تحلیل ساختاری AWG: رابطه معکوس گیج و سطح مقطع

قانون بنیادی و کلیدی که استاندارد AWG بر آن استوار است، رابطه معکوس بین عدد گیج و ضخامت سیم است:

هر چه عدد گیج (AWG) کوچکتر باشد، قطر سیم ضخیم‌تر، سطح مقطع آن بیشتر و در نتیجه ظرفیت انتقال جریان (آمپراژ) آن بالاتر است.

این سیستم بر اساس فرآیند کشش سیم (Drawing Process) بنا نهاده شده است. عدد گیج در واقع تعداد دفعاتی است که سیم از قالب‌های کشش عبور کرده است. هرچه سیم بیشتر کشیده شود (عدد گیج بیشتر)، نازک‌تر می‌شود. این رابطه ریاضی تضمین می‌کند که ظرفیت جریان همیشه با قطر هادی متناسب باشد.

قاعده طلایی AWG و محاسبات توان

برای مهندسان و تکنسین‌ها، درک روابط زیر در AWG بسیار کاربردی است:

• کاهش ۳ گیجی: با هر کاهش ۳ واحد در عدد گیج (مثلاً از $\text{AWG 15}$ به $\text{AWG 12}$)، سطح مقطع (مساحت دایره‌ای) سیم تقریباً دو برابر می‌شود.
• کاهش ۱۰ گیجی: با هر کاهش ۱۰ واحد در عدد گیج (مثلاً از $\text{AWG 20}$ به $\text{AWG 10}$)، سطح مقطع سیم و ظرفیت حمل جریان آن تقریباً ده برابر افزایش می‌یابد.

تحلیل فنی عمیق AWG: آمپراژ، مقاومت و افت ولتاژ

انتخاب گیج مناسب بر اساس استاندارد AWG برای تضمین سه پارامتر حیاتی در مهندسی برق ضروری است: ایمنی حرارتی، افت ولتاژ و پایداری سیگنال.

۱. آمپاسیتی (Ampacity) و ایمنی حرارتی

آمپاسیتی به معنای حداکثر جریان الکتریکی مجاز است که یک هادی می‌تواند به طور مداوم و تحت شرایط محیطی خاص بدون آسیب دیدن از خود عبور دهد. اگر چگالی جریان در یک سیم با گیج نازک بیش از حد مجاز باشد، طبق قانون ژول-لن، هادی شروع به تولید گرمای اضافی می‌کند (P=I2R). این گرمای بیش از حد می‌تواند عایق کابل را تخریب کرده و باعث آتش‌سوزی شود. به همین دلیل، انتخاب گیج مناسب AWG در کنار عایق استاندارد، ضامن ایمنی است.

۲. محاسبه افت ولتاژ (Voltage Drop)

افت ولتاژ (کاهش ولتاژ در انتهای مسیر سیم‌کشی) به طور مستقیم به مقاومت سیم بستگی دارد که با سطح مقطع (AWG) رابطه معکوس دارد. در سیستم‌های صنعتی و مسافت‌های طولانی، توصیه می‌شود افت ولتاژ از ۳٪ تا ۵٪ ولتاژ منبع تجاوز نکند. انتخاب سیم افشان AWG با گیج ضخیم‌تر (AWG کوچکتر) در فواصل طولانی، تنها راه تضمین کارکرد صحیح و راندمان بالای تجهیزات حساس است.

 انواع سیم و کابل تخصصی با تمرکز بر AWG و ساختار

استاندارد گیج در انواع کابل‌ها بر اساس هدف و محیط کاربرد، متفاوت اعمال می‌شود:

۱. سیم افشان AWG و سیم مفتولی

سیم افشان AWG: این نوع سیم از رشته‌های نازک مسی بافته شده (کلاس ۵ یا ۶) تشکیل شده و انعطاف‌پذیری بالایی دارد. قطر کلی این رشته‌ها، گیج نهایی AWG را تعیین می‌کند. سیم افشان AWG با هسته مسی خالص بهترین انتخاب برای اتصالات متحرک و داخل تابلوهای فرمان هستند.

۲. سیم نسوز و سیم تفلون

• سیم نسوز: این کابل‌ها (با عایق سیلیکون، میکا یا تفلون) برای مقاومت در برابر دماهای بسیار بالا طراحی شده‌اند. گیج AWG در سیم نسوز باید با دقت انتخاب شود تا در دمای عملیاتی بالا، ظرفیت جریان مجاز حفظ شود.
• سیم تفلون ($\text{PTFE}$): این سیم‌ها مقاومت شیمیایی و حرارتی فوق‌العاده‌ای دارند. در سیم نسوز تفلون که برای فرکانس‌های بالا یا مدارهای با دقت بالا استفاده می‌شود، گیج‌های نازک ($\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 30}$) رایج هستند و دقت ابعادی هادی (که توسط AWG تعریف می‌شود) حیاتی است.

آشنایی کامل با انواع کابل شیلد دار بر اساس تعداد رشته

کابل‌های شیلد دار برای محافظت از سیگنال در برابر نویز و تداخل‌های الکترومغناطیسی (EMI/RFI) ضروری هستند. گیج $\text{AWG}$ این کابل‌ها معمولاً نازک است و تعداد رشته‌ها، کاربرد نهایی آن را مشخص می‌کند.

۱. کابل شیلد دار ۲ رشته (2-Core Shielded Cable)

این نوع کابل، که اغلب شامل یک جفت سیم (Twisted Pair) است، برای کاربردهای زیر استفاده می‌شود:

• انتقال سیگنال‌های تک‌فاز: برای اتصال سنسورها یا ترانسمیترهای ساده با خروجی ولتاژ یا جریان.
• کابل ترموکوپل: برای اندازه‌گیری دما، اغلب از نوع شیلد دار ۲ رشته استفاده می‌شود تا سیگنال‌های ضعیف نویز نگیرند.
• شبکه داده: کابل‌های شبکه $\text{STP}$ (یک زوج سیم شیلد دار) در واقع نوعی کابل شیلد دار ۲ رشته هستند.
• AWG رایج: $\text{AWG 24}$ تا $\text{AWG 18}$.

۲. کابل شیلد دار ۳ رشته (3-Core Shielded Cable)

این کابل‌ها بسیار پرکاربرد بوده و اغلب شامل دو سیم سیگنال/توان و یک سیم ارت (زمین) یا یک سیم سوم برای تغذیه سنسورها هستند:

• تغذیه سنسورهای ابزار دقیق: رایج‌ترین کاربرد برای سنسورهای $\text{4-20mA}$ یا سنسورهای $\text{PT100}$ (با یک رشته جبران‌ساز).
• سیگنال‌های $\text{AC}$ (فاز، نول و ارت): برای تغذیه دستگاه‌های کوچک یا موتورهای تک‌فاز که به ارت نیاز دارند.
• کابل فرمان: برای انتقال فرمان‌های $\text{ON/OFF}$ به همراه یک رشته مشترک (Common).
• AWG رایج: $\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 16}$.

۳. کابل شیلد دار ۴ رشته (4-Core Shielded Cable)

این کابل‌ها انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی مدارات کنترل فراهم می‌کنند و در دو حالت اصلی به کار می‌روند:

• سیستم‌های سه‌فاز کوچک: برای موتورهای سه‌فاز کوچک یا پمپ‌ها که به فاز $\text{R}$، $\text{S}$، $\text{T}$ و ارت نیاز دارند (در اینجا هادی‌ها معمولاً با گیج ضخیم‌تری انتخاب می‌شوند).
• سیگنال‌های پیشرفته: برای سنسورها و تجهیزات پیچیده که نیاز به انتقال همزمان سیگنال‌های رفت و برگشت یا چندین خط کنترل مجزا دارند.
• AWG رایج: $\text{AWG 20}$ تا $\text{AWG 14}$.

۴. کابل شیلد دار ۵ رشته (5-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: تغذیه موتورهای سه‌فاز استاندارد با نیاز به نول و ارت کامل.
• مثال‌ها: موتورهای سه‌فاز ($\text{R, S, T}$) همراه با نول ($\text{N}$) و ارت ($\text{PE}$)، اتصالات تغذیه و کنترل پیشرفته.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 18}$ تا $\text{AWG 12}$.

5.کابل شیلد دار ۶ رشته (6-Core Shielded Cable)

• • کاربرد اصلی: سیستم‌های کنترلی که به تعداد ۶ سیم فرمان یا سیگنال نیاز دارند.
  • مثال‌ها: کنترل یک موتور با فرمان $\text{Run}$، $\text{Stop}$، $\text{Forward}$، $\text{Reverse}$، $\text{Speed}$ و $\text{Feedback}$.
  • $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 18}$.

۶. کابل شیلد دار ۸ رشته (8-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: انتقال سیگنال‌های متعدد در ماژول‌های ورودی/خروجی ($\text{I/O}$) استاندارد در $\text{PLC}$ها.
• مثال‌ها: اتصال به ماژول‌های دیجیتال ۸ کاناله، انتقال سیگنال‌های فرمان از راه دور.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 18}$.

۷. کابل شیلد دار ۹ رشته (9-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: استفاده در سیستم‌های ابزار دقیق و فرمان با تراکم متوسط، و اغلب برای پوشش یک سوئیچ‌بورد.
• مثال‌ها: اتصال پنل‌های کنترل به ترمینال‌ها، سیستم‌های امنیتی و پایش.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 18}$.

۸. کابل شیلد دار ۱۰ رشته (10-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: کابل‌های فرمان اصلی برای تابلوهای توزیع و انتقال مجموعه‌ای از سیگنال‌های آنالوگ/دیجیتال.
• مثال‌ها: انتقال ۱۰ فرمان مجزا بین دو تابلوی فرمان، اتصال به نمایشگرهای پیچیده.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 18}$.

۹. کابل شیلد دار ۱۲ رشته (12-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: فرمان و کنترل در سیستم‌هایی که نیاز به ۱۲ سیگنال مجزا دارند.
• مثال‌ها: کابل‌کشی بین تجهیزات کنترلی استاندارد، مدارهای کنترلی با تعداد ورودی‌های بالا.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 16}$.

۱۰. کابل شیلد دار ۱۵ رشته (15-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: تخصصی برای سیستم‌های ابزار دقیق با تعداد سیگنال‌های فرد یا اتصالات خاص (مانند پورت‌های قدیمی $\text{VGA}$).
• مثال‌ها: سیستم‌های اندازه‌گیری سنسورهای متعدد، انتقال سیگنال به پنل‌های کنترلی با ورودی خاص.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 16}$.

۱۱. کابل شیلد دار ۱۶ رشته (16-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: کابل‌های فرمان متمرکز برای ماژول‌های $\text{I/O}$ با ۱۶ کانال ورودی یا خروجی.
• مثال‌ها: سیم‌کشی سیستم‌های کنترلی $\text{PLC}$ و $\text{DCS}$، اتصال متمرکز به سنسورهای دیجیتال متعدد.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 16}$.

۱۲. کابل شیلد دار ۱۸ رشته (18-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: کابل‌های فرمان اصلی و توزیع سیگنال‌های متعدد در تابلوهای فرمان بزرگ.
• مثال‌ها: توزیع فرمان‌های مختلف به چندین بخش یک خط تولید، انتقال سیگنال از یک کنترلر مرکزی.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 22}$ تا $\text{AWG 18}$.

۱۳. کابل شیلد دار ۲۰ رشته (20-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: کابل‌های فرمان با تراکم بالا، جایگزین کردن چندین کابل نازک‌تر برای سهولت نصب.
• مثال‌ها: اتصال ماژول‌های کنترلی، مدارهای فرمان $\text{DC}$ با تعداد رشته‌های بالا.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 24}$ تا $\text{AWG 20}$.

۱۴. کابل شیلد دار ۲۵ رشته (25-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: بسیار رایج در مخابرات و انتقال داده‌های سریال (مانند پورت $\text{DB-25}$) و فرمان متمرکز.
• مثال‌ها: اتصالات کامپیوتری و صنعتی قدیمی، کابل‌های ابزار دقیق با زوج‌های زیاد.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 24}$ تا $\text{AWG 20}$.

۱۵. کابل شیلد دار ۳۲ رشته (32-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: فرمان متمرکز و اتصال به ماژول‌های $\text{I/O}$ با تراکم بسیار بالا در سیستم‌های $\text{PLC}$ و $\text{DCS}$.
• مثال‌ها: پروژه‌های اتوماسیون با تعداد سنسور و عملگر بسیار زیاد، سیم‌کشی اصلی در اتاق کنترل.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 24}$ تا $\text{AWG 20}$.

۱۶. کابل شیلد دار ۳۷ رشته (37-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: کاربرد تخصصی در تجهیزات صنعتی و مخابراتی (مشابه اتصالات $\text{D-Sub}$ با ۳۷ پین).
• مثال‌ها: کابل‌کشی خاص برای سنسورهای پیچیده و مدارهای اندازه‌گیری با دقت بالا.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 24}$ تا $\text{AWG 22}$.

۱۷. کابل شیلد دار ۴۰ رشته (40-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: فرمان متمرکز و اتصال رَک‌های کنترلی بزرگ.
• مثال‌ها: انتقال داده‌ها و فرمان‌ها در فواصل کوتاه بین تجهیزات اصلی، سیم‌کشی پنل‌های کنترل.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 24}$ تا $\text{AWG 22}$.

۱۸. کابل شیلد دار ۵۰ رشته (50-Core Shielded Cable)

• کاربرد اصلی: بالاترین سطح تراکم در کابل‌های فرمان و ابزار دقیق، معمولاً در پروژه‌های بسیار بزرگ.
• مثال‌ها: اتصال مرکزی به سیستم‌های مخابراتی یا سیستم‌های کنترل و توزیع بسیار گسترده.
• $\text{AWG}$ رایج: $\text{AWG 24}$ تا $\text{AWG 22}$.

 کابل شیلد دار بدون سنسور (فرمان)

اصطلاح کابل شیلد دار بدون سنسور برای تفکیک کابل‌های فرمان $\text{ON/OFF}$ از کابل‌های ابزار دقیق (سنسور) به کار می‌رود. این کابل‌ها (با هر تعداد رشته‌ای) نیز به شیلد نیاز دارند، زیرا در محیط صنعتی، نویز می‌تواند فرمان‌های ساده را نیز مختل کند.

دسته‌بندی کامل سیم‌های افشان (NYAF) بر اساس استاندارد و ولتاژ

برای تکمیل محتوا، انواع سیم‌های افشان موجود در بازار را بر اساس استانداردهای $\text{ISIRI}$ و $\text{VDE}$ معرفی می‌کنیم:

نام استاندارد (کد $\text{VDE}$)	ولتاژ نامی (U0​/U)	سطح مقطع رایج (mm2)	هادی	کاربرد اصلی
$\text{H}05\text{V-K}$ ($\text{NYAF}$)	$300/500\text{V}$	$0.5,0.75,1.0$	مس افشان کلاس ۵	سیم‌کشی داخلی لوازم برقی، مدارهای سبک
$\text{H}07\text{V-K}$ ($\text{NYAF}$)	$450/750\text{V}$	$\ge 1.5$ تا $300$	مس افشان کلاس ۵	سیم‌کشی ساختمان (توکار و روکار)، تابلوهای فرمان و توزیع
$\text{H}07\text{V-R}$ ($\text{NYA}$ نیمه‌افشان)	$450/750\text{V}$	$\ge 1.5$ تا $300$	مس نیمه افشان کلاس ۲	کابل‌کشی ثابت، جایی که انعطاف کمتری مورد نیاز است.

 

نتیجه‌گیری: AWG، تضمین‌کننده کیفیت و ایمنی

استاندارد AWG صرفاً یک سیستم اندازه‌گیری نیست؛ بلکه یک ابزار حیاتی برای تضمین ایمنی، کارایی و عمر طولانی تجهیزات برقی شماست. با انتخاب گیج مناسب، شما از خطراتی مانند گرمای بیش از حد، افت ولتاژ و کاهش راندمان سیستم جلوگیری می‌کنید.

تعهد ما در فروشگاه سیم کابل آریا: ما با ارائه طیف کاملی از سیم و کابل‌های استاندارد، از سیم افشان AWG با گیج‌های دقیق گرفته تا انواع کابل شیلد دار (۲، ۳ و ۴ رشته)، سیم نسوز و سیم تفلون، اطمینان می‌دهیم که پروژه شما با بالاترین کیفیت و ایمنی به اجرا درآید.

برای دریافت مشاوره رایگان در مورد انتخاب گیج ($\text{AWG}$) صحیح و استعلام قیمت انواع سیم و کابل استاندارد، همین امروز با کارشناسان فروشگاه سیم کابل آریا تماس بگیرید. ما برای تأمین امنیت و کارایی شبکه شما، اینجا هستیم.