액체는 직경이 큰 파이프를 통해 작은 파이프를 통해 흐르는 것보다 더 쉽게 흐른다는 것은 상식적인 지식일 것입니다(실제적인 예를 원하시면 직경이 다른 빨대를 통해 액체를 마셔보세요). 동일한 일반 원리가 도체를 통한 전자 흐름에도 적용됩니다 . 도체의 단면적(두께)이 넓을수록 전자가 흐를 공간이 더 많아지고 결과적으로 흐름이 발생하기 쉽습니다(저항이 적음).
전기선의 두 가지 기본 종류: 단선 및 연선
전선은 일반적으로 단면이 둥글지만(이 규칙에는 몇 가지 고유한 예외가 있음) 단선과 연선 의 두 가지 기본 유형이 있습니다 . 단선 구리선 은 이름에서 알 수 있듯이 전선 전체 길이에 걸쳐 있는 단일 단선 구리 가닥입니다. 연선은 더 작은 단선 구리선 가닥을 꼬아서 하나의 더 큰 도체를 형성합니다. 연선의 가장 큰 이점은 기계적 유연성으로, 단선 구리(시간이 지나면 피로해지고 끊어지는 경향이 있음)보다 반복적인 굽힘과 꼬임을 훨씬 더 잘 견딜 수 있다는 것입니다.
와이어 크기는 여러 가지 방법으로 측정할 수 있습니다. 와이어의 직경에 대해 말할 수도 있지만, 전자의 흐름과 관련하여 가장 중요한 것은 단면적이기 때문에 와이어 크기를 면적으로 지정하는 것이 더 좋습니다.
위에 표시된 와이어 횡단면 사진은 물론 축척에 맞게 그려진 것이 아닙니다. 직경은 0.1019인치로 표시됩니다. 공식 Area = πr 2 로 횡단면의 면적을 계산하면 0.008155제곱인치의 면적을 얻습니다.
이것들은 다루기에 상당히 작은 숫자이므로 와이어 크기는 종종 천분의 일 인치 또는 밀 단위로 표현됩니다. 그림의 예에서 와이어의 직경은 101.9밀(0.1019인치 x 1000)이라고 말할 것입니다. 원한다면 와이어의 면적을 제곱밀 단위로 표현할 수도 있으며, 같은 원 면적 공식인 면적 = πr 2 로 값을 계산할 수 있습니다 .
와이어의 원형 밀 면적 계산
그러나 전기 기술자와 기타 와이어 크기에 관심이 있는 사람들은 와이어의 원형 단면에 맞게 특별히 조정된 또 다른 면적 측정 단위를 사용합니다. 이 특수 단위를 원형 밀 (때로는 cmil 로 약칭)이라고 합니다. 이 특수 측정 단위를 사용하는 유일한 목적은 면적을 계산하는 공식에서 π(3.1415927...) 인수를 불러올 필요성을 없애고, 지름이 주어졌을 때 와이어 반경을 계산할 필요성을 없애는 것입니다 . 원형 와이어의 원형 밀 면적을 계산하는 공식은 매우 간단합니다.
이는 면적 측정 단위이기 때문에 2의 수학적 거듭제곱이 여전히 유효합니다(원의 너비를 두 배로 하면 항상 면적이 네 배가 되는데, 어떤 단위를 사용하든, 원의 너비를 반지름이나 지름으로 표현하든 상관없습니다). 제곱밀 단위의 측정과 원밀 단위의 측정의 차이를 설명하기 위해, 원과 정사각형을 비교하여 각 모양의 면적을 두 단위 측정으로 보여드리겠습니다.
다른 크기의 와이어의 경우:
분명히 주어진 지름의 원은 너비와 높이가 원의 지름과 같은 정사각형보다 단면적이 적습니다.두 면적 측정 단위 모두 이를 반영합니다.그러나 "제곱 밀" 단위는 실제로 정사각형의 면적을 편리하게 결정하도록 맞춤화된 반면 "원 밀"은 원의 면적을 편리하게 결정하도록 맞춤화되어 있다는 점이 명확해야 합니다.각각의 해당 공식은 작업하기가 더 간단합니다.두 단위 모두 모양이 무엇이든 모양의 면적을 측정하는 데 유효하다는 점을 이해해야 합니다.원 밀과 제곱 밀 간의 변환은 간단한 비율입니다.4원 밀마다 π(3.1415927 . . .) 제곱 밀이 있습니다.
게이지를 사용한 단면 와이어 면적 측정
단면 와이어 면적의 또 다른 척도는 게이지입니다 . 게이지 스케일은 분수 또는 소수 인치가 아닌 정수를 기반으로 합니다. 게이지 숫자가 클수록 와이어가 더 가늘고, 게이지 숫자가 작을수록 와이어가 더 굵습니다. 산탄총에 익숙한 사람이라면 이 반비례 측정 스케일이 익숙할 것입니다.
이 섹션의 마지막에 있는 표는 게이지를 인치 직경, 원형 밀, 솔리드 와이어의 제곱 인치와 동일시합니다. 더 큰 크기의 와이어는 일반적인 게이지 스케일의 끝에 도달하고(자연스럽게 1의 값에서 정점에 도달함) 일련의 0으로 표현됩니다. "3/0"은 "000"을 표현하는 또 다른 방법이며 "트리플-오트"로 발음합니다. 다시 말하지만, 샷건에 익숙한 사람이라면 이상하게 들릴지 몰라도 이 용어를 알아볼 것입니다. 상황을 더욱 혼란스럽게 만드는 것은 전 세계적으로 두 개 이상의 게이지 "표준"이 사용되고 있다는 것입니다. 전기 도체 크기의 경우, Brown and Sharpe (B&S) 게이지 라고도 하는 American Wire Gauge (AWG) 가 선택 측정 시스템입니다. 캐나다와 영국에서는 British Standard Wire Gauge (SWG)가 전기 도체의 법적 측정 시스템입니다. 세계에는 와이어 직경을 분류하기 위한 다른 와이어 게이지 시스템이 있는데, 예를 들어 스터브 스틸 와이어 게이지, 스틸 뮤직 와이어 게이지 (MWG) 등이 있지만, 이러한 측정 시스템은 비전기 와이어 용도에 적용됩니다.
American Wire Gauge(AWG) 측정 시스템은 그 기이함에도 불구하고 목적이 있어서 설계되었습니다. 게이지 스케일에서 3단계마다 와이어 면적(및 단위 길이당 무게)이 약 2배가 됩니다. 이는 대략적인 와이어 크기를 추정할 때 기억해야 할 편리한 규칙입니다!
매우 큰 와이어 크기(4/0보다 굵은) 의 경우 와이어 게이지 시스템은 일반적으로 수천 개의 원형 밀(MCM)로 단면적을 측정하는 데 사용되지 않으며, 오래된 로마 숫자 "M"을 빌려 "CM" 앞에 "천"의 배수를 나타내는 "원형 밀"을 나타냅니다. 다음 와이어 크기 표에는 4/0 게이지보다 큰 크기는 표시되지 않습니다. 그 크기에서는 단선 구리 와이어를 취급하는 것이 비실용적이기 때문입니다. 대신 연선 구조가 선호됩니다.
단단한 둥근 구리 도체용 와이어 테이블
크기지름단면적무게와이에스지신장cir.밀제곱인치파운드/1000피트
| 4/0 | 0.4600 | 211,600 | 0.1662 | 640.5 |
| 3/0 | 0.4096 | 167,800 | 0.1318 | 507.9 |
| 2/0 | 0.3648 | 133,100 | 0.1045 | 402.8 |
| 1/0 | 0.3249 | 105,500 | 0.08289 | 319.5 |
| 1 | 0.2893 | 83,690 | 0.06573 | 253.5 |
| 2 | 0.2576 | 66,370 | 0.05213 | 200.9 |
| 3 | 0.2294 | 52,630 | 0.04134 | 159.3 |
| 4 | 0.2043 | 41,740 | 0.03278 | 126.4 |
| 5 | 0.1819 | 33,100 | 0.02600 | 100.2 |
| 6 | 0.1620 | 26,250 | 0.02062 | 79.46 |
| 7 | 0.1443 | 20,820 | 0.01635 | 63.02 |
| 8 | 0.1285 | 16,510 | 0.01297 | 49.97 |
| 9 | 0.1144 | 13,090 | 0.01028 | 39.63 |
| 10 | 0.1019 | 10,380 | 0.008155 | 31.43 |
| 11 | 0.09074 | 8,234 | 0.006467 | 24.92 |
| 12 | 0.08081 | 6,530 | 0.005129 | 19.77 |
| 13 | 0.07196 | 5,178 | 0.004067 | 15.68 |
| 14 | 0.06408 | 4,107 | 0.003225 | 12시 43분 |
| 15 | 0.05707 | 3,257 | 0.002558 | 9.858 |
| 16 | 0.05082 | 2,583 | 0.002028 | 7.818 |
| 17 | 0.04526 | 2,048 | 0.001609 | 6.200 |
| 18 | 0.04030 | 1,624 | 0.001276 | 4.917 |
| 19 | 0.03589 | 1,288 | 0.001012 | 3.899 |
| 20 | 0.03196 | 1,022 | 0.0008023 | 3.092 |
| 21 | 0.02846 | 810.1 | 0.0006363 | 2.452 |
| 22 | 0.02535 | 642.5 | 0.0005046 | 1.945 |
| 23 | 0.02257 | 509.5 | 0.0004001 | 1.542 |
| 24 | 0.02010 | 404.0 | 0.0003173 | 1.233 |
| 25 | 0.01790 | 320.4 | 0.0002517 | 0.9699 |
| 26 | 0.01594 | 254.1 | 0.0001996 | 0.7692 |
| 27 | 0.01420 | 201.5 | 0.0001583 | 0.6100 |
| 28 | 0.01264 | 159.8 | 0.0001255 | 0.4837 |
| 29 | 0.01126 | 126.7 | 0.00009954 | 0.3836 |
| 30 | 0.01003 | 100.5 | 0.00007894 | 0.3042 |
| 31 | 0.008928 | 79.70 | 0.00006260 | 0.2413 |
| 32 | 0.007950 | 63.21 | 0.00004964 | 0.1913 |
| 33 | 0.007080 | 50.13 | 0.00003937 | 0.1517 |
| 34 | 0.006305 | 39.75 | 0.00003122 | 0.1203 |
| 35 | 0.005615 | 31.52 | 0.00002476 | 0.09542 |
| 36 | 0.005000 | 25.00 | 0.00001963 | 0.07567 |
| 37 | 0.004453 | 19.83 | 0.00001557 | 0.06001 |
| 38 | 0.003965 | 15.72 | 0.00001235 | 0.04759 |
| 39 | 0.003531 | 12시 47분 | 0.000009793 | 0.03774 |
| 40 | 0.003145 | 9.888 | 0.000007766 | 0.02993 |
| 41 | 0.002800 | 7.842 | 0.000006159 | 0.02374 |
| 42 | 0.002494 | 6.219 | 0.000004884 | 0.01882 |
| 43 | 0.002221 | 4.932 | 0.000003873 | 0.01493 |
일부 고전류 애플리케이션의 경우, 원형 와이어의 실제 크기 한계를 초과하는 도체 크기가 필요합니다. 이러한 경우, 버스 바라고 하는 두꺼운 단단한 금속 막대가 도체로 사용됩니다. 버스바는 일반적으로 구리 또는 알루미늄으로 만들어지며 대부분 절연되지 않습니다. 버스바는 절연체 스탠드오프 마운트에 의해 고정된 프레임워크 또는 구조물에서 물리적으로 지지됩니다. 버스바 모양에는 정사각형 또는 직사각형 단면이 매우 일반적이지만 다른 모양도 사용됩니다. 버스바의 단면적은 일반적으로 원형 밀(정사각형 및 직사각형 막대의 경우에도!)로 평가되며, 버스바 크기를 원형 와이어와 직접 동일시할 수 있는 편의성을 위해 그럴 가능성이 큽니다.
검토:
- 작은 지름의 전선보다 큰 지름의 전선이 전류가 더 쉽게 흐릅니다. 움직일 수 있는 단면적이 더 크기 때문입니다.
- 작은 와이어 크기를 인치로 측정하는 대신 종종 "밀"(1/1000인치) 단위가 사용됩니다.
- 와이어의 단면적은 제곱 단위(제곱인치 또는 제곱밀), 원형 밀 또는 "게이지" 스케일로 표현할 수 있습니다.
- 원형 와이어의 제곱 단위 와이어 면적을 계산하려면 원 면적 공식을 사용합니다.
- A = πr 2 (제곱 단위)
- 원형 와이어의 원형 밀 와이어 면적을 계산하는 것은 "원형 밀"이라는 단위가 이 목적에 맞게 크기가 조정되었기 때문에 훨씬 간단합니다. 즉, 공식에서 "파이"와 d/2(반지름) 요소를 제거하기 위한 것입니다.
- A = d 2 (원형 단위)
- 4원형 밀마다 π(3.1416)제곱밀이 있습니다.
- 와이어 사이징의 게이지 시스템 은 정수를 기반으로 하며, 숫자가 클수록 면적이 작은 와이어를 나타내고 그 반대도 마찬가지입니다. 1 게이지보다 두꺼운 와이어는 0으로 표시됩니다. 0, 00, 000 및 0000(구두로 "single-ought", "double-ought", "triple-ought" 및 "quadruple-ought").
- 매우 큰 와이어 크기는 수천 개의 원형 밀(MCM)로 평가되며, 이는 4/0을 넘는 버스바 및 와이어 크기에 일반적입니다.
- 버스바는 고전류 회로 구성에 사용되는 구리 또는 알루미늄의 단단한 막대입니다. 버스바에 대한 연결은 일반적으로 용접 또는 볼트로 고정되며, 버스바는 종종 맨손(절연되지 않음)이며, 절연 스탠드오프를 사용하여 금속 프레임에서 멀리 지지됩니다.