게이지, 절연 및 거리에 따른 AWG 전선 전류 정격 및 허용 전류 차트

전선 게이지 선택은 추측이 아닌 열 및 전압 문제이며, 모든 도체에 대한 최소 AWG를 설정하는 세 가지 제약 조건이 있습니다.

주요 내용

• AWG 전류 용량은 도체의 허용 온도에 의해 결정됩니다. 이는 절연 등급에 따라 고정됩니다. 동일한 게이지의 60°C, 75°C 또는 90°C 전선은 점진적으로 더 많은 전류를 전달합니다.
• 게시된 전류 용량 차트는 목표가 아닌 상한선입니다. 3개 이상의 전류 운반 도체를 묶으면 용량이 20-55% 감소하며, 30°C 이상의 주변 온도는 이를 더욱 감소시킵니다.
• NEC 310.16은 전력 도체 전류 용량(구리, ≤3개 도체, 30°C 주변 온도)을 규정합니다. UL 1007 / UL 1015 / UL 1061은 대부분의 케이블 어셈블리에 사용되는 훅업 와이어 스타일을 정의합니다.
• 전압 강하는 열보다 긴 저전압 회로에서 게이지를 결정하는 요인이 되는 경우가 많습니다. 12V 또는 24V 회로는 전류 용량만으로는 필요한 것보다 ≤3% 강하 목표를 위해 더 큰 도체가 필요한 경우가 많습니다.
• 숫자가 높을수록 전선이 얇아집니다. AWG는 역수이며, 3 게이지 단계마다 단면적과 저항이 대략 절반(또는 두 배)이 됩니다.

엔지니어링 경험 법칙: 절연 온도 등급, 감소된 번들/주변 전류 용량, 전체 왕복 경로에 대한 ≤3% 전압 강하의 세 가지 한계 중 가장 큰 한계에 대해 도체를 크기 조정한 다음, 세 가지 요구 사항 중 가장 큰 게이지를 선택하십시오.

전선 게이지가 먼저 열 문제인 이유

부하에 비해 너무 얇은 도체는 저항기처럼 작동하여 I²R을 열로 소산시킵니다. 고장 과정은 예측 가능합니다. 저항으로 인한 발열은 도체 온도를 높이고, 절연체는 정격 한계에 도달하며, 극단적인 경우 재킷이 녹거나 발화합니다. 따라서 모든 전류 용량 등급은 실제로 절연체가 견딜 수 있는 최대 도체 온도에 대한 진술입니다.

American Wire Gauge (AWG)는 북미 표준 고체 및 연선 구리 도체 직경입니다. 이 척도는 역수이며 로그 스케일입니다. AWG 번호가 클수록 전선이 얇아지고, 3 게이지 변경은 단면적을 대략 두 배 또는 절반으로 만듭니다. 이러한 기하학적 구조 때문에 10 AWG 도체가 14 AWG 도체보다 훨씬 많은 전류를 전달하는 것입니다. 더 많은 구리, 피트당 더 낮은 저항, 암페어당 더 적은 열. 도체 크기 지정을 올바르게 하는 것이 모든 맞춤형 케이블 어셈블리의 첫 번째 결정입니다.

AWG 허용 전류: 기준 차트

아래 표는 30°C 주변 온도에서 단일 절연 도체의 자유 공기 기준입니다. "섀시 배선"은 개방된 공기에서의 짧은 구간(계측 및 패널 배선)을 가정하며, "전력 전송"은 열이 축적되는 긴 묶음 구간에 대한 보수적인 수치입니다.

섀시 열은 짧고 통풍이 잘 되는 구간에만 사용하십시오. 하네스 또는 전선관 구간의 경우, 전력 전송 열에서 시작하여 아래의 감소 계수를 적용하십시오.

절연 온도 등급별 허용 전류

전력 도체의 경우, 허용 전류는 절연체의 온도 등급에 따라 상승합니다. 왜냐하면 제한 요인이 도체 온도이기 때문입니다. 아래 수치는 30°C 주변 온도에서 최대 세 개의 전류 운반 도체를 기준으로 한 구리선에 대한 NEC 310.16입니다. 60°C 열은 TW와 같은 전선 스타일을, 75°C는 THW/RHW를, 90°C는 THHN/XHHW를 나타냅니다.

90 °C 이상 정격의 와이어 스타일 — 105 °C MTW, 150 °C 실리콘, 200 °C PTFE/FEP — 은 허용 도체 온도를 더욱 높여, 고온 빌드에서 동일 게이지가 더 많은 전류를 전달할 수 있습니다. 단점은 재료 비용과 가공이며, 실리콘 대 FEP 대 PTFE 결정에 대한 고온 와이어 절연 비교를 참조하십시오. NEC 소형 도체 규칙(240.4(D))에 유의하십시오: 과전류 보호는 90 °C 열과 관계없이 14/12/10 AWG 구리를 각각 15/20/30 A로 제한합니다.

정격 감소: 차트 숫자가 상한인 이유

실제 하네스에서 차트 값을 사용하기 전에 두 가지 보정이 적용됩니다. 둘 다 곱셈 방식이므로 함께 적용하십시오.

도체 수(번들) 정격 감소는 NEC 310.15(C)(1)에 따라 번들 또는 도관 내에서 3개 이상의 전류 운반 도체가 있는 경우 적용됩니다:

온도 강하율 (NEC 310.15(B) 기준 90°C 정격 전선): 35°C에서 0.96, 40°C에서 0.91, 50°C에서 0.82, 60°C에서 0.71. 40A 정격의 10 AWG 90°C 도체는 밀집되고 따뜻한 맞춤형 와이어 하네스 어셈블리에서 40 × 0.50 (12개 묶음) × 0.91 (40°C) ≈ 18A로 감소합니다. 강하율 계산을 생략하는 설계자가 현장에서 발생하는 열 관련 고장의 가장 흔한 원인입니다.

전압 강하: 전류뿐만 아니라 거리 고려한 사이즈 선정

저전압 DC에서는 일반적으로 전류 용량보다 전압 강하가 더 큰 게이지를 요구합니다. 전압 강하는 V = 2 × L × I × (R/1000)이며, 여기서 L은 편도 길이(피트), I는 전류, R은 1,000피트당 도체 저항입니다. 2는 귀환 도체를 고려한 것입니다. 목표는 부하에서 공급 전압의 3% 이하입니다.

작업 예시 — 15피트 편도 거리에 10A를 소비하는 12V 자동차 보조 부하: 16 AWG 도체(약 4.0 Ω/1000피트)는 2 × 15 × 10 × 0.004 = 1.2V (10%)로 떨어져 허용되지 않습니다. 12 AWG(약 1.6 Ω/1000피트)로 변경하면 0.48V (4%)로 떨어지고, 10 AWG(약 1.0 Ω/1000피트)로 변경하면 0.30V (2.5%)로 떨어져 목표치를 충족합니다. 동일한 계산 방식이 PLC 및 센서로 가는 장거리 24V DC 연결에서의 전압 강하에도 적용됩니다. 아래 최소 AWG 조회 표는 3% 이하의 전압 강하를 목표로 합니다:

연선 vs. 단선 및 도체 금속

케이블 어셈블리 및 하네스에는 거의 독점적으로 연선이 사용됩니다. 단선은 작업 경화되어 배선된 어셈블리의 굽힘 및 진동 하에서 파손됩니다. 연선(예: 24 AWG의 경우 7/32, 19/36 또는 41/40)은 약간 더 큰 전체 직경을 희생하여 유연 수명과 압착 신뢰성을 얻습니다. 단선은 IDC 단자 및 고정 PCB 점퍼에 사용됩니다.

야금술은 또한 전류 용량 계산에도 영향을 미칩니다. 구리 피복 알루미늄(CCA) 및 순수 알루미늄은 구리보다 게이지당 전류량이 적게 흐르는데, 이는 비저항이 더 높기 때문입니다. 따라서 동일한 전류 용량을 갖는 알루미늄 도체는 한두 게이지 더 커야 합니다. 구리, CCA 및 순수 알루미늄 도체 간의 전체적인 절충점은 무게, 비용 및 종단 처리의 차이점을 다룹니다. 저전류 신호를 실행하는 I/O 및 제어 케이블 어셈블리의 경우, 게이지는 일반적으로 전류 용량보다는 기계적 강도 및 압착 호환성에 의해 결정됩니다.

AWG 전류 정격에 대한 일반적인 질문

섀시 배선 정격 또는 전력 전송 정격 중 어떤 것을 사용해야 합니까?

하네스에 묶이거나 전선관으로 실행되는 모든 도체에는 전력 전송 열을 사용하십시오. 섀시 배선 정격은 개방되고 통풍이 잘 되는 공기 중에서 단일 도체를 가정하며, 짧은 계측기 또는 패널 실행에만 유효합니다. 이를 묶인 어셈블리에 적용하면 용량이 3~5배 과대평가됩니다.

도체가 묶여 있을 때 AWG 전류 용량을 얼마나 낮춰야 합니까?

NEC 310.15(C)(1)에 따르면, 4~6개의 전류 운반 도체는 단일 도체 전류 용량의 80%로, 7~9개는 70%로, 10~20개는 50%로 낮춥니다. 부하와 비교하기 전에 번들 계수와 주변 온도 계수를 곱하여 함께 적용하십시오.

더 높은 온도 절연을 사용하면 더 작은 게이지를 사용할 수 있습니까?

예 — 더 높은 절연 온도 정격은 도체의 허용 온도를 높여 동일한 게이지가 더 많은 전류를 전달할 수 있게 합니다. 90°C THHN 도체는 동일한 게이지의 60°C TW 도체보다 정격이 높으며, 200°C PTFE는 그보다 더 높습니다. 한계는 종종 와이어가 아닌 커넥터의 온도 및 전류 정격이 됩니다.

IEC 60228 미터법 빌드를 위해 AWG를 mm²로 어떻게 변환합니까?

AWG와 미터법 크기는 깔끔하게 매핑되지 않으므로 가장 가까운 표준 IEC 60228 단면적을 지정하십시오. 일반적인 등가물: 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. 연선 면적은 연선 수에 따라 달라지므로 항상 도체 데이터시트를 확인하십시오.

생산 빌드에서 맞춤형 연선 도체 또는 비표준 AWG를 얻을 수 있습니까?

네. 맞춤 스트랜딩, 주석 도금 구리 대 베어 구리, 비표준 AWG는 주문 제작 어셈블리에서 일상적으로 이루어지며, 도체 크기는 선택한 게이지에 대한 IPC/WHMA-A-620 압착 인장 강도 및 가스 밀착 기준에 대해 검증되어야 합니다. 부하, 실행 길이, 주변 온도, 번들 수, 절연 온도 등급을 제공하면 빌드에 대한 게이지를 지정하고 문서화할 수 있습니다.

와이어 게이지를 올바르게 지정하려면 세 가지 독립적인 제한 사항, 즉 절연 온도 등급, 번들 및 주변 온도에 대한 정격 전류 감소, 전체 양방향 실행에 대한 ≤3% 전압 강하 목표에 의해 요구되는 가장 큰 도체를 고려해야 합니다. 게시된 정격 전류 차트를 시작 상한선으로 취급하고 NEC 정격 전류 감소 계수를 적용한 다음, 빌드 도면에 도체를 확정하기 전에 전압 강하를 확인하십시오.