TopTehnični slovarVrednost AWG

Vrednost AWG

AWG (American Wire Gauge) - ameriški enotni sistem mer, ki urejuje velikosti premerov ali prečnih prerezov vodov.

 

Vrednost AWG je izražena v celih številih (npr. 1, 2 ali 15), ki jim ustrezajo konkretne dimenzije (podane v mm ali palcih ter v mm2 ali kcmil). V tem sistemu se s porastom numeracije zmanjšuje fizična velikost voda.
Na primer: 1 AWG = 42,40 mm2, a 28 AWG = 0,32 mm2.

 

Slika 1. Približne sorazmerne velikosti (v ustrezni skali) nekaj velikosti vodov v sistemu AWG

 

Sistem mer AWG je nastajal v prvi polovici XIX. stoletja. Končno obliko mu je dal leta 1957 Joseph Rogers Brown - za potrebe tovarne Brown & Sharpe, proizvajajoče merilna orodja. Od imena te tovarne je ta sistem dobil svoje drugo ime, pod katerim je znan, tj. Brown and Sharpe wire gauge (B&S).

Razlog za "obratno" zaporedje v AWG je potek procesa nastajanja žic danega premera v času tvorjenja tega sistema. Prvotno je številka AWG ustrezala številu vlečenj žice s ploščo za izvlačenje žice. Začenši z valjano žico s površino prečnega prereza 106 kcmil je bilo treba opraviti 20 vlečenj s ploščo za izvlačenje žice s čedalje manjšo velikostjo odprtine, do dosege končnega proizvoda - žice s prerezom 1,02 kcmil (20 AWG). Velikosti pod prvo (0 [1/0,] 00 [2/0], 000 [3/0] in 0000 [4/0]) so bile dodane temu sistemu nekoliko pozneje, žice ustrezajočim jim velikosti pa so nastajale iz valjanih profilov, stiskancev ali iz neprekinjenih litih palic velikosti večjih od 106 kcmil površine prečnega prereza.

 

Slika 2. Spremembe velikosti AWG za 1 po prehodu žice skozi vsako izmed plošč za izvlačenje žice: (a) prvotna palica, (b) do (d) palice naslednjih velikosti AWG. Na primer: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG

 

Sistem mer AWG je zajemal 44 velikosti: od 0000 [4/0], kjer je premer voda največji, do 40 - najmanjši premer. Z naraščanjem numeracije se hkrati zmanjšuje površina prečnega prereza; vsakokrat za približno 20,5% (premer za približno 10,25%). To je posledica dejstva, da so plošče za izvlačenje žice, ki so jih uporabljali v tovarni Brown & Sharpe, omogočale zmanjšanje premera žice vsakokratno ravno za 10,25%.

Iz navedenega dejstva izhajajo naslednje odvisnosti:
- površina prereza se podvoji z zmanjšanjem števila AWG za 3 pozicije, na primer 2 voda 12 AWG imata enak prečni prerez kot 9 AWG,
- premer voda se podvoji z zmanjšanjem števila AWG za 6, npr. 9 AWG ima 2-krat večji premer kot 15 AWG;
- trikratno povečanje premera z zmanjšanjem števila AWG za 10;
- petkratno povečanje premer z zmanjšanjem števila AWG za 14;
- desetkratno povečanje premera z zmanjšanjem števila AWG za 20.

Dodatno iz fizikalnih lastnosti materialov, iz katerih so izdelani vodi, tudi izhajajo nekatere odvisnosti. Aluminij ima prevodnost na ravni 61% prevodnosti bakra. Aluminijasti vodi imajo enako upornost kot izdelani iz bakra, če izberemo bakreni vod s številom AWG, ki je manjše za 2 velikosti.

 

Natančno je možno izračunati premer žice (v mm) z danim AWG na podlagi naslednjih formul:

 

ter

 

ali v palcih:

 

ter

 

kjer je:
d – premer,
n – število AWG.

 

Lista dimenzij in osnovnih fizikalnih lastnosti se nahaja v tabeli 1.

 

Tab. 1. American Wire Gauge (AWG)- lista dimenzij, upornosti in maksimalne obremenljivosti (za stalni tok) ter maksimalne frekvence, pri kateri se kožni pojav (skin effect) ne pojavlja (za izmenični tok). Vsi parametri so podani za bakrene vode pri 25°C

 

AWG Premer Površina prereza Upornost Maksimalna obremenljivost kot: Maksimalna frekvenca za globino penetracije = 100% površine
mm palec mm² kcmil Ω/km Ω/kft ozemljitev [A] napajanje [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

Premeri voda in kabla z istim AWG so različni. To je posledica dejstva, da premer/površina prereza opredeljuje število AWG žice. Prerez/premer kabla se sestoji tako iz posameznih žil, kot tudi iz praznih prostorov med njimi. Te "luknje" so odvisne od načina pakiranja žil. Število AWG kabla ne določa površine prečnega prereza celote, pač pa vsoto površin prerezov posameznih žil, ki je najbližja temu številu.

V tabeli 2 so predstavljeni parametri voda, sestoječega se iz ene žice in vodov v obliki vrvc. Primerjali so strukturo, zunanji premer in površino prečnega prereza (celote, ne vsote sestavnih komponent - merjeno brez izolacije), ter upornost voda (izražena v Ω/km).

 

Tab. 2. Primerjava osnovnih parametrov vodov v obliki žice in vrvc (n - število žil, ki sestavljajo dani vod)

 

AWG Zgradba voda Premer Površina prereza Upornost
n/AWG n x mm mm mm² Ω/km
0000
[4/0]
Posamezna žila 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]
Posamezna žila 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]
Posamezna žila 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]
Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 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 Posamezna žila 0.160 0.020 856.0
7/42 7 x 0.064 0.192 0.022 777.0
36 Posamezna žila 0.127 0.013 1362.0
7/44 7 x 0.050 0.152 0.014 1271.0

Tabela vsebuje listo nadaljnjih števil AWG od 4/0 [0000] do 2 ter nadaljnje, parne pozicije do vključno 36. Vodi z numeracijo AWG nad 36 se ne proizvajajo v obliki vrvc zaradi premajhnih premerov žil, iz katerih naj bi bile sestavljene take vrvce.

 

AWG je nastal in se ga je najprej uporabljalo v Združenih državah Amerike. Vendar je zdaj uveljavljen v svetovnem merilu in je zmanjšal pomen drugih sistemov in standardov. Zgodovinsko gledano mu je bil konkurenčen britanski sistem Birmingham Wire Gauge (BWG). Po manjših modifikacijah je bil konec XIX. stoletja BWG spremenjen v Standard Wire Gauge (SWG), ki je postal obvezni standard v Združenem kraljestvu. SWG je znan tudi kot Imperial Wire Gauge ali British Standard Gauge. Čeprav merilni instrumenti za SWG izgledajo skoraj enako kot za AWG, se posamezne številke teh sistemov mer razlikujejo v dimenzijah.

 

Slika 3. Primerjava merilnih instrumentov za sistem AWG (na levi) s standardom SWG (na desni). Velikost 14 AWG ≈ 16 SWG

 

Kot se vidi na sliki 3, je velikost 14 AWG skoraj enaka velikosti 16 v SWG.

Vendar se osnovna razlika med AWG in SWG nanaša na material, iz katerega naj bi bil izdelan merjeni vod. Ameriški sistem je bil razvit za merjenje žic in vrvc iz kovin in neželeznih (nemagnetnih) zlitin – v glavnem iz bakra, pa tudi npr. iz aluminija in srebra. Britanski standard je nastajal z mislijo o poenotenju velikosti žic iz železa. Poleg tega sistem AWG določa 44 osnovnih velikosti, medtem ko jih standard SWG predvideva 57.

Trenutno je Standard Wire Gauge izgubil na pomenu in ga je nadomestil standard BS 6722:1986.

 

V državah, ki uporabljajo imperialni sistem mer, se AWG redno uporablja pri proizvodnji vseh vrst vodov. Kjer pa se uporablja metrični sistem, se danes uporablja tako standard BS 6722: 1986, kot tudi sistem AWG - odvisno od namembnosti voda.

 

Slika 4. Primeri vodov, opisanih po sistemu AWG in po standardu BS 6722:1986: (a) HDMI, (b) USB, (c) vodi 5 V in 12 V od napajalnika do stacionarnega računalnika, (d) električni vod s konektorji IEC-C5

 

V tehničnih specifikacijah standardov za vmesnike za prenos podatkov ali napajanje so podane natančne smernice za proizvodnjo z njimi so-delujočih vodov. Glede na to, da se večina novih tehnologij razvija v ZDA (ali pa v tesnem sodelovanju s tamkajšnjimi podjetji), se v elektroniki uporabljajoče vode večinoma proizvaja ob upoštevanju sistema AWG.

V računalniških mrežah se uporabljajo vodi UTP in FTP, katerih premeri ne smejo biti večji od 22 AWG in ne manjši od 24 AWG. V primeru kratkih razdalj se lahko uporablja patchcorde z velikostjo žile 26 AWG.

V primeru vmesnika HDMI – HDMI Working Group (tvorec standarda) se priporoča, naj bodo vodi Standard HDMI Cable izvedeni iz žil velikosti 28 AWG, High Speed HDMI Cable pa velikosti 24 AWG. Taka priporočila niso bila podana za Premium High Speed HDMI Cable.

Vendar se je v praksi izbiralo velikost AWG v odvisnosti od dolžine voda:
– pri dolžinah do 3 m se priporoča velikost 30–28 AWG,
– med 3 m in 10 m – velikost 28–26 AWG,
– nad 10 m – vode s številko 26 AWG ali nižjo.

 

Poleg tega se za povezovanje naprav, ki prenašajo velike količine podatkov (npr. BluRay 3D ali grafične kartice visoke zmogljivosti), s sprejemniki delujočimi z ločljivostjo 4K ali višjo, priporoča uporabo kar najkrajših vodov s kar najnižjo številko AWG.

 

V primeru standarda USB se proizvajata dva tipa vodov:
– vodi, ki služijo za prenos podatkov med perifernimi napravami (fotografski aparati, masovni pomnilniki z avtonomnim napajanjem ipd.) in npr. računalnikom - vodi tega tipa imajo vse žile iste velikosti, večinoma 28 AWG;
– vodi, ki napajajo priklopljeno napravo – le-ti imajo dvojno označbo AWG (kot na sl. 4b) – posebno za žili D- in D+ (28 AWG) ter posebno za napajanje in GND - običajno 24 AWG.

 

Skladno s specifikacijo standarda mora imeti napajanje iz porta USB napetost na ravni 5 V, s toleranco ±5% (0,25 V). Naprave, ki se napajajo iz porta USB (tipkovnice, prenosni diski, spletne kamere, ipd.), morajo pravilno delovati pri padcih napetosti za 0,55 V na 4,45 V (v primeru standarda USB 2.0) ali za 0,6 V na 4,4 V (v primeru USB 3.0).

 

V naslednjih tabelah (tab. 3a-3d) je podano, za koliko pade napetost 5 V v odvisnosti od premera uporabljenih žil in dolžin vodov. Navedene so tokovne napetosti najpogosteje uporabljanih polnilnikov USB za mobilne/prenosne naprave: tab. 3a - starejše vrste telefonov, tab. 3b, tab. 3c in tab. 3d - pametni telefoni, tablični računalniki itd.

 

Tab. 3a. Napajanje – 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. Napajanje – 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. Napajanje – 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. Napajanje – 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

Barve pomenijo padce napajalne napetosti: 

Zelen - padci napajalne napetosti na 4,75 V
Rumen - na razponu od 4,75 V do 4,45 V
Rumeno-rdeča - na razponu od 4,45 do 4,4 V
Rdeč - pod 4,4 V

Zgoraj prikazani podatki so bili izračunani na podlagi Ohmovega zakona, ob upoštevanju upornosti bakrenih vodov in konektorjev USB (pri 30 mΩ).

Z zeleno so označene take kombinacije velikosti AWG in dolžin vodov, ki omogočajo na izhodu napajalnega voda pridobiti napetosti, skladne s specifikacijo standarda.

Z rumeno barvo (rumeno-rdečo v primeru USB 3.0) so izražene kombinacije velikosti AWG in dolžin vodov, ki omogočajo polnjenje in napolnitev npr. pametnega telefona. Napetost pade pod raven, ki jo še dovoljuje standard USB za polnilne naprave (polnilce), vendar se nahaja v mejah, ki se zahtevajo za polnjene naprave (npr. tablične računalnike).

Z rdečo barvo so izraženi vodi, ki se jih ne sme uporabljati za polnjenje naprav USB z danim polnilnikom.

 

Vendar je treba vedeti, da bodo vodi z višjo številko AWG, ki so proizvedeni iz kvalitetnejših materialov (iz bakra brez primesi oziroma neonesnaženega bakra) in imajo boljše konektorje, ustvarjali manjše izgube kot tisti z debelejšimi žilami, vendar izvedeni, na primer, s primesjo aluminija.

 

Električne vode, ki so v Evropi v uporabi od nekdaj, se proizvaja po metričnem standardu BS 6722: 1986. Na primer, v gradbeništvu se najpogosteje uporabljajo vodi prereza 1,5 mm2 in 2,5 mm2 z dovoljenima (z gradbenimi predpisi) obremenitvama 10 A i 16 A. V državah, ki uporabljajo sistem AWG, se v stene napeljujejo vodi velikosti 14 AWG (2,08 mm2) in 12 AWG (3,31 mm2) z maksimalnima obremenitvama 15 A in 20 A.