában 24 AWG).

A szabványspecifikáció szerint az USB portnak 5 V-os feszültséggel ± 5% (0.25 V) tűréssel kell rendelkeznie, amennyiben azt eszköztöltésre használják . Az USB-n keresztül energiát felvevő eszközöknek (billentyűzet, külső merevlemez, internetkamera stb.) akkor is jól megfelelően kell dolgoznia, ha a feszültség 0.55 V-os csökkenéssel 4.45 V-ra esik közötti feszültségesés (USB 2.0 esetén) vagy 0,6 V-os csökkenéssel 4,4 V-ra esik (USB 3.0 esetén).

A következő táblázatok (3a – 3d. Táblázat) 5V feszültségesést mutatnak a szál átmérőjétől és a vezetékhossztól függően. Az alábbi táblázatok a mobil és hordozható eszközök legnépszerűbb USB-töltőinek áramát mutatják: 3.a táblázat - régebbi telefonok; 3b. Táblázat, 3c. Táblázat és 3d. Táblázat - okostelefonok, táblagépek stb.

3a táblázat Áramellátás - 500 mA

3b táblázat Áramellátás - 1000 mA

3c táblázat Áramellátás - 2000 mA

3d táblázat Áramellátás - 2400 mA

A színek a tápfeszültség csökkenését jelzik: 

Az értékeket az Ohm törvénye alapján számítottuk ki, figyelembe véve a rézvezetők és az USB port kapcsolatok ellenállását (kb. 30 mΩ).

Zöld színnel jelöltük azokat az AWG huzalmérték és kábelhosszúság kombinációkat, amik lehetővé teszik a tápkábel kimenetén a szabványnak megfelelő feszültséget

A pl. okostelefonok töltését biztosító AWG méret és a kábelhossz kombinációját sárga színnel (USB 3.0 esetében sárga-piros színnel) jelöltük meg. Ugyan a töltőberendezések feszültsége az USB-specifikációjában megadott feszültség alá esik (töltő), de a feltöltött eszközök (pl. táblagép) által megkövetelt határokon belül marad.

Azokat a kábeleket, amelyeket nem szabadaz adott töltővel az USB eszközök töltésére használni, piros színnel jelöltük.

Érdemes megjegyezni, hogy a magasabb minőségű anyagból (nem adalékolt, nem szennyezett réz) és jobb csatlakozókkal rendelkező, nagyobb AWG számú kábelek kisebb veszteségeket eredményeznek, mint a vastagabb szálakkal, és pl. alumíniummal kevert kábelek.

Az Európában már évek óta használt elektromos kábeleket a BS 6722: 1986 szabvány szerint gyártják. Például az építőiparban leggyakrabban az 1.5 mm² és 2.5 mm² átmérőjű, (az építőipari előírásoknak megfelelően) 10 A és 16 A terhelésű kábeleket használnak. Az AWG rendszert használó országokban 14 AWG (2.08 mm²) és 12 AWG (3.31 mm ²) 15 A és 20 A maximális terheléssel bíró kábeleket helyeznek el a falakban.