Kablovi i konektori za napajanje: kako ih pravilno odabrati za električno vozilo
Pažljivo biramo bateriju, motor i kontroler, a zatim ih povezujemo onime što nam je pri ruci. Česta pogreška: kabeli i konektori za napajanje prenose svu struju stroja i upravo su oni često ti koji se zagrijavaju, tope ili prekidaju. Ovaj vodič objašnjava kako ih dimenzionirati, uz jednostavan izračun.
Osnove
- Pretanak kabel se zagrijava i uzrokuje pad napona, a time i gubitak snage.
- Proizvedena toplina raste s kvadratom struje i duljinom kabela.
- Konektor je često slaba točka: kontakt, krimpanje i čistoća jednako su važni kao i njegova veličina.
- Fazni kabeli prenose faznu struju, koja je često veća od struje baterije.
Presjek, AWG i kvadratni milimetri
Debljina kabela određuje se površinom bakrenog presjeka u kvadratnim milimetrima ili američkom AWG mjerom. Pozor, AWG ide obrnuto: što je broj manji, kabel je deblji.
| AWG | Presjek bakra |
|---|---|
| 14 | 2,1 mm² |
| 12 | 3,3 mm² |
| 10 | 5,3 mm² |
| 8 | 8,4 mm² |
| 6 | 13,3 mm² |
| 4 | 21,2 mm² |
Za isti presjek, kabel sastavljen od mnogo tankih niti, s izolacijom od silikona, fleksibilniji je i bolje podnosi toplinu od krutog kabela s običnom izolacijom: to je tip kabela koji treba koristiti na vozilu koje vibrira.
Izračun koji je važan: pad napona i toplina
Bakar ima otpornost od približno 0,0172 ohma po metru za jedan kvadratni milimetar presjeka. Otpor kabela stoga iznosi:
otpor (Ω) = 0,0172 × duljina (m) ÷ presjek (mm²)
Primjer: veza baterija-kontroler od 1 m, odnosno 2 m kabela (tamo i natrag), presjeka 8,4 mm², ima otpor od približno 0,0172 × 2 ÷ 8,4 ≈ 0,004 Ω. Pri 100 A, uzrokuje gubitak od 0,4 V i rasipa oko 40 W topline. Pri 200 A, gubitak napona se udvostručuje, a toplina se učetverostručuje: 160 W.
Dvije posljedice:
- pad napona smanjuje napon dostupan motoru, a time i brzinu te vršnu snagu;
- toplina omekšava izolaciju, oksidira kontakte i ubrzava trošenje konektora.
Dopuštena struja kabela također ovisi o njegovoj okolini: kabel na otvorenom dobro se hladi, dok se snop kabela u zatvorenom kućištu hladi puno slabije. Tablice struja proizvođača pretpostavljaju točne uvjete: ostavite si rezerve.
Fazni kabeli
Između kontrolera i motora, struja je fazna struja. Prilikom pokretanja i na uzbrdici, ona može biti puno veća od struje koju vuče baterija: to je objašnjeno u našem vodiču za kontroler. Ti kabeli stoga moraju biti barem jednako debeli kao oni od baterije i što kraći. Na motoru u glavčini, oni prolaze kroz šuplju osovinu motora, što ograničava njihov presjek: točka koju treba provjeriti prije povećanja struje.
Konektori
Konektor dodaje mali kontaktni otpor. Nov i pravilno montiran, on je zanemariv. Istrošen, oksidiran ili loše krimpan, postaje najtoplija točka cijelog kruga. Tri obitelji konektora često se koriste na lakim vozilima:
- konektori s cilindričnim pinovima (bullet), u parovima, često korišteni na fazama motora, poput naših bullet 8 mm konektora;
- konektori baterije s polariziranim kućištem, koji sprječavaju zamjenu polova;
- verzije protiv iskrenja (anti-spark), koje integriraju otpornik za predpunjenje: one sprječavaju iskrenje pri spajanju, kada se kondenzatori kontrolera naglo pune.
Krimpanje ili lemljenje
Krimpanje izvedeno odgovarajućim kliještima i odgovarajućom veličinom stopice daje čvrst kontakt otporan na vibracije. Dobro izveden lem vrlo dobro provodi struju, ali ukrućuje kabel na izlazu, gdje postoji rizik od pucanja uslijed vibracija: štitimo ga termoskupljajućom cijevi koja podupire kabel.
Savjet iz radionice
Konektor koji se zagrijao (deformirana plastika, pocrnjeli metal) mijenja se u paru, nikada pojedinačno: preostali dio je također oštećen i ponovno će uzrokovati zagrijavanje novog.
Dobre prakse
- Kabeli za napajanje što kraći, plus i minus jedan pored drugog kako bi se ograničile smetnje.
- Prolazi zaštićeni od oštrih rubova, pričvršćivači koji sprječavaju trenje.
- Osigurač ili prekidač prilagođen što bliže bateriji, za zaštitu kabela u slučaju kratkog spoja.
- Nakon prvih vožnji, provjerite konektore rukom: mlak konektor dok su ostali hladni signalizira kvar.
Česta pitanja
Koji presjek kabela za 100 A?
To ovisi o duljini, ventilaciji i prihvaćenom padu napona. Izračunajte otpor pomoću formule iz ovog vodiča, zatim provjerite rasipanu toplinu i izgubljeni napon. Za vozilo se općenito uzima veći presjek od strogog minimuma iz tablica.
Zašto moji fazni konektori crne?
Zagrijavaju se: istrošen kontakt, labav pin, nesavršeno krimpanje ili prevelika struja za njihovu veličinu. Zamijenite ih u paru i provjerite jesu li dimenzionirani za faznu struju, a ne samo za struju baterije.
Daje li deblji kabel više snage?
On smanjuje pad napona i toplinu, stoga čini dostupnu snagu stabilnijom pri jakoj struji. Ne stvara snagu: sprječava njezin gubitak.