Kablar och kontakter för ström: Viktigt att välja rätt för en eldriven maskin
Man väljer noggrant batteri, motor och styrenhet, och kopplar sedan samman dem med det man har till hands. Ett vanligt misstag är att kablar och kontakter för ström transporterar all ström från maskinen, och det är ofta de som blir varma, smälter eller går sönder. Denna guide förklarar hur man dimensionerar dem korrekt, med en enkel beräkning.
Det viktigaste
- En för tunn kabel blir varm och orsakar spänningsfall, vilket resulterar i minskad effekt.
- Värmen som genereras ökar i kvadrat med strömmen och med kabelns längd.
- Anslutningen är ofta den svaga punkten: kontakten, anslutningen och renheten är lika viktiga som dess storlek.
- Fasfaserna transporterar strömmen från faserna, vilket ofta är högre än batteriströmen.
Avsnitt, AWG och kvadratmillimeter
Storleken på en kabel anges antingen genom kopparytans area i kvadratmillimeter, eller genom den amerikanska standarden AWG. Var uppmärksam på att AWG-skalan är omvänd: ju lägre siffran är, desto tjockare är kabeln.
| AWG | Kopparsektion |
|---|---|
| 14 | 2,1 mm² |
| 12 | 3,3 mm² |
| 10 | 5,3 mm² |
| 8 | 8,4 mm² |
| 6 | 13,3 mm² |
| 4 | 21,2 mm² |
För en given sektion är en kabel bestående av många tunna trådar, med silikonisolering, mer flexibel och tål värme bättre än en styv kabel med vanlig isolering: det är den typ av kabel som bör användas på ett fordon som vibrerar.
Den beräkning som är viktig: spänningsfall och värmeutveckling
Koppar har en resistivitet på ungefär 0,0172 ohm per meter för en tvärsnittsarea på en kvadratmillimeter. Resistansen för en kabel beräknas därför som:
`resistans (Ω) = 0,0172 × längd (m) ÷ tvärsnitt (mm²)`
Exempel: En batteri-till-styrenhet-anslutning på 1 meter, vilket motsvarar 2 meter kabel (tur och retur), med en tvärsnittsarea på 8,4 mm², har ett motstånd på ungefär 0,0172 × 2 ÷ 8,4 ≈ 0,004 Ω. Vid 100 A ger detta en spänningsförlust på 0,4 V och en värmeutveckling på ungefär 40 W. Vid 200 A fördubblas spänningsförlusten och värmeutvecklingen multipliceras med fyra: 160 W.
Två konsekvenser:
- Spänningsfall minskar spänningen som är tillgänglig för motorn, vilket i sin tur påverkar hastigheten och den maximala effekten;
- Värmen mjukar upp isoleringen, oxiderar kontakterna och påskyndar slitage på anslutningarna.
Strömstyrkan som en kabel klarar beror också på dess omgivning: en kabel som är exponerad för luft kyls effektivt, medan en kabel buntad i ett slutet chassi kyls mycket sämre. Tillverkarnas strömtabeller förutsätter specifika förhållanden: lämna alltid en säkerhetsmarginal.
Faserna
Mellan styrenheten och motorn är strömmen den som används i faserna. Vid start och i uppförsbackar kan den vara betydligt högre än strömmen som dras från batteriet: detta förklaras i vår guide om styrenheter. Dessa kablar måste därför vara minst lika tjocka som de som används för batteriet, och så korta som möjligt. På en navmotor löper de inuti motorns ihåliga axel, vilket begränsar deras tvärsnitt: en viktig punkt att kontrollera innan man ökar strömmen.
Anslutningarna
En kontakt kan lägga till en liten mängd motstånd. När den är ny och korrekt monterad är detta försumbart. Men om den är sliten, oxiderad eller felaktigt ansluten, kan den bli den varmaste punkten i hela kretsen. Tre huvudtyper förekommer i lätta fordon:
- cylindriska stiftkontakter (bullet), i par, som ofta används på motorfaserna, som till exempel våra 8 mm bullet-kontakter;
- Batterikontakter med polariserat hölje, som förhindrar omvänd polaritet;
- versionerna med gnistskydd, som inkluderar ett förkopplingsmotstånd: de förhindrar gnistor vid anslutning, när kondensatorerna i styrenheten laddas upp snabbt.
Pressa eller löda
En korrekt krympning, utförd med rätt tång och rätt storlek på kontakthylsan, ger en stabil och vibrationsbeständig anslutning. En väl utförd lödning leder ström bra, men gör kabeln styvare vid anslutningen, vilket ökar risken för att den går sönder på grund av vibrationer. Därför skyddas den med en krympslang som ger stöd åt kabeln.
Tips för verkstaden.
En kontakt som har blivit överhettad (med deformerad plast och svartnad metall) ska alltid bytas ut i par, aldrig enskilt. Den återstående delen är också skadad och kommer att orsaka att den nya kontakten överhettas.
De bästa metoderna
- Kablarna för strömförsörjningen bör vara så korta som möjligt, och plus- respektive minuskablarna bör placeras bredvid varandra för att minimera störningar.
- Skyddade områden mot skarpa kanter, fästen som förhindrar friktion.
- En lämplig säkring eller strömbrytare bör placeras så nära batteriet som möjligt för att skydda kablaget vid kortslutning.
- Efter de första turerna är det viktigt att kontrollera anslutningarna manuellt: Om en anslutning är varm medan de andra är kalla, indikerar det ett fel.
Vanliga frågor
Vilken kabeldimension ska användas för 100 A?
Det beror på längden, ventilationen och den acceptabla spänningsfallet. Beräkna resistansen med formeln i denna guide, och kontrollera sedan den avsatta värmen och spänningsförlusten. För ett fordon brukar man generellt välja en dimension som är större än det absoluta minimum som anges i tabellerna.
Varför blir mina fasanslutningar svarta?
De kan överhettas av: sliten kontakt, lös anslutning, dålig krympning eller för hög ström för deras storlek. Byt ut dem parvis och kontrollera att de är dimensionerade för strömmen i fasen, inte bara för batteriets ström.
Ger en tjockare kabel mer effekt?
Den minskar spänningsfall och värme, vilket gör att effekten blir mer stabil vid hög ström. Den genererar inte effekt själv, utan förhindrar att effekt går förlorad.