Voor de meeste hobbyisten is draadkeuze een onderbelicht aspect van projectontwerp. Het gebruik van een te dunne draad kan rampzalige gevolgen hebben, variërend van spanningsdalingen die leiden tot slechte prestaties tot elektrische branden.
Ondanks het belang ervan, is dikkere draad duurder. Dus hobbyisten zullen vaak beknibbelen op dit materiaal.
Ons doel is om de dunste draad te vinden die we kunnen gebruiken, terwijl we onze spanningsdalingen binnen een redelijke marge houden en elk risico op een elektrische brand vermijden.
Door de tijd te nemen om de wiskunde door te nemen, zullen we onszelf een enorme hoeveelheid werk besparen. Laten we erin duiken!
Elektriciteit ontwarren, met sanitair
Elektriciteit kan moeilijk te visualiseren zijn, dus laten we eens kijken naar een klassieke metafoor voor het begrijpen van elektriciteit. In plaats van elektronen in een draad, stel je water in een pijp voor:
- Stroom zou het water in de leiding zijn.
- Spanning zou de druk zijn die het water door de pijp duwt.
- Weerstand zou de diameter van de pijp zelf zijn.
In veel opzichten is deze metafoor perfect om na te denken over draadmeters. Net als de diameter van een pijp, is de diameter van een draad recht evenredig met de interne weerstand. Hoe minder ruimte er is om elektriciteit (of water) te laten stromen, hoe meer weerstand er zal zijn tegen de stroom ervan.
Als we terugdenken aan de leiding vol water, wat zou er gebeuren als we 100 liter water in een leiding zouden persen die maar één liter kan bevatten? Zoals je je kunt voorstellen, zouden we ons heel snel aan de telefoon met de loodgieter bevinden, omdat die pijp zou zijn gebarsten!
Een soortgelijk fenomeen doet zich voor wanneer we proberen te veel stroom door een te dunne draad te sturen; alleen in plaats van dat er water uitstroomt, raakt de draad oververhit en smelt. Met een voldoende grote spanning die die stroom voortstuwt, kan deze gesmolten draad zeer snel leiden tot een elektrische brand.
Maak je geen zorgen als je je draden al hebt gekocht en ze niet aan je behoeften voldoen; jij kan gebruik ze voor verschillende leuke doe-het-zelf-projecten.
Spanningsval en waarom te veel een circuit kan verpesten
In elk elektrisch gelijkstroomcircuit zullen we spanningsdalingen ervaren; dit is een fundamentele regel van circuits. Het probleem doet zich echter voor wanneer er te veel spanning verloren is gegaan, met name vanwege de weerstand van de draad zelf.
Als we nog eens aan onze leidingen denken, stel je dan een heel grote pijp voor die bottleneckt in een veel kleinere. Plots wordt onze waterstroom afgeremd en wordt de druk achter het water verminderd. Dit vertraagde water heeft niet de druk om een waterrad te laten draaien, en daarom hebben we verminderde prestaties.
Dus, in plaats van een veel kleiner waterrad te gebruiken, lijkt het alsof we grotere pijpen moeten gebruiken. Hierdoor zou het water relatief ongeremd kunnen stromen, waardoor de druk hoog genoeg blijft om ons wiel te laten draaien.
Verhuizen naar draden en elektronen, het idee is vrijwel hetzelfde! In elektrische termen kunnen we dit heel gemakkelijk verklaren met een van de fundamentele wetten van de natuurkunde, de wet van Ohm:
De wet van Ohm dicteert de relaties tussen stroom, spanning en weerstand. In een gelijkstroomcircuit is onze stroom overal constant, maar onze spanning en weerstand zijn omgekeerd evenredig aan elkaar.
Om dat eenvoudiger te zeggen, naarmate de weerstand toeneemt, neemt de spanning af.
Om dat naar onze praktijktoepassing te brengen: naarmate draden kleiner worden, neemt hun weerstand toe. Daarom, naarmate de draden kleiner worden, neemt de spanning erover af, net zoals dunnere leidingen de waterstroom verminderen!
Daarom zorgt het gebruik van dikkere draden in uw circuit ervoor dat de spanning kan worden toegepast waar het nodig is - en niet verspild aan draadweerstand.
Optimale draaddikte berekenen
Verreweg de beste manier om uw draadmeter te berekenen, is door een online rekenmachine te gebruiken; deze toepassingen stellen gebruikers in staat om hun spanning, stroomsterkte (stroom), de lengte van hun bedrading en hun toegestane spanningsval in te voeren. Na het kraken van de cijfers, geeft de rekenmachine de optimale draaddikte voor die draad weer.
Voor de meeste toepassingen is een spanningsdaling van ongeveer drie procent toegestaan - meer dan dat, en gevoeligere elektronische apparatuur kan mogelijk niet goed gaan functioneren.
We willen ook altijd het maximaal mogelijke stroomverbruik van ons apparaat gebruiken - dit zal over het algemeen op het apparaat worden geschreven. Hoewel het waarschijnlijk geen aanhoudende stroomafname van die waarde zal hebben, moeten we ervoor zorgen dat we worden beschermd tegen stroompieken.
Hier is een voorbeeld van een online draadmetercalculator, te vinden op: wiresizecalculator.net:
Zoals u kunt zien, maakt deze rekenmachine ook verdere variabele invoer mogelijk, zoals de warmteclassificatie van de isolatie, van wat voor soort geleider de draden zijn gemaakt en het type installatie dat de draad wordt geplaatst naar binnen.
In dit voorbeeld kregen we een minimale veilige draaddikte van 3 American Wire Gauge (AWG).
Om veiligheidsredenen is het altijd het beste om uw draden een of twee te veel te meten, zodat we eindigen met een draad van 2/0 AWG. Let op, de standaard van draadmeter is volledig achterwaarts; hoe dikker de draad, hoe kleiner de draaddikte! Dus 2/0 AWG is in feite dikkere draad dan 3 AWG.
Verwant: Bereken uw elektriciteitskosten met deze handige tools
Welke draad moet ik kiezen?
Buiten de draaddikte zijn de andere variabelen waarmee rekening moet worden gehouden het aantal strengen, d.w.z. uit hoeveel draadstrengen de kabel bestaat - en draadmateriaal.
Als vuistregel geldt dat meer draadstrengen een grotere flexibiliteit opleveren. Als u draad in krappe ruimtes laat lopen, is een groter aantal strengen iets dat de moeite waard is om in te investeren.
Wat het eigenlijke materiaal van de draad betreft, is koper de standaard voor de meeste toepassingen, hoewel aluminium ook kan worden gebruikt.
Het belangrijkste om te onthouden is consistentie. Als u koperen connectoren gebruikt en koperdraad elders in het circuit, gebruik dan koperdraad. Het mixen en matchen van materialen kan leiden tot corrosie en gebroken connectoren, omdat de materialen met verschillende snelheden zullen uitzetten en krimpen.
Verwant: Niet alleen solderen: verschillende methoden voor het aansluiten van draden, uitgelegd
Geld besparen en veilig blijven
Er zijn nogal wat variabelen waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van de juiste draad voor uw build. De belangrijkste regel van elektriciteit is echter om een professional in te schakelen als u zich ongemakkelijk voelt.
Bereken anders uw draaddikte op basis van de maximale stroom die u erdoor wilt laten lopen, koop draad één maat groter en ga bouwen! Zorg altijd voor materiaalconsistentie tussen draden en connectoren en reken maar uit!
Met een beetje vooruitdenken kunt u elk risico op brand blussen en uzelf een paar dollar besparen.
Leer meer over verschillende soorten elektronische schakelingen met onze uitleggids.
Lees volgende
- doe-het-zelf
- Persoonlijke veiligheid
- Zelfstudies voor doe-het-zelfprojecten
- Elektronica
Doe-het-zelver en schrijver, Sam houdt van een project. Met een muzikale achtergrond brengt hij ervaring met analoge circuits, opnames en het tot het uiterste gaan van audio. In zijn vrije tijd is hij te vinden gehuld in een wolk van soldeer, gravend in een vintage stuk uitrusting.
Abonneer op onze nieuwsbrief
Word lid van onze nieuwsbrief voor technische tips, recensies, gratis e-boeken en exclusieve deals!
Klik hier om je te abonneren