TopTechnický slovníkHodnota AWG

Hodnota AWG

AWG (American Wire Gauge) – americký štandardizovaný systém mier usporadúvajúci veľkosti priemerov alebo polí priečneho rezu káblov.

 

Hodnota AWG sa vyjadruje v celých číslach (napr. 1, 2 alebo 15), ktorým zodpovedajú konkrétne rozmery (uvádzané v mm alebo v palcoch a v mm2 alebo kcmil). V tomto systéme spoločne s rastom číslovania klesá fyzická veľkosť kábla.
Napríklad: 1 AWG = 42.40 mm2, a 28 AWG = 0.32 mm2.

 

Obr. 1. Približné pomery (v zodpovedajúcom meradle) niekoľkých veľkostí káblov v systéme AWG

 

Systém mier AWG vznikol v prvej polovici 19. storočia. Súčasný tvar mu v roku 1957 dal Joseph Rogers Brown – pre potreby továrne Brown & Sharpe vyrábajúcej meracie nástroje. Od nej pochádza druhý názov, pod ktorým je známy, teda Brown and Sharpe wire gauge (B&S).

Príčinou „opačného” poradia v AWG je priebeh procesu vzniku drôtov s daným priemerom v dobe tvorby tohto systému. Pôvodne číslo AWG zodpovedalo počtu pretiahnutí drôtom prevlečením. Začínajúc s valcovaným drôtom s plochou prierezu 106 kcmil bolo potrebné previesť 20 ťažení cez prevlečenie s čím ďalej tým menšou veľkosťou otvoru, aby bol koncovým produktom drôt s prierezom 1,02 kcmil (20 AWG). Veľkosti pod jednotkou (0 [1/0], 00 [2/0], 000 [3/0] i 0000 [4/0]) boli do tohto systému pridané o niečo neskôr a drôty s im zodpovedajúcimi veľkosťami vznikli z valcovaných drôtov, vytlačovaných drôtov alebo z tyčí zo stáleho odliatku s veľkosťami väčšími než 106 kcmil plochy priečneho rezu.

 

Obr. 2. Zmeny veľkosti AWG o 1 po priechode drôtu každým z prevlečení: (a) pôvodná tyč, (b) až (d) tyče s ďalšími veľkosťami AWG. Napríklad: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG

 

Do systému mier AWG bolo zahrnutých 44 veľkostí: od 0000 [4/0], kde je priemer kábla najväčší, po 40 – s najmenším priemerom. Spoločne s rastom číslovania klesá pole povrchu prierezu; zakaždým o asi 20,5 % (priemer o asi 10,25 %). Vyplýva to zo skutočnosti, že prevlečenia používané v továrni Brown & Sharpe umožňovali redukciu priemeru drôtu zakaždým práve o 10,25 %.

Z vyššie uvedenej skutočnosti vyplývajú nasledujúce závislosti:
– pole povrchu rezu dvojnásobne narastá pri poklese čísla AWG o 3 pozície, napr. 2 káble 12 AWG majú rovnakú plochu rezu ako 9 AWG;
– priemer kábla narastá dvojnásobne s poklesom čísla AWG o 6, napr. 9 AWG má dvakrát väčší priemer než 15 AWG;
– trojnásobný nárast priemeru pri poklese čísla AWG o 10;
– päťnásobný nárast priemeru pri poklese čísla AWG o 14;
– desaťnásobný nárast priemeru pri poklese čísla AWG o 20.

Navyše isté závislosti vyplývajú aj z fyzikálnych vlastností materiálov, z ktorých sú káble vyrobené. Hliník má konduktivitu v ráde 61 % konduktivity medi. Hliníkové káble majú rovnaký odpor ako káble vyrobené z medi, pokiaľ vyberieme medený kábel s číslom AWG menším o 2 veľkosti.

 

Presný priemer kábla (v mm) so zadaným AWG možno vypočítať s pomocou nižšie uvedených vzorcov:

 

a

 

alebo v palcoch:

 

a

 

kde:
d – priemer,
n – číslo AWG.

 

Prehľad rozmerov a základných fyzických vlastností obsahuje tabuľka č. 1.

 

Tab. 1. American Wire Gauge (AWG) – prehľad veľkostí, odporov a maximálnej zaťažiteľnosti (pre jednosmerný prúd) a maximálnu frekvenciu, u ktorej sa nevyskytuje skin efekt (pre striedavý prúd). Všetky parametre sú uvedené pre medené káble pri teplote 25°C.

 

AWG Priemer Plocha prierezu Odpor Maximálna zaťažiteľnosť ako: Maximálna frekvencia pre hĺbku prieniku = 100 % plochy
mm palec mm² kcmil Ω/km Ω/kft uzemnenie [A] napájanie [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

Priemer kábla a lanka s rovnakým AWG sú rôzne. Je to spôsobené tým, že priemer/pole prierezu determinuje číslo AWG drôtu. Prierez/priemer lanka sa skladá ako z jednotlivých vodičov, tak i prázdneho priestoru medzi nimi. Tieto „diery“ záležia na spôsobe balenia vodičov na pláne kruhu. Číslo AWG lanka neurčuje pole prierezu celku, ale súčet polí prierezu jednotlivých vodičov najbližší tomuto číslu.

V tabuľke č. 2 sa nachádza prehľad parametrov kábla zloženého z jedného drôtu a vodičov v podobe laniek. Bola porovnaná stavba, vonkajší priemer a pole povrchu priečneho rezu (celku, nie súčtu súčastí – merané bez izolácie) a odpor kábla (vyjadrený v Ω/km).

 

Tab. 2. Porovnanie základných parametrov káblov v podobe drôtu a laniek (n – počet vodičov tvoriacich daný kábel)

 

AWG Stavba kábla Priemer Plocha prierezu Odpor
n/AWG n x mm mm mm² Ω/km
0000
[4/0]
Samostatný vodič 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]
Samostatný vodič 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]
Samostatný vodič 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]
Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 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 Samostatný vodič 0.160 0.020 856.0
7/42 7 x 0.064 0.192 0.022 777.0
36 Samostatný vodič 0.127 0.013 1362.0
7/44 7 x 0.050 0.152 0.014 1271.0

Tabuľka obsahuje prehľad ďalších čísel AWG od 4/0 [0000] do 2 a ďalšie, parné položky do 36 vrátane. Káble s číslovaním AWG väčším než 36 sa v podobe laniek nevyrábajú z dôvodu príliš malých priemerov vodičov, ktoré by mali také lanko tvoriť.

 

AWG vznikol a bol pôvodne používaný v Spojených štátoch. V súčasnosti ale získal na význame v svetovom meradle, vytlačuje iné systémy a štandardy. Historickou konkurenciou pre neho bol britský systém Birmingham Wire Gauge (BWG). Po drobných úpravách sa na konci 19. storočia BWG zmenil na Standard Wire Gauge (SWG), ktorý sa stal platným štandardom v Spojenom kráľovstve. SWG je známy tiež pod názvom Imperial Wire Gauge alebo British Standard Gauge. Napriek tomu, že meracie prístroje pre SWG vyzerajú skoro rovnako ako pre AWG, líšia sa jednotlivé čísla z týchto systémov rozmermi.

 

Obr. 3. Porovnanie meracích prístrojov pre systém AWG (vľavo) so štandardom SWG (vpravo). Veľkosť 14 AWG ≈ 16 SWG

 

Ako je vidieť na obrázku 3 veľkosť 14 v AWG je takmer identická s veľkosťou 16 v SWG.

Základný rozdiel medzi AWG a SWG sa ale vzťahuje k materiálu, z ktorého by mal byť vyrobený meraný kábel. Americký systém bol vytvorený na meranie drôtov a laniek z kovov a neželezných (nemagnetických) zliatin – predovšetkým z medi, ale tiež napr. z hliníka alebo zo striebra. Britský systém vznikol s ohľadom na zjednotenie veľkostí drôtov zo železa. Navyše systém AWG určuje 44 základných veľkostí, štandard SWG počíta s 57 týmito veľkosťami.

V súčasnosti Standard Wire Gauge stratil na význame a bol nahradený štandardom BS 6722:1986.

 

V krajinách používajúci imperiálny merný systém AWG sa všeobecne používa pri výrobe káblov všetkého druhu. Tam, kde sa používa metrický systém, sa v súčasnosti využíva ako štandard BS 6722:1986, tak i systém AWG – záleží to na určení kábla.

 

Obr. 4. Príklady káblov popísaných podľa systému AWG a štandardu BS 6722:1986: (a) HDMI, (b) USB, (c) káble 5 V a 12 V z adaptéru do stolného počítača, (d) elektrický kábel s konektormi IEC-C5

 

V technických špecifikáciách štandardov týkajúcich sa rozhrania na prenos dát alebo napájania sú uvedené presné pokyny ohľadom výroby s nimi spolupracujúcich káblov. Pokiaľ zohľadníme, že väčšina nových technológií sa vyvíja v USA (alebo v úzkej spolupráci s tamojšími firmami), sú káble používané v elektronike vyrábané prevažne podľa systému AWG.

V počítačových sieťach sa používajú káble UTP a FTP, ktorých priemer jednotlivého vodiča nemôže byť väčší než 22 AWG a menší než 24 AWG. V prípade krátkych úsekov sa pripúšťa používanie patchcordov s veľkosťou vodiča 26 AWG.

V prípade rozhrania HDMI – HDMI Working Group (autor štandardu) sa odporúča, aby káble Standard HDMI Cable boli vyrobené z vodičov s veľkosťou 28 AWG, a High Speed HDMI Cable z 24 AWG. Takéto pokyny neboli uvedené vo vzťahu k Premium High Speed HDMI Cable.

V praxi ale veľkosť AWG závisí na dĺžke kábla:
– v rozsahu do 3 m sa odporúča používanie 30 – 28 AWG,
– medzi 3 m a 10 m – 28 – 26 AWG,
– nad 10 m – káblami s číslom 26 AWG alebo nižším.

 

Navyše pri spájaní zariadení prenášajúcich veľké množstvo dát (napr. BluRay 3D alebo grafické karty s vysokým výkonom) s prijímačmi pracujúcimi v rozlíšení 4K alebo vyššom sa odporúča používanie čo najkratších káblov s čo najnižším číslom AWG.

 

V prípade štandardu USB sa vyrábajú dva typy káblov:
– slúžiace na prenos dát medzi periférnymi zariadeniami (fotoaparáty, veľkokapacitné pamäťové zariadenia s autonómnym napájaním a pod.) a napr. počítačom – káble tohto typu majú všetky vodiče v jednej veľkosti, prevažne 28 AWG;
– napájajúce pripojené zariadenie – majú dvojité označenie AWG (ako na obr. 4b) – samostatne pre vodičov D- a D+ (28 AWG) a samostatne pre napájanie a GND – obvykle 24 AWG.

 

V súlade so špecifikáciou štandardu by napájanie z portu USB malo mať hodnotu napätia rovnú 5 V s toleranciou ±5 % (0.25 V). Zariadenia napájané z USB portu (klávesnica, prenosné disky, webkamery a pod.) by mali správne pracovať pri poklesoch napätia o 0.55 V po hodnotu 4.45 V (v prípade štandardu USB 2.0) alebo o 0.6 V po hodnotu 4.4 V (pre USB 3.0).

 

V nižšie umiestnených tabuľkách (tab. 3a–3d) je uvedené, o koľko klesne napätie 5 V v závislosti na priemere použitých vodičov a na dĺžke káblov. Bol vytvorený prehľad intenzity prúdu najobľúbenejších USB nabíjačiek pre mobilné/prenosné zariadenia: tab. 3a – staršie typy telefónov, tab. 3b, tab. 3c a tab. 3d – smartfóny, tablety a pod.

 

Tab. 3a. Napájanie – 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

Tab. 3b. Napájanie – 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

Tab. 3c. Napájanie – 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

Tab. 3d. Napájanie – 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

Farby označujú poklesy napájacieho napätia: 

Zelený – poklesy napájacieho napätia na 4,75 V
Žltý – v intervale 4.75 V až 4.45 V
Žlto-červený – v intervale 4.45 V až 4.4 V
Červená – pod 4.4 V

Vyššie uvedené prehľady boli vypočítané na základe Ohmovho zákona zohľadnením odporov medených káblov a USB konektorov (na úrovni 30 mΩ).

Na zeleno boli označené tiež kombinácie veľkostí AWG a dĺžky káblov, ktoré umožňujú získanie štandardu napätia na výstupe napájacieho kábla zhodného so špecifikáciou.

Žltou farbou (žlto-červenou pre USB 3.0) boli odlíšené kombinácie veľkostí AWG a dĺžok kábla umožňujúce nabíjať a nabiť napr. smartfón. Napätie klesá pod prípustný štandard USB pre nabíjacie zariadenia (pre nabíjačky), pohybuje sa ale v hraniciach požadovaných pre nabíjané zariadenia (napr. tablet).

Na červeno sú označené tie káble, ktoré by nemali byť používané na nabíjanie USB zariadenia danou nabíjačkou.

 

Nezabúdajte ale, že káble s vyšším číslom AWG, vyrobené z kvalitnejších materiálov (z medi bez prímesí, neznečistené) a s lepšími konektormi, budú generovať menšie straty než tie so silnými vodičmi, ale vyrobenými napr. s prímesou hliníka.

 

Elektrické káble, ktoré sa v Európe dávno používajú, sa vyrábajú podľa metrického štandardu BS 6722:1986. Napríklad v stavebníctve sa najčastejšie používajú káble s prierezom 1.5 mm2 a 2.5 mm2 s prípustnou (stavebnými predpismi) záťažou 10 A a 16 A. V krajinách používajúcich systém AWG sa do steny umiestňujú káble s veľkosťou 14 AWG (2.08 mm2) a 12 AWG (3.31 mm2) s maximálnou záťažou 15 A a 20 A.