คำนวณขนาดสาย AWG

ระบบขนาดสาย AWG ทำงานอย่างไร?

ระบบ American Wire Gauge (AWG) เป็นมาตราส่วนลอการิทึมสำหรับขนาดสายที่เป็นมาตรฐานในสหรัฐอเมริกา หมายเลข gauge ลดลงเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้น: AWG 0000 (4/0) ใหญ่สุดที่ 11.68 mm ส่วน AWG 40 เพียง 0.079 mm ทุกๆ 6 gauge ที่ลดลง พื้นที่หน้าตัดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

เส้นผ่านศูนย์กลางสายเป็นไปตามสูตรเรขาคณิต d = 0.127 × 92^((36-n)/39) mm โดย n คือหมายเลข AWG ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำนี้หมายความว่าสามารถหาคุณสมบัติไฟฟ้าทั้งหมดจากหมายเลข gauge อย่างเดียว

ความต้านทานเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิเนื่องจากสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกของโลหะ ทองแดงมีสัมประสิทธิ์ 0.00393/°C (อ้างอิง 20°C) อุณหภูมิเพิ่ม 50°C ทำให้ความต้านทานเพิ่มราว 20% พิกัดกระแสขึ้นกับชนิดฉนวน อุณหภูมิแวดล้อม และวิธีติดตั้งตามตาราง NEC

Formula: d(mm) = 0.127 × 92^((36-n)/39) A(mm²) = π/4 × d² R(Ω/m) = ρ / A ρ_Cu(20°C) = 1.724 × 10⁻⁸ Ω·m ρ(T) = ρ₂₀ × [1 + α(T - 20)]

ตัวอย่างการคำนวณ

สายทองแดง AWG 12 ที่ 20°C: d = 0.127 × 92^((36-12)/39) = 2.053 mm พื้นที่ = π/4 × 2.053² = 3.31 mm² ความต้านทาน = 1.724×10⁻⁸ / 3.31×10⁻⁶ = 5.21 mΩ/m ที่ 75°C: R = 5.21 × [1 + 0.00393×55] = 6.34 mΩ/m

เมื่อใดควรใช้เครื่องคำนวณนี้

• เลือกขนาดสายไฟตามความสามารถในการรับกระแส
• คำนวณแรงดันตกสำหรับสายยาว
• แปลง AWG กับ mm²
• ประมาณน้ำหนักและความต้านทานของชุดสายไฟ

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

• ลืมว่าความต้านทานเพิ่มตามอุณหภูมิ
• ไม่สนใจแรงดันตกบนสายยาว
• ใช้ตารางกระแสโดยไม่ลดพิกัดสำหรับสายรวมกลุ่ม
• สับสน AWG กับ mm²

วิธีตีความผลลัพธ์

• การลดเลข AWG ลงทุก 3 ขั้นจะเพิ่มพื้นที่หน้าตัดเป็นประมาณสองเท่าและลดความต้านทานลงครึ่งหนึ่ง — เลขเกจที่น้อยกว่าหมายถึงสายที่หนากว่า
• ความสามารถในการรับกระแสที่แสดงไว้เป็นค่าสำหรับการเดินสายในตัวถัง/อากาศโล่ง สายที่มัดรวมหรือเดินในท่อร้อยสายจะถูกลดพิกัดลงอย่างมากและควรใช้ขีดจำกัดที่ต่ำกว่า
• ความต้านทานต่อความยาวกำหนดแรงดันตกตลอดเส้นทาง — สำหรับสาย DC ที่ยาว ให้เลือกขนาดสายตามแรงดันตกที่ยอมรับได้ (มักไม่เกิน 3%) ไม่ใช่เพียงตามความสามารถในการรับกระแส
• อะลูมิเนียมมีความต้านทานราว 1.6 เท่าของทองแดงที่เกจเดียวกัน ดังนั้นตัวนำอะลูมิเนียมจึงต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นประมาณสองขนาด AWG เพื่อให้เทียบเท่าตัวนำทองแดง

มาตรฐานและเอกสารอ้างอิงที่เกี่ยวข้อง

• ASTM B258 — เส้นผ่านศูนย์กลางระบุและพื้นที่หน้าตัดมาตรฐานของตัวนำลวดกลมตันตามขนาด AWG — ที่มาของอนุกรมเส้นผ่านศูนย์กลางเรขาคณิตที่เครื่องคำนวณนี้ใช้
• NEC (NFPA 70) Article 310 — ตัวนำสำหรับการเดินสายทั่วไป
• IEC 60228 — มาตรฐานสากลขนาดตัวนำระบบเมตริก
• UL 1007/1015 — มาตรฐานสายไฟภายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ตารางอ้างอิงขนาดสายไฟ AWG — ทองแดง, 20°C

ทุกเกจ AWG (0-40) คำนวณโดยเครื่องคำนวณนี้ที่ทองแดง/20°C เส้นผ่านศูนย์กลางและพื้นที่เป็นไปตามอนุกรมเรขาคณิตของ ASTM B258

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมหมายเลข AWG น้อยกว่าหมายถึงสายใหญ่กว่า?

ระบบ AWG มาจากจำนวนแม่พิมพ์ดึงที่สายถูกดึงผ่านในการผลิต ดึงมากครั้งให้สายบางลง ดังนั้นหมายเลข gauge สูงตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ธรรมเนียมที่ขัดสัญชาตญาณนี้มีมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19

สายอลูมิเนียมเทียบกับสายทองแดง gauge เดียวกันต่างกันอย่างไร?

อลูมิเนียมมีการนำไฟฟ้า 61% ของทองแดง จึงต้องเพิ่มขนาดสายราว 2 AWG (เช่น ใช้ AWG 10 อลูมิเนียมแทน AWG 12 ทองแดง) อลูมิเนียมเบากว่า (30% ของน้ำหนักทองแดง) และถูกกว่า ใช้กันในการจ่ายไฟ แต่ต้องใช้ตัวเชื่อมต่อพิเศษป้องกันการกัดกร่อนแกลวานิก

กระแสที่กำหนดต้องการ AWG ขนาดเท่าใด?

ตาราง NEC: AWG 14=20A, 12=25A, 10=35A, 8=50A, 6=75A ลดพิกัด 20-50% สำหรับท่อ อุณหภูมิสูง หรือสายรวมกลุ่ม