Pour la plupart des amateurs, le choix du fil est un aspect sous-estimé de la conception du projet. L'utilisation d'un fil trop fin peut avoir des effets désastreux, allant des chutes de tension entraînant de mauvaises performances aux incendies électriques.
Malgré son importance, un fil plus épais est plus cher. Ainsi, les amateurs lésineront souvent sur ce matériau.
Notre objectif est de trouver le fil le plus fin que nous puissions utiliser, tout en maintenant nos chutes de tension à une marge raisonnable et en évitant tout risque d'incendie électrique.
En prenant le temps de faire les calculs, nous nous épargnerons une énorme quantité de travail sur la route. Plongeons dedans !
Démêler l'électricité, avec la plomberie
L'électricité peut être difficile à visualiser, alors regardons une métaphore classique pour comprendre l'électricité. Au lieu d'électrons dans un fil, imaginez de l'eau dans un tuyau :
- Courant serait l'eau dans le tuyau.
- Tension serait la pression poussant l'eau à travers le tuyau.
- La résistance serait le diamètre du tuyau lui-même.
À bien des égards, cette métaphore est parfaite pour réfléchir aux jauges de fil. Tout comme le diamètre d'un tuyau, le diamètre d'un fil est directement proportionnel à sa résistance interne. Moins il y a d'espace pour que l'électricité (ou l'eau) circule, plus il y aura de résistance à son écoulement.
En repensant au tuyau plein d'eau, que se passerait-il si nous essayions de forcer 100 litres d'eau dans un tuyau qui ne peut contenir qu'un litre? Comme vous vous en doutez, on se retrouverait très vite au téléphone avec le plombier, car ce tuyau aurait éclaté !
Un phénomène similaire se produit lorsque nous essayons d'envoyer trop de courant vers le bas d'un fil trop fin; seulement au lieu que l'eau s'écoule, le fil surchauffe et fond. Avec une tension suffisamment élevée poussant ce courant, ce fil fondu peut conduire très rapidement à un incendie électrique.
Ne vous inquiétez pas si vous avez déjà acheté vos câbles et qu'ils ne correspondent pas à vos besoins; tu peux utilisez-les pour plusieurs projets de bricolage amusants.
Chute de tension, et pourquoi trop peut ruiner un circuit
Dans n'importe quel circuit électrique à courant continu, nous subirons des chutes de tension; c'est une règle fondamentale des circuits. Le problème se pose, cependant, lorsque trop de tension a été perdue, notamment en raison de la résistance du fil lui-même.
Si nous repensons à nos tuyaux, imaginez un très gros goulot d'étranglement dans un tuyau beaucoup plus petit. Du coup, notre torrent d'eau est ralenti, et la pression derrière l'eau diminue. Cette eau ralentie n'a pas la pression nécessaire pour faire tourner une roue hydraulique, et par conséquent, nous avons des performances réduites.
Donc, à moins d'utiliser une roue hydraulique beaucoup plus petite, il semble que nous devions utiliser des tuyaux plus gros. Cela permettrait à l'eau de s'écouler relativement sans entrave, en maintenant la pression suffisamment élevée pour faire tourner notre roue.
Passant aux fils et aux électrons, l'idée est à peu près la même! En termes électriques, nous pouvons très facilement expliquer cela avec l'une des lois fondamentales de la physique, la loi d'Ohm :
La loi d'Ohm dicte les relations entre le courant, la tension et la résistance. Dans un circuit à courant continu, notre courant est constant partout, mais notre tension et notre résistance sont inversement liées l'une à l'autre.
Pour dire les choses plus simplement, à mesure que la résistance augmente, la tension diminue.
Pour apporter cela à notre application dans le monde réel: à mesure que les fils deviennent plus petits, leur résistance augmente. Par conséquent, à mesure que les fils deviennent plus petits, la tension qui les traverse diminue, tout comme les tuyaux plus minces diminuent le débit d'eau !
Par conséquent, l'utilisation de fils plus épais dans votre circuit permet d'appliquer la tension là où elle est nécessaire et de ne pas gaspiller la résistance du fil.
Calcul du calibre de fil optimal
De loin, la meilleure façon de déterminer le calibre de votre fil est d'utiliser une calculatrice en ligne; ces applications permettent aux utilisateurs d'entrer leur tension, leur ampérage (courant), la longueur de leurs câbles et leur chute de tension admissible. Après avoir calculé les chiffres, la calculatrice affiche le calibre de fil optimal pour cette longueur de fil.
Pour la plupart des applications, une chute de tension d'environ trois pour cent est autorisée, voire plus, et des équipements électroniques plus sensibles peuvent commencer à mal fonctionner.
Nous voulons également toujours utiliser la consommation de courant maximale possible de notre appareil - cela sera généralement écrit sur l'appareil. Bien qu'il n'y ait probablement pas d'appel de courant soutenu de cette valeur, nous devons nous assurer que nous sommes protégés contre les pics de courant.
Voici un exemple de calculateur de calibre de fil en ligne, disponible sur wiresizecalculator.net:
Comme vous pouvez le voir, cette calculatrice permet également d'autres entrées variables, telles que la puissance thermique du l'isolation, le type de conducteur dont les fils sont faits et le type d'installation du fil dans.
Dans cet exemple, on nous a donné un calibre de fil de sécurité minimum de 3 American Wire Gauge (AWG).
Pour des raisons de sécurité, il est toujours préférable de surdimensionner vos fils d'un ou deux, de sorte que nous nous retrouverions avec un fil de 2/0 AWG. Notez que la norme de calibre de fil est totalement en arrière; plus le fil est épais, plus le calibre du fil est petit! Ainsi, 2/0 AWG est, en fait, un fil plus épais que 3 AWG.
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Quel fil dois-je choisir ?
En dehors du calibre du fil, les autres variables à prendre en compte sont le nombre de brins, c'est-à-dire le nombre de brins. combien de brins de fil composent le câble et le matériau du fil.
En règle générale, plus de brins de fil offrent une plus grande flexibilité. Si vous faites passer du fil dans des espaces restreints, un plus grand nombre de brins vaudrait la peine d'investir.
En ce qui concerne le matériau réel du fil, le cuivre est la norme pour la plupart des applications, bien que l'aluminium puisse également être utilisé.
La chose clé à retenir est la cohérence. Si vous utilisez des connecteurs en cuivre et du fil de cuivre ailleurs dans le circuit, utilisez du fil de cuivre. Mélanger et assortir des matériaux peut entraîner de la corrosion et des connecteurs cassés, car les matériaux se dilateront et se contracteront à des vitesses différentes.
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Économiser de l'argent et rester en sécurité
Il y a pas mal de variables à considérer lors du choix du bon fil pour votre construction. La règle numéro un de l'électricité, cependant, est de faire appel à un professionnel si vous vous sentez mal à l'aise.
Sinon, calculez le calibre de votre fil en fonction du courant maximal que vous avez l'intention de faire passer, achetez un fil d'une taille au-dessus de celle-ci et commencez à construire! Maintenez toujours la cohérence des matériaux entre les fils et les connecteurs et faites le calcul !
Avec un peu de prévoyance, vous pouvez écarter tout risque d'incendie et vous faire économiser quelques dollars.
Apprenez-en plus sur les différents types de circuits électroniques avec notre guide explicatif.
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Adepte du bricolage et écrivain, Sam aime les projets. Issu d'un milieu musical, il apporte une expérience avec les circuits analogiques, l'enregistrement et pousse l'audio à ses limites. Pendant son temps libre, on le retrouve englouti dans un nuage de soudure, en train de creuser dans une pièce d'équipement vintage.
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