Cables y conectores de alimentación: cómo elegir los adecuados para un vehículo eléctrico
Se eligen cuidadosamente la batería, el motor y el controlador, y luego se conectan utilizando los componentes disponibles. Un error común es que los cables y conectores de alimentación transportan toda la corriente de la máquina, y a menudo son estos los que se calientan, se derriten o se cortan. Esta guía explica cómo dimensionarlos, con un cálculo sencillo.
Lo esencial
- Un cable demasiado delgado se calienta y provoca una pérdida de tensión, lo que reduce la potencia.
- El calor generado aumenta con el cuadrado de la corriente y con la longitud del cable.
- El conector suele ser el punto débil: el contacto, el apriete y la limpieza son tan importantes como su tamaño.
- Los cables de fase transportan la corriente de fase, que suele ser mayor que la corriente de la batería.
Sección, calibre AWG y milímetros cuadrados
El calibre de un cable se determina por la superficie de cobre de su sección, medida en milímetros cuadrados, o por la medida americana AWG. Es importante tener en cuenta que la escala AWG funciona al revés: cuanto más pequeño es el número, más grueso es el cable.
| AWG | Sección de cobre |
|---|---|
| 14 | 2,1 mm² |
| 12 | 3,3 mm² |
| 10 | 5,3 mm² |
| 8 | 8,4 mm² |
| 6 | 13,3 mm² |
| 4 | 21,2 mm² |
Para una misma sección, un cable compuesto por muchísimos hilos finos, con aislamiento de silicona, es más flexible y soporta mejor el calor que un cable rígido con aislamiento estándar: este es el tipo de cable que se debe utilizar en un vehículo que vibra.
El cálculo que importa: caída de tensión y calor
El cobre tiene una resistividad de aproximadamente 0,0172 ohmios por metro para una sección de un milímetro cuadrado. Por lo tanto, la resistencia de un cable es:
`resistencia (Ω) = 0,0172 × longitud (m) ÷ sección (mm²)`
Ejemplo: una conexión de batería a controlador de 1 metro, es decir, 2 metros de cable de ida y vuelta, con un calibre de 8,4 mm², tiene una resistencia de aproximadamente 0,0172 × 2 ÷ 8,4 ≈ 0,004 Ω. A 100 A, esto provoca una pérdida de 0,4 V y disipa aproximadamente 40 W de calor. A 200 A, la pérdida de tensión se duplica y el calor se multiplica por cuatro: 160 W.
Dos consecuencias:
- La caída de tensión reduce el voltaje disponible para el motor, lo que afecta la velocidad y la potencia máxima;
- `El calor ablanda el aislante, oxida los contactos y acelera el desgaste de los conectores.`
La corriente admisible de un cable también depende de su entorno: un cable expuesto al aire se enfría mejor que un conjunto de cables apretados dentro de una cubierta cerrada. Las tablas de corriente proporcionadas por los fabricantes asumen condiciones específicas: es importante dejar un margen de seguridad.
Los cables de fase
Entre el controlador y el motor, la corriente es la de las fases. Al arrancar y al subir cuestas, esta corriente puede ser mucho mayor que la que se extrae de la batería: esto se explica en nuestra guía del controlador. Estos cables deben ser, por lo tanto, al menos tan gruesos como los de la batería, y lo más cortos posible. En un motor de buje, estos cables pasan por el eje hueco del motor, lo que limita su sección: un punto a verificar antes de aumentar las corrientes.
Los conectores
Un conector puede añadir una pequeña resistencia de contacto. Cuando es nuevo y está bien montado, esta resistencia es insignificante. Sin embargo, si está desgastado, oxidado o mal soldado, puede convertirse en el punto más caliente de todo el circuito. Tres familias de productos son comunes en vehículos ligeros:
- los conectores de pines cilíndricos (bullet), por pares, que se utilizan a menudo en las fases del motor, como nuestros conectores bullet de 8 mm;
- los conectores de batería con carcasa polarizada, que evitan la inversión de la polaridad;
- las versiones anti-chispa, que incorporan una resistencia de pre-carga: evitan la chispa al conectar, cuando los condensadores del controlador se cargan repentinamente.
Crimpar o soldar
Un buen prensado, realizado con la pinza adecuada y el terminal del tamaño correcto, proporciona una conexión sólida y resistente a las vibraciones. Una soldadura bien hecha conduce la corriente de manera eficiente, pero endurece el cable en su punto de salida, donde podría romperse debido a las vibraciones; para protegerlo, se utiliza una funda termorretráctil que lo sujeta.
Consejo para el taller.
Un conector que se ha sobrecalentado (con plástico deformado y metal ennegrecido) debe reemplazarse por pares, nunca de forma individual: la parte restante también está dañada y provocará que el nuevo conector se sobrecaliente.
Las buenas prácticas
- Los cables de alimentación deben ser lo más cortos posible, y los cables positivo y negativo deben colocarse uno al lado del otro para minimizar las interferencias.
- Protecciones contra bordes afilados, fijaciones que evitan la fricción.
- Un fusible o un interruptor adecuado, colocado lo más cerca posible de la batería, para proteger el cableado en caso de cortocircuito.
- Después de las primeras salidas, es importante verificar visualmente los conectores. Si un conector está tibio mientras que los demás están fríos, esto puede indicar un problema.
Preguntas frecuentes
¿Qué sección de cable se recomienda para 100 amperios?
Depende de la longitud, la ventilación y la caída de tensión aceptable. Calcule la resistencia utilizando la fórmula de esta guía, y luego verifique la cantidad de calor disipado y la tensión perdida. Para un vehículo, generalmente se recomienda utilizar un cable de mayor sección que el mínimo especificado en las tablas.
¿Por qué mis conectores de fase se están ennegreciendo?
Se calient: contacto desgastado, pin suelto, conexión deficiente o corriente demasiado alta para su tamaño. Reemplace los componentes por pares y asegúrese de que estén dimensionados para la corriente de fase, no solo para la corriente de la batería.
¿Un cable más grueso proporciona más potencia?
Reduce la caída de tensión y el calor, lo que permite una entrega de potencia más estable bajo cargas elevadas. No genera potencia, sino que evita su pérdida.