Καλώδια και σύνδεσμοι ισχύος: πώς να τους επιλέξετε για ηλεκτρικό όχημα
Επιλέγουμε προσεκτικά την μπαταρία, το μοτέρ και τον ελεγκτή, και μετά τους συνδέουμε με ό,τι έχουμε πρόχειρο. Συχνό λάθος: τα καλώδια και οι σύνδεσμοι ισχύος μεταφέρουν όλο το ρεύμα του μηχανήματος και συχνά αυτά είναι που θερμαίνονται, λιώνουν ή κόβονται. Αυτός ο οδηγός εξηγεί πώς να τα διαστασιολογήσετε, με έναν απλό υπολογισμό.
Τα βασικά
- Ένα πολύ λεπτό καλώδιο θερμαίνεται και προκαλεί απώλεια τάσης, άρα και ισχύος.
- Η παραγόμενη θερμότητα αυξάνεται ανάλογα με το τετράγωνο του ρεύματος και το μήκος του καλωδίου.
- Ο σύνδεσμος είναι συχνά το αδύναμο σημείο: η επαφή, η πτύχωση και η καθαριότητα μετρούν εξίσου με το μέγεθός του.
- Τα καλώδια φάσης μεταφέρουν το ρεύμα φάσης, το οποίο είναι συχνά υψηλότερο από το ρεύμα της μπαταρίας.
Διατομή, AWG και τετραγωνικά χιλιοστά
Το πάχος ενός καλωδίου δίνεται από την επιφάνεια χαλκού της διατομής του, σε τετραγωνικά χιλιοστά, ή από την αμερικανική κλίμακα AWG. Προσοχή, η κλίμακα AWG λειτουργεί αντίστροφα: όσο μικρότερος είναι ο αριθμός, τόσο παχύτερος είναι ο αγωγός.
| AWG | Διατομή χαλκού |
|---|---|
| 14 | 2,1 mm² |
| 12 | 3,3 mm² |
| 10 | 5,3 mm² |
| 8 | 8,4 mm² |
| 6 | 13,3 mm² |
| 4 | 21,2 mm² |
Για την ίδια διατομή, ένα καλώδιο φτιαγμένο από πολύ λεπτά συρματίδια, με μόνωση σιλικόνης, είναι πιο εύκαμπτο και αντέχει καλύτερα στη θερμότητα από ένα άκαμπτο καλώδιο με συνηθισμένη μόνωση: αυτός είναι ο τύπος καλωδίου που πρέπει να χρησιμοποιείται σε ένα όχημα που υπόκειται σε κραδασμούς.
Ο σημαντικός υπολογισμός: πτώση τάσης και θερμότητα
Ο χαλκός έχει ειδική αντίσταση περίπου 0,0172 ohm ανά μέτρο για διατομή ενός τετραγωνικού χιλιοστού. Η αντίσταση ενός καλωδίου ισούται λοιπόν με:
αντίσταση (Ω) = 0,0172 × μήκος (m) ÷ διατομή (mm²)
Παράδειγμα: μια σύνδεση μπαταρίας-ελεγκτή 1 m, δηλαδή 2 m καλωδίου μετάβασης και επιστροφής, διατομής 8,4 mm², έχει αντίσταση περίπου 0,0172 × 2 ÷ 8,4 ≈ 0,004 Ω. Στα 100 A, προκαλεί απώλεια 0,4 V και διασκορπίζει περίπου 40 W θερμότητας. Στα 200 A, η πτώση τάσης διπλασιάζεται και η θερμότητα πολλαπλασιάζεται επί τέσσερα: 160 W.
Δύο συνέπειες:
- η πτώση τάσης μειώνει τη διαθέσιμη τάση για το μοτέρ, άρα και την ταχύτητα και την ισχύ αιχμής·
- η θερμότητα μαλακώνει τη μόνωση, οξειδώνει τις επαφές και επιταχύνει τη φθορά των συνδέσμων.
Το επιτρεπόμενο ρεύμα ενός καλωδίου εξαρτάται επίσης από το περιβάλλον του: ένα καλώδιο στον αέρα ψύχεται καλά, ενώ μια δέσμη σφιγμένη σε κλειστό deck πολύ λιγότερο. Οι πίνακες ρεύματος των κατασκευαστών προϋποθέτουν ακριβείς συνθήκες: κρατήστε περιθώριο ασφαλείας.
Τα καλώδια φάσης
Μεταξύ του ελεγκτή και του μοτέρ, το ρεύμα είναι αυτό των φάσεων. Κατά την εκκίνηση και σε ανηφόρα, μπορεί να είναι πολύ υψηλότερο από το ρεύμα που αντλείται από την μπαταρία: αυτό εξηγείται στον οδηγό ελεγκτή μας. Συνεπώς, αυτά τα καλώδια πρέπει να είναι τουλάχιστον τόσο παχιά όσο αυτά της μπαταρίας και όσο το δυνατόν πιο κοντά. Σε ένα μοτέρ πλήμνης, περνούν μέσα από τον κοίλο άξονα του μοτέρ, γεγονός που περιορίζει τη διατομή τους: ένα σημείο που πρέπει να ελεγχθεί πριν από την αύξηση των ρευμάτων.
Οι σύνδεσμοι
Ένας σύνδεσμος προσθέτει μια μικρή αντίσταση επαφής. Όταν είναι καινούργιος και σωστά τοποθετημένος, είναι αμελητέα. Όταν είναι φθαρμένος, οξειδωμένος ή κακοσφιγμένος, γίνεται το θερμότερο σημείο ολόκληρου του κυκλώματος. Τρεις οικογένειες απαντώνται συχνά στα ελαφρά οχήματα:
- οι σύνδεσμοι κυλινδρικών ακίδων (bullet), ανά ζεύγη, που χρησιμοποιούνται συχνά στις φάσεις του κινητήρα, όπως οι σύνδεσμοι bullet 8 mm μας·
- οι σύνδεσμοι μπαταρίας με πολωμένο περίβλημα, οι οποίοι αποτρέπουν την ανάστροφη πολικότητα·
- οι εκδόσεις κατά των σπινθήρων, οι οποίες ενσωματώνουν αντίσταση προφόρτισης: αποτρέπουν τον σπινθήρα κατά τη σύνδεση, όταν οι πυκνωτές του ελεγκτή φορτίζονται απότομα.
Πτύχωση ή συγκόλληση
Μια πτύχωση που γίνεται με την κατάλληλη πένσα και το σωστό μέγεθος ακροδέκτη προσφέρει σταθερή επαφή ανθεκτική στους κραδασμούς. Μια καλοεκτελεσμένη συγκόλληση άγει εξαιρετικά, αλλά ακαμπταίνει το καλώδιο στην έξοδό του, όπου κινδυνεύει να σπάσει από τους κραδασμούς: προστατεύεται με θερμοσυστελλόμενο μακαρόνι που στηρίζει το καλώδιο.
Η συμβουλή του συνεργείου
Ένας σύνδεσμος που έχει θερμανθεί (παραμορφωμένο πλαστικό, μαυρισμένο μέταλλο) αντικαθιστάται ανά ζεύγος, ποτέ μόνος του: το εναπομείναν τμήμα έχει επίσης υποστεί ζημιά και θα προκαλέσει εκ νέου θέρμανση του καινούργιου.
Βέλτιστες πρακτικές
- Καλώδια ισχύος όσο το δυνατόν πιο κοντά, με το συν and πλην δίπλα-δίπλα για περιορισμό των παρεμβολών.
- Διαδρομές προστατευμένες από αιχμηρές ακμές, στηρίγματα που αποτρέπουν την τριβή.
- Μια ασφάλεια ή ένας διακόπτης κυκλώματος προσαρμοσμένος όσο το δυνατόν πιο κοντά στην μπαταρία, για την προστασία της καλωδίωσης σε περίπτωση βραχυκυκλώματος.
- Μετά τις πρώτες διαδρομές, έλεγχος των συνδέσμων με το χέρι: ένας χλιαρός σύνδεσμος ενώ οι υπόλοιποι είναι κρύοι υποδεικνύει σφάλμα.
Συχνές ερωτήσεις
Ποια διατομή καλωδίου για 100 A;
Αυτό εξαρτάται από το μήκος, τον εξαερισμό και την αποδεκτή πτώση τάσης. Υπολογίστε την αντίσταση με τον τύπο αυτού του οδηγού, στη συνέχεια ελέγξτε τη διασκορπιζόμενη θερμότητα και την απώλεια τάσης. Για ένα όχημα, επιλέγουμε γενικά παχύτερο καλώδιο από το αυστηρό ελάχιστο των πινάκων.
Γιατί μαυρίζουν οι σύνδεσμοι φάσης μου;
Θερμαίνονται: φθαρμένη επαφή, χαλαρή ακίδα, ατελής πτύχωση ή υπερβολικό ρεύμα για το μέγεθός τους. Αντικαταστήστε τους ανά ζεύγος και βεβαιωθείτε ότι είναι διαστασιολογημένοι για το ρεύμα φάσης, όχι μόνο για το ρεύμα μπαταρίας.
Ένα παχύτερο καλώδιο προσφέρει περισσότερη ισχύ;
Μειώνει την πτώση τάσης και τη θερμότητα, καθιστώντας έτσι τη διαθέσιμη ισχύ πιο σταθερή υπό υψηλό ρεύμα. Δεν δημιουργεί ισχύ: αποτρέπει την απώλειά της.