TopТехнически речникСтойност AWG

Стойност AWG

AWG (American Wire Gauge) – е американска стандартизирана система за определяне на диаметрите или напречните сечения на проводниците.

 

Стойността AWG се изразява в цели числа (напр. 1, 2 или 15), на които отговарят специфичните размери (дадени в mm или инчове и в mm2 или kcmil). В тази система физическият размер на проводника намалява с увеличаване на номерацията.
Примерно: 1 AWG = 42.40 mm2, a 28 AWG = 0.32 mm2.

 

Фиг. 1. Приблизителни пропорции (в съответния мащаб) на няколко размера на проводници в стандарт AWG

 

Стандартът AWG е разработен през първата половина на ХIХ век. Окончателната му версия е разработена през 1957 г. от Джоузеф Роджърс Браун - за нуждите на фабриката Brown & Sharpe, произвеждаща измервателни инструменти. От него е взето и второто име, под което е известен, т.е. Brown & Sharpe wire gauge (B&S).

Причината за “обърнат” ред в AWG е ходът на процеса на образуване на тел с даден диаметър по време на образуването на тази система. Първоначално номерът AWG съответстваше на броя на стъпките на изтегляне на проводника през изтеглячни плочи. Започвайки от валцдрат с площ на напречното сечение от 106 kcmil, е необходимо да се направят 20 изтегляния чрез изтеглячните плочи с все по-малък размер на отвора, така че крайният продукт да бъде жица с напречно сечение 1,02 kcmil (20 AWG). Размерите под едно (0 [1/0], 00 [2/0], 000 [3/0] и 0000 [4/0]) се присъединиха към тази система малко по-късно а проводниците със съответните размери бяха произвеждани от валцдрат, пресовани пръти или пръти от непрекъснато леене с площ на напречното сечение над 106 kcmil.

 

Фиг. 2. Промени в размера AWG с 1 единица след изтегляне на проводника чрез всяка изтеглячна плоча: (a) първичен прът, (b) до (d) прътове с последващи размери AWG. Примерно: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG

 

В системата единици AWG са включени 44 размера: от 0000 [4/0], където диаметърът на проводника е най-голям, до 40 - най-малкият диаметър. С увеличаването на номерацията площта на напречното сечение намалява; всеки път с около 20,5% (диаметър с около 10,25%). Това се дължи на факта, че изтеглячните плочи, използвани във фабриката Brown & Sharpe, позволяват да се намали диаметърът на проводника всеки път точно с 10,25%.

От горепосочения факт произтичат следните зависимости:
– площта на напречното сечение се увеличава два пъти, докато номера на AWG намалява с 3 позиции, напр. 2 проводника 12 AWG имат еднаква площ на напречното сечение като 9 AWG;
– диаметърът на проводника се увеличава два пъти, като номерът на AWG намалява с 6, напр. 9 AWG има 2 пъти по-голям диаметър от 15 AWG;
– тройно увеличение на диаметъра, когато номерът на AWG пада с 10;
– петкратно увеличение на диаметъра с падане на AWG номера с 14;
– десетократно увеличение на диаметъра с падане на AWG номера с 20.

В допълнение, физическите свойства на материалите, от които са направени проводниците, също водят до някои зависимости. Алуминият има 61% проводимост на медта. Алуминиевите проводници имат същото съпротивление като тези от мед, ако изберем меден проводник с AWG номер по-малък с 2 размера.

 

Точният диаметър на проводника (в mm) със съответния AWG може да бъде изчислен чрез следните формули:

 

и

 

или в инчове:

 

и

 

където:
d – диаметър,
n - AWG номер.

 

Обобщение на размерите и основните физически свойства е дадено в таблица 1.

 

Таб. 1. American Wire Gauge (AWG) - обобщение на размери, съпротивление и максимален товар (за постоянен ток) и максимална честота, при която скин-ефектът (повърхностният ефект) не се проявява (за променлив ток). Всички параметри са дадени за медни проводници при температура 25°C

 

AWG Диаметър Площ на напречното сечение Съпротивление Максимален товар като: Максимална честота за дълбочина на проникване = 100% площ
mm инч mm² kcmil Ω/km Ω/kft заземяване [A] захранване [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

Диаметрите на проводник с единично твърдо жило и многожичен проводник със същия AWG са различни. Това се дължи на факта, че диаметърът/напречното сечение определя номера AWG на проводника. Напречното сечение/диаметърът на проводника се състои от отделни жички и празни пространства между тях. Тези “дупки” зависят от начина на подреждане на тези жички в плана на кръга. Номерът AWG на многожичен проводник определя не площта на цялото напречно сечение, а сумата от площта на напречното сечение на отделните жички най-близка до този номер.

В таблица 2 обобщава параметрите на проводник с единично твърдо жило и многожични проводници. Бяха сравнени структурата, външният диаметър и площта на напречното сечение (общо, не сумата от компонентите - измерено без изолация) и съпротивлението на проводника (изразено в Ω/km).

 

Таб. 2. Сравнение на основните параметри на проводниците с единично твърдо жило и многожични проводници (n - брой жички, които съставят дадения проводник)

 

AWG Конструкция на проводника Диаметър Площ на напречното сечение Съпротивление
n/AWG n x mm mm mm² Ω/km
0000
[4/0]
Единично твърдо жило 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]
Единично твърдо жило 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]
Единично твърдо жило 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]
Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 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 Единично твърдо жило 0.160 0.020 856.0
7/42 7 x 0.064 0.192 0.022 777.0
36 Единично твърдо жило 0.127 0.013 1362.0
7/44 7 x 0.050 0.152 0.014 1271.0

Таблицата съдържа списък на последващите AWG номера от 4/0 [0000] до 2 и по-нататък, четни позиции до 36 включително. Проводниците с AWG номерация, по-голяма от 36, не се произвеждат под формата на многожични проводници поради прекалено малкия диаметър на жичките, които биха били направени за такъв кабел.

 

AWG е създадена и първоначално е използвана в Съединените щати. Сега, обаче, тя придоби по-голямо значение в световен мащаб, измествайки другите системи и стандарти. Исторически, конкуренцията беше британската система Birmingham Wire Gauge (BWG). След незначителни модификации в края на деветнадесети век BWG е била заменена от Standard Wire Gauge (SWG), който се превърна в задължителен стандарт в Обединеното кралство. SWG е известен също под името Imperial Wire Gauge или British Standard Gauge. Въпреки че измервателните уреди за SWG изглеждат почти същите като за AWG, отделните номера от тези системи за измерване се различават по размери.

 

Фиг. 3. Сравнение на измервателните уреди за системата AWG (вляво) със стандарта SWG (вдясно). Размер 14 AWG ≈ 16 SWG

 

Както можете да видите на фигура 3, размер 14 в AWG е почти равен на размера 16 в SWG.

Основната разлика между AWG и SWG обаче се отнася до материала, от който трябва да бъде направен измервания проводник. Американската система е създадена за измерване на твърди и многожични усукани проводници от метали и цветни (немагнитни) сплави - основно от мед, но също така и от алуминий или сребро. Британският стандарт е разработен, за да стандартизира размерите на железни проводници. Освен това, системата AWG определя 44 основни размера, стандартът SWG предвижда тези размери до 57.

В момента Standard Wire Gauge е загубил значението си и беше заменен със стандарта BS 6722:1986.

 

В страните, които използват империалната система за измерване, AWG се използва широко в производството на всички видове проводници. Там, където се използва метричната система, сега се използват както стандарт BS 6722: 1986, така и системата AWG - това зависи от предназначението на проводника.

 

Фиг. 4. Примери за проводници, описани от системата AWG и стандарта BS 6722: 1986: (a) HDMI, (b) USB, (c) 5 V и 12 V кабели от захранването към компютър, (d) електрически проводник с IEC-C5 конектори

 

В техническите спецификации на стандартите относно интерфейси за предаване на данни и захранване са дадени строги указания за производството на свързващите проводници. Като се има предвид, че по-голямата част от новите технологии се разработват в САЩ (или в тясно сътрудничество с местни компании), проводниците, използвани в електрониката, обикновено се произвеждат в съответствие със системата AWG.

Компютърните мрежи използват UTP и FTP кабели, чийто диаметър на единично жило не може да бъде по-голям от 22 AWG и по-малък от 24 AWG. В случай на къси отрязъци е разрешено използването на пачкордове с размер на жилото 26 AWG.

За интерфейса HDMI – HDMI Working Group (създателят на стандарта) препоръчва проводниците Standard HDMI Cable да бъдат изработени от жили с размер 28 AWG, а High Speed HDMI Cable с 24 AWG. Такива препоръки не са дадени по отношение на Premium High Speed HDMI Cable.

На практика размерът на AWG зависи от дължината на проводника:
– в диапазона до 3 m, се препоръчва използването на 30-28 AWG,
– между 3 m и 10 m – 28–26 AWG,
– над 10 м - проводници с номер 26 AWG или по-нисък.

 

Освен това, когато свързвате устройства, предаващи голям обем данни (например BluRay 3D или графични карти от висок клас) към приемници с разделителна способност 4K или по-висока, се препоръчва да използвате най-късите кабели с възможно най-малък размер AWG.

 

В случай на USB стандарт се произвеждат два вида кабели:
- които се използват за предаване на данни между периферни устройства (камери, масови памети с автономно захранване и т.н.) и напр. компютър - кабелите от този тип имат всички жила със същия размер, най-вече 28 AWG;
– захранващи свързаното устройство - те имат двойно обозначение за AWG (както е показано на фигура 4b) - отделно за жили D- и D + (28 AWG) и отделно за захранване и GND - обикновено 24 AWG.

 

Съгласно стандартната спецификация, захранването от USB порт трябва да има напрежение от 5 V с толеранс ± 5% (0.25 V). Устройствата, които се захранват от USB порт (клавиатури, преносими дискове, уеб камери и др.), трябва да работят правилно при спад на напрежението с 0,55 V до 4,45 V (при стандарт USB 2.0) или с 0,6 V до 4,4 V (за USB 3.0).

 

Таблиците по-долу (таб. 3a–3d) показват колко ще намалее напрежението от 5V в зависимост от диаметъра на използваните жила и дължината на проводниците. Съставена е таблица за интензитета на тока на най-популярните USB зарядни устройства за мобилни/преносими устройства: таб. 3а - по-стари типове телефони, таб. 3b, таб. 3c и таб. 3d – смартфони, таблети и т.н.

 

Таб. 3a. Захранване – 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

Таб. 3b. Захранване – 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

Таб. 3c. Захранване – 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

Таб. 3d. Захранване – 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

Цветовете показват спада на захранващото напрежение: 

Зелен - спад на захранващото напрежение до 4,75 V
Жълт - в диапазона от 4.75 V до 4.45 V
Жълто-червено - в диапазона от 4.45 V до 4.4 V
Червен - под 4,4 V

Таблицата по-горе е изчислена въз основа на закона на Ом, като се вземат предвид съпротивлението на медните проводници и USB конекторите (при 30 mΩ).

В зелено са маркирани такива комбинации от AWG размери и дължини на кабелите, които позволяват да се получи съответстващ на спецификацията стандарт за напрежение на изхода на захранващия кабел.

С жълт цвят (жълт и червен за USB 3.0) са маркирани комбинации от AWG размери и дължини на кабела, които позволяват зареждане например на смартфон. Напрежението пада под лимита, разрешен от USB стандарт за зарядни устройства (за зарядното устройство), обаче е в границите, изисквани за зарежданите устройства (например таблет).

С червен цвят са маркирани тези кабели, които не трябва да се използват за зареждане на USB устройства с даденото зарядно устройство.

 

Трябва обаче да се има предвид, че проводниците с по-висок AWG размер, изработени от по-качествени материали (от незамърсена и без примеси мед) и с по-добри конектори, ще генерират по-ниски загуби от тези с по-дебели жила, но направени например с примес на алуминий.

 

Електрическите проводници, които се използват в Европа в продължение на много години, се произвеждат съгласно метричния стандарт BS 6722:1986. Например в строителството най-често се използват проводници с напречно сечение от 1.5 mm2 и 2.5 mm2 с максимално допустимо (по строителните разпоредби) натоварване 10 А и 16 А. В страните, използващи системата AWG, в стените се поставят проводници с размери 14 AWG (2.08 mm2) и 12 AWG (3.31 mm2) с максимално натоварване 15 А и 20 A.