Kabler og stik til strøm: Vigtigheden af at vælge de rigtige til en elektrisk maskine
Man vælger omhyggeligt batteri, motor og controller, og derefter forbinder man dem med det, man har til rådighed. En almindelig fejl er, at kablerne og stikkene, der transporterer al strømmen fra maskinen, ofte er dem, der bliver varme, smelter eller går i stykker. Denne guide forklarer, hvordan man dimensionerer dem korrekt, med en simpel beregning.
Det vigtigste
- Et for tyndt kabel bliver for varmt og forårsager spændingsfald, hvilket resulterer i tab af effekt.
- Varmen, der genereres, stiger med kvadratet på strømmen og med kabellængden.
- Connectoren er ofte det svageste punkt: kontakten, lodningen og renligheden er lige så vigtige som dens størrelse.
- Fasekablerne transporterer fasestrømmen, som ofte er højere end batteristrømmen.
Sektion, AWG og kvadratmillimeter
Tykkelsen på et kabel angives ved hjælp af kobberarealet i dets tværsnit, målt i kvadratmillimeter, eller ved hjælp af den amerikanske AWG-standard. Vær opmærksom på, at AWG-skalaen er omvendt: jo lavere tallet er, desto tykkere er kablet.
| AWG | Kobberplade |
|---|---|
| 14 | 2,1 mm² |
| 12 | 3,3 mm² |
| 10 | 5,3 mm² |
| 8 | 8,4 mm² |
| 6 | 13,3 mm² |
| 4 | 21,2 mm² |
For et givent kabelafsnit er et kabel bestående af mange fine tråde, med silikoneisolering, mere fleksibelt og modstår bedre varme end et stift kabel med almindelig isolering: det er den type kabel, der bør bruges på et køretøj, der vibrerer.
Den vigtige beregning: Spændingsfald og varme
Kobber har en resistivitet på omkring 0,0172 ohm pr. meter for et kvadratmillimeter tværsnit. Modstanden i en kabel er derfor:
`modstand (Ω) = 0,0172 × længde (m) ÷ tværsnit (mm²)`
Eksempel: En forbindelse mellem batteri og controller på 1 meter, hvilket svarer til 2 meter kabel (frem og tilbage), med et tværsnit på 8,4 mm², har en modstand på omkring 0,0172 × 2 ÷ 8,4 ≈ 0,004 Ω. Ved 100 A giver dette et spændingsfald på 0,4 V og en varmeudvikling på omkring 40 W. Ved 200 A fordobles spændingsfaldet, og varmen multipliceres med fire: 160 W.
To konsekvenser:
- Spændingsfaldet reducerer den tilgængelige spænding til motoren, hvilket påvirker hastigheden og den maksimale effekt
- Varme blødgør isoleringen, oxiderer kontakterne og fremskynder slid på stikkene.
Strømkapaciteten for et kabel afhænger også af dets omgivelser: et kabel, der er udsat for fri luft, køles bedre end et kabel, der er pakket tæt sammen i et lukket kabinet. Producenternes strømtabeller antager specifikke forhold: sørg for at have en sikkerhedsmargin.
Fasekablerne
Mellem controlleren og motoren er strømmen den, der løber i faserne. Ved opstart og under kørsel op ad bakke kan den være betydeligt højere end den strøm, der trækkes fra batteriet: dette forklares i vores guide til controllere. Disse kabler skal derfor være mindst lige så tykke som batterikablerne, og så korte som muligt. På en motor med indbyggede hjul (hubmotor) løber de gennem akslen i motoren, hvilket begrænser deres tværsnit: et punkt, der skal kontrolleres, før man øger strømmen.
Stikkene
En forbindelse tilføjer en lille modstand. Når den er ny og korrekt monteret, er denne modstand ubetydelig. Men når den er slidt, oxideret eller dårligt fastgjort, kan den blive det varmeste punkt i hele systemet. Her er tre kategorier, der er relevante for lette køretøjer:
- Cylindriske stik (bullet), sælges i par, og bruges ofte på motorens faser, som vores 8 mm bullet-stik;
- Batteriforbindelser med polaritetsbeskyttelse, som forhindrer omvendt polaritet;
- degningssikre versioner, som inkluderer en forladningsmodstand: de forhindrer gnister ved tilslutning, når kondensatorerne i controlleren oplades hurtigt.
Krympe eller lodde
En korrekt krympning, udført med den rigtige tang og den korrekte størrelse af stikket, giver en solid og vibrationsresistent forbindelse. En veludført lodning leder strøm godt, men gør kablet stift ved udgangen, hvor det kan risikere at knække under vibrationer. Derfor beskyttes det med en krympeflex, som støtter kablet.
Værkstedstip.
En defekt stik (med smeltet plastik eller sortnet metal) skal altid udskiftes som et sæt, aldrig enkeltvis: den resterende del er også beskadiget og vil forårsage, at det nye stik bliver varmt igen.
De bedste fremgangsmåder
- Strømkablerne skal være så korte som muligt, og plus- og minuskablerne skal placeres ved siden af hinanden for at minimere forstyrrelser.
- Beskyttede områder mod skarpe kanter, fastgørelser der forhindrer gnidning.
- En sikring eller en afbryder, der er tilpasset batteriet, for at beskytte ledningerne i tilfælde af kortslutning.
- Efter de første ture er det vigtigt at kontrollere stikkene manuelt: Hvis et stik er varmt, mens de andre er kolde, indikerer det en fejl.
Ofte stillede spørgsmål
Hvilken type kabel skal jeg bruge til 100A?
Det afhænger af længden, ventilationen og den acceptable spændingsfald. Beregn modstanden ved hjælp af formlen i denne guide, og kontroller derefter den afgivne varme og det tabte spændingsfald. For et køretøj vælger man generelt en størrelse, der er større end det absolutte minimum, som angivet i tabellerne.
Hvorfor bliver mine faseforbindelser sorte?
De overopheder: Dette kan skyldes slidte kontakter, løse stik, dårlige forbindelser eller for høj strøm i forhold til deres størrelse. Udskift dem altid parvis, og sørg for, at de er dimensioneret til den aktuelle strøm i fasen, og ikke kun til batteristrømmen.
Giver et tykkere kabel mere effekt?
Den reducerer spændingsfald og varme, hvilket gør den tilgængelige effekt mere stabil ved høje strømforbrug. Den genererer ikke ekstra effekt; den forhindrer tab af effekt.