AWGワイヤーの電流定格と許容電流：ゲージ、絶縁、距離別

ワイヤーゲージの選定は、推測ではなく熱と電圧の問題です。導体の最小AWGを決定する3つの制約があります。

主なポイント

• AWGの許容電流は、絶縁定格によって決まる導体の許容温度によって設定されます。同じゲージでも、60℃、75℃、または90℃のワイヤーは、それぞれより多くの電流を流すことができます。
• 公開されている許容電流表は上限であり、目標ではありません。3本以上の電流 carrying 導体を束ねると、容量が20〜55％低下し、周囲温度が30℃を超えるとさらに低下します。
• NEC 310.16 は、電力導体の許容電流（銅、≤3本、周囲温度30℃）を規定しています。UL 1007 / UL 1015 / UL 1061 は、ほとんどのケーブルアセンブリで使用されるフックアップワイヤースタイルを定義しています。
• 長距離の低電圧配線では、通常、熱ではなく電圧降下がゲージを決定します。12Vまたは24Vの回路では、許容電流だけでは必要とされるよりも、≤3％のドロップ目標のために、より太い導体が必要になることがよくあります。
• 数値が大きいほど、ワイヤーは細くなります。AWGは逆数であり、3ゲージごとに断面積と抵抗が約半分（または倍増）になります。

エンジニアリングの経験則：絶縁温度定格、 derated バンドル/周囲許容電流、および全往復ランでの≤3％の電圧降下の3つの限界のうち、最も厳しい条件に合わせて導体をサイズ設定し、3つが要求する最大のゲージを選択します。

ワイヤーゲージが最初に熱の問題である理由

負荷に対して細すぎる導体は、抵抗器のように動作し、I²Rを熱として放散します。故障の連鎖は予測可能であり、抵抗による加熱は導体温度を上昇させ、絶縁体は定格限界に近づき、極端な場合にはジャケットが軟化または発火します。したがって、すべての許容電流定格は、実際には絶縁体が許容できる最大導体温度に関する声明です。

American Wire Gauge (AWG) は、北米のソリッドおよびストランド銅導体直径の標準です。スケールは逆数であり対数的です。AWG番号が大きいほどワイヤーは細くなり、3ゲージの変更で断面積が約倍増または半減します。そのジオメトリにより、10 AWG導体が14 AWG導体よりもはるかに多くの電流を流すことができます。銅が多く、1フィートあたりの抵抗が低く、1アンペアあたりの熱が少なくなります。導体サイズを正しく指定することは、あらゆるカスタムケーブルアセンブリにおける最初の決定事項です。

AWG電流許容値：基準チャート

以下の表は、周囲温度30℃における単一絶縁導体の、開放状態での基準値です。「シャーシ配線」は、計器およびパネル配線のような、開放空間での短距離配線を想定しています。「電力伝送」は、熱がこもりやすい長距離の束線に対する、安全率を考慮した値です。

シャーシ配線の欄は、換気の良い短距離配線にのみ使用してください。ハーネス配線やコンジット配線の場合は、電力伝送の欄から開始し、以下の derating factor（許容電流低減率）を適用してください。

絶縁温度定格による許容電流

電力用導体の場合、許容電流は絶縁体の温度定格とともに上昇します。これは、制限要因が導体温度であるためです。以下の値は、周囲温度30℃、3本以下の電流通過導体における、NEC 310.16 の銅線に基づいています。60℃の欄はTWのようなワイヤースタイルに、75℃はTHW/RHWに、90℃はTHHN/XHHWに対応します。

90 °Cを超える定格のワイヤースタイル — 105 °C MTW、150 °Cシリコン、および 200 °C PTFE/FEP — は許容導体温度をさらに上昇させるため、高温ビルドでは同じゲージでより多くの電流を流すことができます。トレードオフは材料コストと加工です。シリコン対FEP対PTFEの決定については、高温ワイヤー絶縁の比較を参照してください。NECの小型導体ルール（240.4(D)）に注意してください。過電流保護は、90 °C列に関係なく、14/12/10 AWG銅線を15/20/30 Aに制限します。

デレーティング：チャートの数値が上限である理由

チャートの数値を実際のハーネスで使用できるようになる前に、2つの補正が適用されます。どちらも乗算です — 両方を一緒に適用します。

導体数（束）デレーティング（NEC 310.15(C)(1)に基づく）、束または配線管内の電流を流す導体が4本を超える場合：

周囲温度による定格 derating (90℃定格電線、NEC 310.15(B)): 35℃で0.96、40℃で0.91、50℃で0.82、60℃で0.71。10 AWG 90℃定格40Aの導体は、高密度で暖かいカスタムワイヤーハーネスアセンブリでは、40 × 0.50（12本束）× 0.91（40℃）≈ 18Aに低下します。定格 derating をスキップする設計者が、フィールドでの熱的故障の最も一般的な原因です。

電圧降下：電流だけでなく距離によるサイジング

低電圧DCでは、通常、電圧降下が電流容量よりも大きなゲージを必要とします。降下は V = 2 × L × I × (R/1000) で計算され、Lは片道の長さ（フィート）、Iは電流、Rは1000フィートあたりの導体抵抗です。2はリターン導体を考慮します。目標は、供給電圧の≤3%を負荷で達成することです。

実例 — 12Vの自動車用補助負荷が10Aを15フィートの片道で引き出す場合：16 AWG導体（≈4.0 Ω/1000フィート）では、2 × 15 × 10 × 0.004 = 1.2V、つまり10%の降下となり、許容できません。12 AWG（≈1.6 Ω/1000フィート）にすると0.48V（4%）に、10 AWG（≈1.0 Ω/1000フィート）にすると0.30V（2.5%）に低下し、目標を達成します。PLCおよびセンサーへの長距離24V DC配線での電圧降下にも同じ計算式が適用されます。以下の最小AWGルックアップは、≤3%の降下を目標としています。

撚り線 vs. 単線、および導体金属

ケーブルアセンブリおよびハーネスでは、ほぼ排他的に撚り線が使用されます。単線は加工硬化し、配線されたアセンブリの屈曲や振動で破損します。撚り線（例：24 AWGの場合7/32、19/36、または41/40）は、わずかに太い外径と引き換えに、屈曲寿命とクリンプ信頼性を向上させます。単線は、IDC終端および固定PCBジャンパー用に予約されています。

冶金もアンペア数計算に影響を与えます。銅クラッドアルミニウム（CCA）および純アルミニウムは、抵抗率が高いため、銅よりもゲージあたりの許容電流が少なくなります。したがって、同等の許容電流を持つアルミニウム導体は、1～2ゲージ大きくなります。銅、CCA、および純アルミニウム導体間の完全なトレードオフには、重量、コスト、および終端処理の違いが含まれます。低電流信号を実行するI/Oおよび制御ケーブルアセンブリの場合、ゲージは通常、許容電流ではなく、機械的強度とクリンプ互換性によって設定されます。

AWG電流定格に関するよくある質問

シャーシ配線定格と電力伝送定格のどちらを使用すべきですか？

ハーネスに束ねられた、またはコンジット内を配線された導体には、電力伝送列を使用してください。シャーシ配線定格は、開放された換気の良い空気中の単一導体を想定しており、短い計器またはパネル配線にのみ有効です。これを束ねられたアセンブリに適用すると、容量が3～5倍過大評価されます。

導体が束ねられた場合、AWGの許容電流をどの程度低下させる必要がありますか？

NEC 310.15(C)(1)によると、4～6本の電流を流す導体は単一導体の許容電流の80%に低下し、7～9本は70%、10～20本は50%になります。負荷と比較する前に、バンドル係数と周囲温度係数を乗算して適用してください。

より高い温度の絶縁により、より小さいゲージを使用できますか？

はい、絶縁体の温度定格が高いほど、導体の許容温度が上昇するため、同じゲージでより多くの電流を流すことができます。90°CのTHHN導体は、同じゲージの60°CのTW導体よりも定格が高く、200°CのPTFEはさらに高くなります。多くの場合、限界はワイヤーではなく、コネクタの温度と電流定格になります。

IEC 60228メトリックビルド用にAWGをmm²に変換するにはどうすればよいですか？

AWGとメトリックサイズはきれいにマッピングされないため、最も近い標準のIEC 60228断面積を指定してください。一般的な相当値：24 AWG ≈ 0.25 mm²、22 AWG ≈ 0.34 mm²、20 AWG ≈ 0.5 mm²、18 AWG ≈ 0.75 mm²、16 AWG ≈ 1.5 mm²、14 AWG ≈ 2.5 mm²、12 AWG ≈ 4.0 mm²。撚り線の断面積は撚り線の数によって異なるため、常に導体データシートで確認してください。

生産ビルドでカスタム撚り線または非標準AWGを入手できますか？

はい。カスタム撚り線、錫メッキ銅線対むき出し銅線、および非標準AWGは、受注生産のアセンブリでは一般的であり、導体サイズは、選択されたゲージに対するIPC/WHMA-A-620の圧着プルフォースおよびガスケットタイ基準に対して検証する必要があります。負荷、配線長、周囲温度、束数、および絶縁体の温度定格を提供していただければ、ビルド用にゲージを指定および文書化できます。

ワイヤーゲージを正しく指定することは、3つの独立した制限によって要求される最大の導体を取ることを意味します。それは、絶縁体の温度定格、許容電流の束および周囲温度のディレーティング、そして全往復の配線長に対する≤3%の電圧降下目標です。公開されている許容電流チャートを開始上限として扱い、NECのディレーティング係数を適用し、ビルド図面に導体をコミットする前に電圧降下を確認してください。