- Etusivu
- Tietopankki
- Poikkipinta-alan valinta
Johtimen poikkipinta-alan valinta: virta, pituus ja jännitehäviö
Liian ohut lämpenee ja menettää jännitettä, liian paksu maksaa painoa, tilaa ja rahaa. Millä suureilla määritätte sopivan poikkipinta-alan ja miksi ajoneuvon sähköjärjestelmässä ratkaisee usein jännitehäviö.
Kaksi kriteeriä: lämpeneminen ja jännitehäviö
Johtimen poikkipinta-alan on täytettävä kaksi ehtoa. Ensinnäkin johdin ei saa lämmetä käyttövirralla liikaa. Tätä kuvaa kuormitettavuus, joka riippuu johdintyypistä, ympäristön lämpötilasta, asennustavasta ja niputuksesta.
Toiseksi jännitehäviö johtimessa ei saa kasvaa niin suureksi, että kuormalle jää liian vähän jännitettä. Etenkin 12 ja 24 voltin järjestelmissä, joissa johtimet ovat pitkiä, jännitehäviö on usein tiukempi kriteeri.
Jännitehäviön laskeminen
Tasavirralle pätee likimäärin: jännitehäviö ΔU = 2 · L · I · ρ / A. Tässä L on johtimen yksinkertainen pituus metreinä (kerroin 2 ottaa huomioon meno- ja paluujohtimen), I virta ampeereina, A poikkipinta-ala yksikössä mm² ja ρ kuparin resistiivisyys, käytännössä noin 0,0178 Ω·mm²/m lämpötilassa 20 °C.
Poikkipinta-alan suhteen ratkaistuna: A = 2 · L · I · ρ / ΔU. Jos virta palaa ajoneuvon rungon kautta, kerroin 2 jää johtimen osalta pois; tilalle tulee siirtymävastus runkoon. Korkeammissa lämpötiloissa kuparin resistanssi kasvaa ja jännitehäviö suurenee.
Laskuesimerkki
Työvalo, jonka virta on 10 A jännitteellä 12 V, on liitetty 6 metrin johtimella, ja sekä meno- että paluujohdin vedetään. Sallittu jännitehäviö olkoon 3 %, siis 0,36 V. Tällöin A = 2 · 6 m · 10 A · 0,0178 Ω·mm²/m / 0,36 V ≈ 5,9 mm². Valitaan seuraavaksi suurempi vakiopoikkipinta-ala, tässä 6 mm².
Poikkipinta-alalla 2,5 mm² jännitehäviö olisi noin 0,85 V, siis noin 7 %. Työvalo himmenisi selvästi. Sallitun jännitehäviön määrittää kuorman valmistaja tai asiakkaan spesifikaatio.
Muut vaikuttavat tekijät
- Ympäristön lämpötila ja etäisyys lämmönlähteistä
- Niputus: monet johtimet samassa nipussa lämmittävät toisiaan
- Johdintyyppi ja eristemateriaali sallittuine lämpötiloineen
- Lyhytaikaiset virrat, esimerkiksi moottorien käynnistysvirrat
- Sulakesuojaus: sulakkeen ja poikkipinta-alan on sovittava yhteen
- Liitin ja puristusliitos: liittimen on oltava hyväksytty kyseiselle poikkipinta-alalle
Muunnokset AWG:n ja yksikön mm² välillä löydätte AWG-taulukosta. Jos ette halua tehdä mitoitusta itse, sen hoitaa suunnittelumme.
