Cum obțineți puterea de aici până acolo?

sârmă

O serie de oameni ne-au întrebat despre gabaritul firului necesar între un dispozitiv și sursa de alimentare. De asemenea, vor să știe cât de departe pot fi aceste două dispozitive. Acest articol descrie cum să selectați firul potrivit și să calculați lungimea maximă a firului.

Camera dvs. de supraveghere IP, blocarea electrică a ușii, un amplificator audio sau chiar un încălzitor electric are nevoie de o anumită tensiune și curent pentru a funcționa. Când puterea este transmisă pe un fir există o cădere de tensiune cauzată de rezistența firului. Dacă camera de supraveghere (sarcina) este de 500 ft. departe de sursa de alimentare (sursa) și necesită 12 VDC, ce tip de cabluri este necesar pentru a se asigura că dispozitivul primește puterea corectă?

Puteți folosi întotdeauna un fir foarte gros (ecartament redus), dar acest lucru poate costa mult mai mult decât un fir mai subțire (ecartament înalt). Pentru a calcula firul și lungimea potrivite trebuie mai întâi să înțelegeți câteva concepte și ecuații de inginerie electrică.

Formule de inginerie electrică:

Nu intra în panică. Acest lucru va fi ușor. Cele trei unități de bază din electricitate sunt tensiunea (V), curentul (I) și rezistența (r). Tensiunea este măsurată în volți, curentul este măsurat în amperi, iar rezistența este măsurată în ohmi.

O analogie îngrijită pentru a ajuta la înțelegerea acestor termeni este un furtun de apă. Tensiunea este echivalentă cu presiunea apei, curentul este echivalent cu debitul, iar rezistența este ca dimensiunea furtunului.

De exemplu, dacă vă folosiți furtunul pentru a uda peluza, puteți pulveriza apa mai departe, crescând presiunea apei și, în consecință, debitul apei. Există o relație directă între presiune, debit și diametrul furtunului.

În mod similar, tensiunea, curentul și rezistența sunt legate între ele printr-o formulă de inginerie electrică numită legea lui Ohm.

O altă relație importantă definește puterea electrică care este măsurată în wați. Într-un sistem electric, puterea (P) este egală cu tensiunea înmulțită cu curentul.

Putem folosi această formulă pentru a calcula curentul solicitat de sarcină. Dacă camera necesită 10 wați (P) și folosește și 12 VDC, atunci curentul poate fi calculat:

I = 10 wați/12 V = 0,833 Amperi

Picătura de tensiune

Cadere de tensiune este reducere în tensiune într-un circuit electric între sursă și sarcină. Este cauzat de curentul care trece prin firul care are o anumită rezistență.

Rezistența continuă a conductorului depinde de lungimea conductorului, aria secțiunii transversale, tipul de material și temperatura.

Tensiunile locale de-a lungul unei linii lungi scad treptat de la sursă la sarcină.

Dacă tensiunea dintre conductor și un punct de referință fix este măsurată în multe puncte de-a lungul conductorului, tensiunea măsurată va scădea treptat spre sarcină. Pe măsură ce curentul trece printr-un conductor din ce în ce mai lung, din ce în ce mai mult din tensiune se „pierde” (indisponibil pentru sarcină). Acest lucru se datorează căderii de tensiune dezvoltată în rezistența conductorului. În diagrama de mai sus, căderea de tensiune de-a lungul conductorului este reprezentată de zona umbrită. Tensiunile locale de-a lungul liniei scad treptat de la sursă la sarcină. Dacă curentul de sarcină crește, crește și căderea de tensiune în conductorul de alimentare. Căderea de tensiune există atât în ​​firele de alimentare, cât și în cele de retur ale unui circuit.

Putem calcula tensiunea la sarcină atunci când cunoaștem puterea utilizată de dispozitiv și tensiunea sursă. Aruncați o privire la următoarea diagramă. Aceasta este o simplificare a sistemului total care include rezistența firului, sarcina și sursa.

R1 este rezistența firului. R2 este rezistența sarcinii. V este tensiunea sursei. Puteți calcula căderea de tensiune la capătul firului dacă știți rezistența firului și curentul așteptat.

Valoarea lui R1 poate fi găsită într-un tabel care listează rezistența pe picior (sau metru) pentru un fir de manometru specific. Aceste tabele le puteți găsi pe web. De exemplu, consultați http://www.bulkwire.com/wireresistance.asp. Această diagramă este pentru curent continuu. Valorile sunt ușor diferite pentru curent alternativ, deci asigurați-vă că utilizați graficul potrivit pentru calcule.

Un exemplu de calcul

Acum să facem un eșantion de calcul. Să folosim camera care necesită 12 VDC și utilizează 10 wați. Am stabilit că necesită 0,833 amperi. Folosind legea lui Ohm putem calcula rezistența unei camere.

R = 12 VDC/0,833 amperi = 14,4 ohmi.

Deci, acest lucru înseamnă că R2 în diagrama noastră este egal cu 14,4 ohmi.

În continuare, să folosim tabelul pentru a determina rezistența firului. Să presupunem că avem o sârmă de 500 ft. și decidem să folosim sârmă de calibru 18. Privind graficul, firul are o scădere de 6,5227 la 1000 ft. Din moment ce vrem doar 500 ft. primim:

R1 = 6,5227/2 = 3,26 ohmi

Acum putem determina tensiunea la sarcina R2. Pentru a face acest lucru, calculăm curentul prin circuit:

I = V/(R1 + R2) = 12/(3,26 +14,4) = 0,68 amperi

În cele din urmă, calculăm tensiunea peste sarcină (camera). Rețineți că multe camere vor funcționa cu 10% mai puțin decât tensiunea nominală. Deci, dacă avem o cameră care necesită un nominal de 12 VDC, aceasta va funcționa corect dacă tensiunea este de 10,8 volți.

V2 = 0,68 x 14,4 = 9,79 volți.

Uh oh, avem probleme! Deoarece tensiunea calculată este mai mică de 90% de 12 V (10.8V), această cameră nu va funcționa. Trebuie să facem ceva pentru a crește tensiunea la cameră. Putem fie să creștem tensiunea sursei, fie să schimbăm gabaritul firului, astfel încât să nu provoace atât de multă cădere de tensiune.

Să ne întoarcem la masă și să vedem dacă putem regla calibrul firului. Dacă folosim sârmă de calibru 12, rezistența este de 1,19 ohmi (2,37/2). Curentul total este apoi:

I = 12/15,59 ohmi = 0,77 amperi.

Și apoi tensiunea pe cameră este de 0,77 x 14,4 = 11,08 volți.

De asemenea, putem calcula rezistența admisibilă a firelor, deoarece știm curentul de care avem nevoie. Odată ce cunoaștem rezistența, putem folosi graficul pentru a selecta manometrul corect al firului. Nu vreau să mă complic prea mult, așa că vom lăsa acest calcul unui viitor articol.

Alimentare prin Ethernet (PoE)

Dar dispozitivele care utilizează Power over Ethernet (PoE)? Trebuie să vă faceți griji cu privire la fir și la lungime? De fapt, nu trebuie să vă faceți griji cu privire la acest lucru. Dispozitivele care utilizează PoE sunt mult mai simple de tratat. Nu trebuie să vă ocupați de cablu, deoarece folosește cablarea Ethernet standard. Trebuie doar să vă asigurați că mijlocul sau injectorul PoE furnizează suficientă energie pentru dispozitiv. Lungimea firului este controlată de rularea maximă a cablului de rețea Ethernet, care este de 100 M (328 ft.). Tipul de cablu de rețea este de calibru 22. Va exista o cădere de tensiune de la sursă (comutatorul de rețea sau mijloc), dar totul este gestionat de designul PoE.

Sursele de alimentare PoE furnizează mai mult de 48 volți nominali specificați pentru a permite scăderea tensiunii. Mijlocurile sau injectoarele PoE de putere mai mare asigură o sursă de tensiune mai mare. Iar dispozitivele alimentate (încărcare) sunt proiectate pentru a suporta o gamă de tensiune mult mai largă, astfel încât acestea să funcționeze la plus sau minus 20% V sau mai mult.

Camerele IP și alte sisteme de securitate nu vor funcționa corect decât dacă au puterea potrivită. Indicatorul cablului de alimentare este esențial pentru instalarea unui sistem de lucru. Utilizând legea lui Ohm, puteți calcula exact firul de mărime potrivită.

Deci, așa o facem. Dacă aveți nevoie de ajutor pentru a stabili cablul potrivit, vă rugăm să ne contactați. Avem multă experiență cu sistemul total de securitate, așa că sunt sigur că putem fi de ajutor. Putem fi contactați la 914-944-3425 sau 1-800-431-1658 (în SUA) sau pur și simplu folosiți formularul nostru de contact.