AWG (American Wire Gauge) – é um sistema americano padronizado, concebido para a medição de diâmetros ou áreas de secção transversal de fios.
AWG é expresso como um número inteiro (por exemplo, 1, 2 ou 15) que corresponde a uma dimensão específica (em mm, polegadas, mm2 ou kcmil). Neste sistema, o tamanho do fio progressivamente menor corresponde ao aumento do número medido. Por exemplo: 1 AWG = 42.40 mm2, e 28 AWG = 0.32 mm2.
Fig. 1. Relação aproximada (em uma escala apropriada) dos diferentes tamanhos de fios no sistema AWG
O sistema de medição AWG foi desenvolvido na primeira metade do século XIX. A sua versão final foi dada em 1957 por Joseph Rogers Brown para Brown & Sharpe, fabricante de instrumentos de medição. Daí, assumiu o seu segundo nome, isto é, Brown and Sharpe wire gauge (B&S).
A ordem inversa do sistema AWG é devida ao processo de produção de fios usado no momento em que o sistema foi desenvolvido. Originalmente, AWG correspondia ao número de operações de trefilação necessárias para produzir um determinado diâmetro do fio. O fio-máquina com uma área de secção transversal de 160 kcmil requiriu 20 passadas através de fieiras com orifícios cada vez menores para atingir o tamanho desejado, ou seja, um fio com uma área de secção transversal de 1,02 kcmil (20 AWG). Os tamanhos menores que um (0 [1/0], 00 [2/0], 000 [3/0] e 0000 [4/0]) foram introduzidos em uma data posterior, e fios com tamanhos correspondentes foram fabricados em fio-máquina, peças compactadas ou barras de fundição contínua com uma área de secção transversal maior que 106 kcmil.
Fig. 2. Alterações do número AWG depois de passar o fio através de cada uma das fieiras: (a) fio original, (b) a (d) fios com tamanhos AWG sucessivos. Por exemplo: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG
No sistema de medição AWG, há 44 tamanhos: do número 0000 [4/0], que corresponde ao maior diâmetro do fio, ao número 40 que corresponde ao menor diâmetro do fio. À medida que o tamanho aumenta, a área da secção transversal diminui em, aproximadamente, 20,5% (e o diâmetro diminui em, aproximadamente 10,25%). Isto é devido ao facto de que as fieiras utilizadas pela Brown & Sharpe permitiram reduzir o diâmetro do fio de, exactamente, 10,25%.
As seguintes relações resultam do facto mencionado acima: – a área de secção transversal é dobrada quando o número AWG diminui em 3, por exemplo, 2 fios com o número AWG 12 têm a mesma área de secção transversal que um único fio de 9 AWG; – o diâmetro do fio é dobrado quando o tamanho diminui em 6, por exemplo, o diâmetro de um fio 9 AWG é, aproximadamente, duas vezes maior do que o diâmetro de um fio 15 AWG; – o diâmetro do fio é triplicado quando o número AWG diminui em 10; – o diâmetro do fio aumenta cinco vezes quando o número AWG diminui em 14; – o diâmetro do fio aumenta dez vezes quando o número AWG diminui em 20.
Além disso, as propriedades físicas dos materiais de fabricação do fio impõem certas regras. O fio de alumínio tem uma condutividade eléctrica de cerca de 61% da do cobre. Os fios de alumínio têm a mesma resistência que um fio de cobre com o número AWG inferior de 2 tamanhos.
O diâmetro exacto do fio (em mm), para um número AWG específico, pode ser calculado de acordo com as seguintes fórmulas:
e
ou em polegadas:
e
onde: d – diâmetro, n – número AWG.
A tabela n.° 1 mostra as dimensões e propriedades físicas básicas dos tamanhos diferentes de fio.
Tab. 1. American Wire Gauge (AWG) – dimensões, resistências, corrente máxima admissível (para a corrente contínua) e frequência máxima à qual o efeito pelicular não ocorre (para a corrente alternada). Todos os parâmetros são indicados para um fio de cobre a uma temperatura de 25°C.
AWG
Diâmetro
Área de secção transversal
Resistência
Corrente máxima admissível como:
Frequência máxima para a profundidade de penetração = 100% da área
mm
polegada
mm²
kcmil
Ω/km
Ω/kft
terra [A]
alimentação [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
Os diâmetros dos condutores e cabos entrançados, com o mesmo número AWG, são diferentes porque o diâmetro/a área de secção transversal determina o número AWG do fio. A secção transversal/o diâmetro de um cabo entrançado inclui os fios e espaços individuais entre esses fios. Os espaços vazios dependem do arranjo dos fios dentro de um cabo entrançado redondo. O número AWG de um cabo entrançado representa a soma das áreas de secção transversal dos fios individuais, e não a área de secção transversal do cabo entrançado como um todo.
A tabela n.° 2 mostra os parâmetros de um condutor sólido e de um cabo entrançado. São comparados a estrutura, o diâmetro exterior e a área de secção transversal (incluindo os espaços entre os fios, excluindo o isolamento) e a resistência do fio (em Ω/km).
Tab. 2. Comparação de parâmetros básicos de condutores sólidos e cabos entrançados (n - número de fios em um condutor)
AWG
Estrutura do condutor
Diâmetro
Área de secção transversal
Resistência
n/AWG
n x mm
mm
mm²
Ω/km
0000 [4/0]
Fio único
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]
Fio único
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]
Fio único
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]
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
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
Fio único
0.160
0.020
856.0
7/42
7 x 0.064
0.192
0.022
777.0
36
Fio único
0.127
0.013
1362.0
7/44
7 x 0.050
0.152
0.014
1271.0
A tabela mostra uma lista dos seguintes números AWG de 4/0 [0000] a 2 e os seguintes tamanhos pares até 36 incluído. Os fios com números AWG maiores que 36 não são produzidos como cabos entrançados, pois o diâmetro do fio requerido teria que ser muito pequeno.
Originalmente, AWG foi desenvolvido e usado nos Estados Unidos. No entanto, actualmente, ele é utilizado, amplamente, em todo o mundo, substituindo outros sistemas e padrões. Historicamente, ele competiu com o sistema britânico Birmingham Wire Gauge (BWG). No entanto, depois de pequenas modificações, no final do século XIX, BWG foi substituído por Standard Wire Gauge (SWG), hoje utilizado amplamente no Reino Unido. SWG também é conhecido como Imperial Wire Gauge ou British Standard Gauge. Embora os instrumentos de medição SWG pareçam quase idênticos aos instrumentos de medição AWG, os números individuais desses sistemas correspondem a diferentes tamanhos do fio.
Fig. 3. Comparação de instrumentos de medição para o sistema AWG (à esquerda) e para o padrão SWG (à direita). Número 14 AWG ≈ 16 SWG
Como pode ser visto na figura 3, o número 14 AWG é quase igual ao número 16 SWG.
A diferença principal entre AWG e SWG é o material do fio medido. O sistema americano foi desenvolvido para as medições de condutores sólidos e cabos entrançados feitos de metais e ligas não ferrosas (não magnéticas), principalmente, cobre, mas também alumínio ou prata. O padrão britânico foi desenvolvido para padronizar os tamanhos dos fios de ferro. Além disso, o sistema AWG define 44 tamanhos básicos, enquanto o padrão SWG estabelece 57 deles.
Standard Wire Gauge foi removido, gradualmente, e substituído pelo padrão BS 6722:1986.
O sistema AWG é usado, comumente, para a produção de diferentes tipos de fios nos países que utilizam o sistema de medição imperial. Nos países que utilizam o sistema métrico, o padrão BS 6722:1986 e o sistema AWG são usados actualmente, dependendo da aplicação do fio produzido.
Fig. 4. Exemplos de condutores produzidos de acordo com o sistema AWG e o padrão BS 6722:1986: (a) HDMI, (b) USB, (c) cabos de 5 V e 12 V da fonte de alimentação para o PC, (d) cabo de alimentação com conectores IEC-C5
As especificações técnicas fornecidas nos padrões para interfaces de transmissão de dados ou alimentação incluem umas directrizes rigorosas relativas à produção de fios compatíveis com elas. Considerando que a maioria das novas tecnologias é desenvolvida ainda nos Estados Unidos (ou em estreita colaboração com empresas americanas), os condutores utilizados em dispositivos electrónicos são fabricados, principalmente, de acordo com o sistema AWG.
Nas redes de computadores, são utilizados os cabos UTP e FTP onde o diâmetro de um fio único não pode ser maior do que 22 AWG e menor do que 24 AWG. Para segmentos curtos, podem ser usados os patchcords com o número do fio 26 AWG.
Para a interface HDMI – HDMI Working Group (desenvolvedor do padrão), é recomendável que os cabos Standard HDMI Cable sejam produzidos de fios com um tamanho de 28 AWG, enquanto os cabos High Speed HDMI Cable devem ser produzidos de fios 24 AWG. As recomendações não são fornecidas em relação a Premium High Speed HDMI Cable.
Na prática, o número AWG depende do comprimento do cabo: – os cabos com um comprimento de até 3 m requerem o número 30–28 AWG, – os cabos com um comprimento de 3 m a 10 m requerem o número 28–26 AWG, – os cabos com um comprimento maior do que 10 m requerem o número 26 AWG ou um número menor.
Ao ligar dispositivos que transmitem uma quantidade grande de dados (tais como BluRay 3D ou placas de vídeo de alto desempenho) a receptores com resolução 4K ou superior, é recomendado o uso de cabos mais curtos possíveis com o número AWG o mais baixo possível.
Para o padrão USB, são produzidos dois tipos de cabos: – cabos para a transmissão de dados entre os dispositivos periféricos (câmaras fotográficas, dispositivos de armazenamento com alimentação autónoma, etc.) e o computador - os cabos deste tipo têm todos os fios do mesmo número, normalmente, 28 AWG; – os cabos de alimentação do dispositivo ligado - têm uma marca AWG dupla (fig. 4b), separadamente, para os fios D- e D+ (28 AWG), bem como para a alimentação e GND – normalmente, 24 AWG.
De acordo com as especificações do padrão, a alimentação da porta USB deve ter uma tensão igual a 5 V, com uma tolerância de ±5% (0.25 V). Os dispositivos alimentados através da porta USB (teclados, discos portáteis, câmaras web, etc.) devem continuar a funcionar, correctamente, com uma queda de tensão entre 0,55 V e 4,45 V (para USB 2.0) ou entre 0,6 V e 4,4 V (para USB 3.0).
As tabelas seguintes (tab. 3a–3d) mostram uma queda de tensão de 5 V, dependendo do diâmetro do fio e do comprimento do condutor. As tabelas seguintes mostram as correntes dos carregadores USB mais populares para os dispositivos móveis e portáteis: 3a – telefones mais antigos, tab. 3b, tab. 3c e tab. 3d – smartphones, tablets, etc.
Tab. 3a. Alimentação – 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. Alimentação – 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. Alimentação – 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. Alimentação – 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
As cores indicam a queda da tensão de alimentação:
Verde
- queda da tensão de alimentação até 4.75 V
Amarelo
- de 4.75 V a 4.45 V
Amarelo-vermelho
- de 4.45 V a 4.4 V
Vermelho
- abaixo de 4.4 V
Os valores foram calculados de acordo com a lei de Ohm, considerando a resistência do condutor de cobre e da porta USB (aproximadamente, 30 mΩ).
As combinações de tamanhos AWG e comprimentos de condutores, que atendem às especificações definidas no padrão relativo à tensão de saída do cabo de alimentação, são marcadas em verde.
As combinações de tamanhos AWG e comprimentos de condutores, que permitem o carregamento de um smartphone, são marcadas em amarelo (amarelo-vermelho para USB 3.0). A tensão cai abaixo do nível permitido, definido nas especificações USB dos dispositivos de carregamento (por exemplo, carregador), e permanece dentro dos limites exigidos para os dispositivos carregados (por exemplo, tablet).
Os condutores que não devem ser usados para o carregamento de dispositivos USB com um carregador específico são marcados em vermelho.
No entanto, note-se que os condutores com um número AWG maior, produzidos de materiais de qualidade maior (cobre não dopado e não contaminado) e com conectores melhores, gerarão perdas menores do que aqueles com fios mais espessos e dopados de, por exemplo, alumínio.
Os cabos eléctricos que são usados na Europa, há muitos anos, são fabricados de acordo com o padrão métrico BS 6722:1986. Os cabos com uma secção transversal de 1.5 mm2 e 2.5 mm2, com uma corrente máxima permitida de 10 A e 16 A, são os mais utilizados na indústria de construção. Nos países que utilizam o sistema AWG, os cabos com o número 14 AWG (2.08 mm2) e 12 AWG (3.31 mm2), com uma corrente máxima permitida de 15 A e 20 A, são colocados na parede.
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