Cáp dây xoắn có kích cỡ khác nhau: Hướng dẫn lựa chọn thực tế

Bài viết này giải thích cách chọn, chuẩn bị, kết thúc và kiểm tra dây cáp xoắn có kích cỡ khác nhau cho các ứng dụng điện và cơ khí. Nó tập trung vào các thông số kỹ thuật thực tế, tiêu chí lựa chọn trong thế giới thực và các phương pháp hay nhất từng bước mà thợ điện, người lắp đặt và kỹ sư thiết kế có thể áp dụng ngay lập tức.

Hiểu thuật ngữ kích thước: AWG, mm2 và số lượng sợi

Khi so sánh cáp dây xoắn, bạn sẽ gặp ba cách xác định kích thước phổ biến: Máy đo dây của Mỹ (AWG), diện tích mặt cắt ngang tính bằng mm2 và số lượng/đường kính sợi. AWG là phổ biến nhất ở Bắc Mỹ; mm² là phổ biến trên phạm vi quốc tế. Số lượng sợi ảnh hưởng đến tính linh hoạt: nhiều sợi hơn (các dây riêng lẻ nhỏ hơn) tăng tính linh hoạt nhưng có thể làm giảm nhẹ hành vi độ sâu hiệu quả của da ở tần số cao.

Bảng tham khảo nhanh: kích thước phổ biến và đặc tính thực tế

chỉ định	Xấp xỉ. mm²	Cấu trúc sợi điển hình	sử dụng chung	Độ khuếch đại theo quy tắc ngón tay cái*
AWG 22	0,326 mm2	7 × 32	Điều khiển tín hiệu, dòng điện thấp	~0,92–3 A
AWG 18	0,823 mm2	7 × 26	Chiếu sáng điện áp thấp, động cơ nhỏ	~6–10 A
AWG 14	2,08 mm2	7×19 hoặc 19×24	Mạch nhánh, tải nặng hơn	~15 A
AWG 10	5,26 mm2	19 × 23 hoặc sợi mịn	Nguồn cấp điện, động cơ	~30–35 A
4mm2	4,0 mm2	Nhiều sợi mịn hơn	Chạy năng lượng mặt trời, biến tần DC	~25–32 A

*Các giá trị cường độ ở đây là phạm vi quy tắc chung cho các cài đặt thông thường. Xác minh bằng mã địa phương, xếp hạng nhiệt độ, loại cách điện và bảng giảm tải khi thiết kế mạch.

Hình học xoắn ảnh hưởng như thế nào đến hành vi điện và cơ khí

Xoắn các dây lại với nhau làm thay đổi cả tính chất điện từ và cơ học. Về mặt điện, các cặp xoắn làm giảm diện tích vòng lặp và giảm độ nhạy cảm với nhiễu điện từ bên ngoài (EMI). Về mặt cơ học, bước xoắn và số lượng sợi quyết định tuổi thọ uốn: bước càng chặt và sợi mảnh có khả năng chống mỏi tốt hơn khi uốn lặp đi lặp lại. Hãy xem xét ứng dụng: cáp chạy tĩnh điện và cáp uốn cong liên tục dành cho robot đòi hỏi các kết cấu khác nhau.

Cao độ, hướng nằm và cân bằng cặp

Cao độ (số vòng trên một đơn vị chiều dài) làm thay đổi độ tự cảm và điện dung giữa các dây dẫn. Đối với các cặp xoắn được bảo vệ được sử dụng trong các ứng dụng tín hiệu, cường độ nhất quán và hướng đặt xen kẽ trên các cáp nhiều cặp giúp cho việc ghép đôi có thể dự đoán được. Đối với cáp xoắn nguồn, bước thường được chọn vì sự nhỏ gọn và dễ kết thúc hơn là kiểm soát trở kháng.

Lựa chọn kích thước phù hợp: tải, sụt áp và môi trường lắp đặt

Để chọn kích thước, hãy làm theo ba bước: tính toán dòng tải liên tục, ước tính độ sụt điện áp chấp nhận được cho chiều dài chạy và áp dụng mức giảm định mức môi trường (bó, nhiệt độ). Đối với hệ thống DC hoặc điện áp thấp, sụt áp thường trở thành yếu tố giới hạn sớm hơn khả năng mang dòng. Sử dụng diện tích mặt cắt ngang để tính toán sụt áp (Vdrop = I × R × chiều dài); R phụ thuộc vào kích thước và nhiệt độ.

Đối với tải động cơ liên tục, kích thước dòng điện đầy tải của động cơ cộng với các cân nhắc khi khởi động.
Đối với các lần chạy DC dài (năng lượng mặt trời/pin), hãy ưu tiên mm2 lớn hơn để giữ mức sụt áp trong giới hạn (thường là <3%).
Nếu cáp bị uốn cong, hãy chọn số lượng sợi cao hơn (sợi mịn) hoặc loại cáp linh hoạt được thiết kế có mục đích riêng.

Các phương pháp tốt nhất để chấm dứt, uốn và hàn dây dẫn xoắn

Các đầu nối tốt bảo toàn tính toàn vẹn cơ học và giảm thiểu điện trở tiếp xúc. Sử dụng dụng cụ uốn được xếp hạng phù hợp với kích thước dây dẫn và thiết bị đầu cuối cụ thể (cách điện và không cách điện). Đối với dây dẫn nhiều sợi, hãy sử dụng vòng sắt hoặc đầu nối được ghim để ngăn chặn các sợi bị lạc và đảm bảo độ nén ổn định. Tránh hàn dây cáp mềm quá mức—các mối hàn có thể trở thành điểm mỏi khi bị uốn cong nhiều lần.

Chỉ bóc lớp cách điện tối thiểu cần thiết cho thiết bị đầu cuối; tránh bị đứt dây.
Sử dụng máy uốn đã hiệu chuẩn và thực hiện thử nghiệm kéo trên các đầu cuối của mẫu.
Khi có hiện tượng rung, hãy thêm tính năng khóa (khóa ren vít, kẹp cơ khí) thay vì chỉ dựa vào mối hàn.

Kiểm tra và kiểm tra: kiểm tra điện và cơ khí

Trước khi cấp điện, hãy thực hiện kiểm tra tính liên tục, điện trở cách điện và điện trở tiếp xúc. Bằng cơ học, kiểm tra các nếp gấp xem có biến dạng đồng đều không và tìm các sợi bị lạc. Đối với việc lắp đặt lâu dài, hãy lập kế hoạch kiểm tra trực quan định kỳ và kiểm tra lại mô-men xoắn trên các đầu vít.

Quy trình kiểm tra được đề xuất

Trình tự thử nghiệm thực tế: (1) tính liên tục với ohm kế dòng điện thấp, (2) điện trở tiếp xúc cho các kết nối nguồn (máy đo micro-ohm hoặc milli-ohm), (3) điện trở cách điện ở điện áp thử nghiệm thích hợp và (4) thử nghiệm tải chức năng để xác nhận mức tăng nhiệt độ nằm trong mức mong đợi.

Bảo quản, xử lý và chuẩn bị tại chỗ dây xoắn

Bảo quản cuộn và cắt các đoạn ở nơi khô ráo, được kiểm soát nhiệt độ. Bảo vệ các sợi dây mảnh khỏi bị xoắn và tránh bị uốn cong gần các điểm cuối. Dán nhãn các đoạn cắt có kích thước, mức cách điện, ngày tháng và mạch dự định để tránh lắp đặt sai. Tại chỗ, tháo cuộn cẩn thận để tránh xoắn có thể khiến các cặp không xoắn hoặc làm hỏng sợi bên trong.

Tiêu chuẩn, nhãn hiệu và mẹo mua sắm

Khi mua sắm, hãy yêu cầu bảng dữ liệu của nhà cung cấp cho biết kết cấu dây dẫn, loại cách điện và định mức nhiệt độ cũng như mọi tiêu chuẩn liên quan (ví dụ: tham chiếu IEC, UL hoặc mã địa phương). Đối với các ứng dụng chuyên dụng (tuổi thọ linh hoạt, tiếp xúc với tia cực tím, kháng hóa chất), hãy yêu cầu báo cáo thử nghiệm hoặc chứng nhận tương đương.

Chỉ định vật liệu dây dẫn (đồng nguyên chất và đồng đóng hộp) tùy thuộc vào mức độ ăn mòn.
So khớp mức nhiệt độ cách nhiệt với ứng dụng của bạn (ví dụ: 60°C, 75°C, 90°C, 105°C).
Đối với cáp mềm hoặc cáp robot, hãy yêu cầu dữ liệu thử nghiệm chu trình uốn từ nhà sản xuất.

Ví dụ trường hợp thực tế

Ví dụ 1: Đối với hệ thống chiếu sáng 12 V DC, bản vẽ dài 5 mét 10 A — chọn dây dẫn có độ sụt điện áp thấp (ví dụ: AWG 14 hoặc 2,5–4 mm²) để giữ mức giảm dưới 3%. Ví dụ 2: Đối với dây nguồn cánh tay robot yêu cầu 10.000 chu kỳ uốn, hãy chỉ định kết cấu cáp sợi mịn, độ uốn cao và sử dụng ống nối được uốn ở các đầu thay vì hàn.

Tóm tắt: danh sách kiểm tra thực tế để lựa chọn và sử dụng dây xoắn

Tính toán các yêu cầu về dòng điện và độ sụt áp (sử dụng mm2 để tính toán độ sụt áp DC).
Chọn số lượng sợi dựa trên độ linh hoạt cần thiết và độ bền mỏi.
Sử dụng các vòng nối/dây uốn và các dụng cụ đã được hiệu chỉnh chính xác; thực hiện các thử nghiệm kéo và kháng.
Độ dài cắt tài liệu và nhãn; kiểm tra và kiểm tra lại định kỳ trong môi trường khắc nghiệt.

Nếu bạn muốn, tôi có thể tạo danh sách kiểm tra có thể tải xuống hoặc một bảng có thể in được điều chỉnh cho phù hợp với kích thước và độ dài chạy cụ thể của bạn—hãy cho tôi biết kích thước dây dẫn cũng như chi tiết chạy và tôi sẽ đưa ra các tính toán độ sụt áp và cường độ dòng điện chính xác cho trường hợp của bạn.