TopТехнический словарьЗначение AWG

AWG (American Wire Gauge) – американская унифицированная система измерений, упорядочивающая размер диаметра или площадь поперечного сечения проводов.

 

Значение AWG выражается целыми числами (например, 1, 2 или 5), которые соответствуют конкретным размерам (приведены в мм или дюймах и в мм2 или kcmil). В этой системе с увеличением нумерации уменьшается физический размер провода.
Например: 1 AWG = 42.40 мм2, a 28 AWG = 0.32 мм2.

 

Рис. 1. Приблизительные пропорции (в соответствующем масштабе) нескольких размеров проводов в системе AWG

 

Система измерения AWG была создана в первой половине ХIX века. Окончательная форма была надана ей в 1957г. Джозефом Роджерсом Брауном для нужд фабрики Brown & Sharpe производящей измерительные инструменты. Из нее он взял второе название, под которым он известен, то-есть Brown and Sharpe wire gauge (B&S).

Причиной «обратного» порядка в AWG является ход процесса образования проволоки при заданном диаметре в процессе формирования этой системы. Первоначально номер AWG соответствовал количеству перетаскивания проводов через штампы. Начиная от вальцовки с площадью поперечного сечения 106 kcmil, нужно было сделать 20 просадок через волоки с более меньшим размером отверстия, чтобы конечным продуктом был провод с поперечным сечением 1,02 kcmil (20 AWG). Размеры ниже первого (0 [1/0], 00 [2/0], 000 [3/0] и 0000 [4/0]) присоединили к этой системе позже, а провода соответствующего размера были сформированы из проволоки, брикета или из сплошных литых прутков размером более 106 kcmil площади поперечного сечения.

 

Рис. 2. Изменение размера AWG на 1 после прохождения провода через каждую из матриц: (а) первичный стержень, от (b) до (d) стержни последующих размеров AWG. Напримерo: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG

 

В измерительной система AWG было включено 44 размера: от 0000 [4/0], где диаметр провода наибольший до 40 — наименьший диаметр. При увеличении нумерации площадь поперечного сечения уменьшается в каждом случае примерно на 20.5% (диаметр, около 10.25%). Это связано с тем, что штампы, используемые на заводе Brown & Sharpe позволили уменьшить диаметр провода каждый раз именно на 10.25%.

Из приведенного выше факта вытекают следующие зависимости:
– площадь поперечного сечения увеличивается вдвое, когда номер AWG уменьшается на 3 позиции, например, 2 провода 12 AWG имеют ту же площадь поперечного сечения, что и 9 AWG;
– диаметр провода увеличивается вдвое с уменьшением числа AWG на 6, напрмер, 9AWG имеет в два раза больше диаметр, чем 15 AWG;
– трехкратное увеличение диаметра с падением числа AWG на 10;
– пятикратное увеличение диаметра с падением числа AWG на 14;
– десятикратное увеличение диаметра с падением числа AWG на 20.

В дополнение от физических свойств материалов, из которых сделаны провода, также есть некоторая зависимость. Алюминий имеет линейную проводимость 61% проводимости меди. Алюминиевые провода имеют такое же сопротивление как и провода из меди, если выберем медный провод с числом AWG меньшим на 2 размеры.

 

Точный диаметр провода (в мм) с данным AWG можно рассчитат по следующим формулам:

 

и

 

или в дюймах:

 

и

 

где:
d – диаметр,
n – номер AWG.

 

Список размеров и основных физических свойств включен в таблицы номер 1.

 

Таблица 1. American Wire Gauge (AWG) – комбинация размеров сопротивления и максимальной грузоподъемности (для постоянного тока) и максимальной частоты, при которой скин-эффект не возникает ( для переменного тока). Все параметры указаны для медных проводов при 25°C

 
AWG Диаметр Площадь поперечного сечения Сопротивление Максимальная грузоподъемность, как: Максимальная частота для глубины проникновения = 100% поверхности
mm дюйм mm² kcmil Ω/km Ω/kft заземление [A] источник питания [A]
0000
[4/0]
11.684 0.4600 107 212 0.1608 0. 04901 380 302 125 Hz
000
[3/0]
10.404 0.4096 85 168 0.2028 0.06180 328 239 160 Hz
00
[2/0]
9.266 0.3648 67.4 133 0.2557 0.07793 283 190 200 Hz
0
[1/0]
8.252 0.3249 53.5 106 0.3224 0.09827 245 150 250 Hz
1 7.348 0.2893 42.4 83.7 0.4066 0.1239 211 119 325 Hz
2 6.544 0.2576 33.6 66.4 0.5127 0.1563 181 94 410 Hz
3 5.827 0.2294 26.7 52.6 0.6465 0.1970 158 75 500 Hz
4 5. 189 0.2043 21.2 41.7 0.8152 0.2485 135 60 650 Hz
5 4.621 0.1819 16.8 33.1 1.028 0.3133 118 47 810 Hz
6 4.115 0.1620 13.3 26.3 1.296 0.3951 101 37 1100 Hz
7 3.665 0.1443 10.5 20.8 1.634 0.4982 89 30 1300 Hz
8 3.264 0.1285 8.37 16.5 2.061 0.6282 73 24 1650 Hz
9 2.906 0.1144 6.63 13.1 2.599 0.7921 64 19 2050 Hz
10 2.588 0.1019 5.26 10.4 3.277 0.9989 55 15 2600 Hz
11 2. 305 0.0907 4.17 8.23 4.132 1.260 47 12 3200 Hz
12 2.053 0.0808 3.31 6.53 5.211 1.588 41 9.3 4150 Hz
13 1.828 0.0720 2.62 5.18 6.571 2.003 35 7.4 5300 Hz
14 1.628 0.0641 2.08 4.11 8.286 2.525 32 5.9 6700 Hz
15 1.450 0.0571 1.65 3.26 10.45 3.184 28 4.7 8250 Hz
16 1.291 0.0508 1.31 2.58 13.17 4.016 22 3.7 11 kHz
17 1.150 0.0453 1.04 2.05 16.61 5.064 19 2. 9 13 kHz
18 1.024 0.0403 0.823 1.62 20.95 6.385 16 2.3 17 kHz
19 0.912 0.0359 0.653 1.29 26.42 8.051 14 1.8 21 kHz
20 0.812 0.0320 0.518 1.02 33.31 10.15 11 1.5 27 kHz
21 0.723 0.0285 0.410 0.810 42.00 12.80 9 1.2 33 kHz
22 0.643 0.0253 0.326 0.642 52.96 16.14 7 0.92 42 kHz
23 0.573 0.0226 0.258 0.509 66.79 20.36 4.7 0.73 53 kHz
24 0.511 0.0201 0.205 0. 404 84.22 25.67 3.5 0.58 68 kHz
25 0.455 0.0179 0.162 0.320 106.2 32.37 2.7 0.46 85 kHz
26 0.405 0.0159 0.129 0.254 133.9 40.81 2.2 0.36 107 kHz
27 0.361 0.0142 0.102 0.202 168.9 51.47 1.7 0.29 130 kHz
28 0.321 0.0126 0.0810 0.160 212.9 64.9 1.4 0.23 170 kHz
29 0.286 0.0113 0.0642 0.127 268.5 81.84 1.2 0.18 210 kHz
30 0.255 0.0100 0.0509 0.101 338.6 103.2 0.86 0.14 270 kHz
31 0. 227 0.00893 0.0404 0.0797 426.9 130.1 0.70 0.11 340 kHz
32 0.202 0.00795 0.0320 0.0632 538.3 164.1 0.53 0.09 430 kHz
33 0.180 0.00708 0.0254 0.0501 678.8 206.9 0.43 0.07 540 kHz
34 0.160 0.00630 0.0201 0.0398 856.0 260.9 0.33 0.06 690 kHz
35 0.143 0.00561 0.0160 0.0315 1079 329.0 0.27 0.04 870 kHz
36 0.127 0.00500 0.0127 0.0250 1361 414.8 0.21 0.04 1100 kHz
37 0.113 0.00445 0.0100 0. 0198 1716 523.1 0.17 0.03 1350 kHz
38 0.101 0.00397 0.00797 0.0157 2164 659.6 0.13 0.02 1750 kHz
39 0.0897 0.00353 0.00632 0.0125 2729 831.8 0.11 0.02 2250 kHz
40 0.0799 0.00314 0.00501 0.00989 3441 1049 0.09 0.01 2900 kHz

Диаметры проволоки и кабели с одинаковыми AWG различны. Это связано с тем, что диаметр/площадь сечения номер AWG провода. Сечение/диаметр линии состоит из отдельных жил и пустых пространств между ними. Эти «дыры» зависят от того, как жили упакованы по круговому плану. Номер AWG кабеля определяет не целую площадь поперечного сечения, а сумму площадей поперечного сечения отдельных жил, ближайших этому числу.

В таблице номер 2 zприведены параметры провода, состоящего из одного провода и кабелей в виде линий. Сравнивались структура, внешний диаметр и площадь поперечного сечения, (целого, а не суммы компонентов- измеренного без изоляции) и сопротивления провода (выраженное в Ω/km).

 

Табл. 2. Сравнение основных параметров проводов в виде провода и жил (n- количество жил, составляющих провод)

 
AWG Проволочная конструкция Диаметр Площадь поперечного сечения Сопротивление
n/AWG n x mm mm mm² Ω/km
0000
[4/0]
Единственная жила 11.684 107 0.16
259/21 259 x 0.724 13. 259 106.63 0.16
427/23 427 x 0.574 13.259 110.49 0.15
000
[3/0]
Единственная жила 10.405 85.0 0.20
259/22 259 x 0.643 11.786 84.40 0.20
427/24 427 x 0.511 11.786 87.57 0.19
00
[2/0]
Единственная жила 9.266 67.4 0.25
133/20 133 x 0.813 10.516 69.04 0.25
259/23 259 x 0.574 10.516 67.02 0.25
0
[1/0]
Единственная жила 8.251 53.5 0.32
133/21 133 x 0.724 9.347 54.75 0.31
259/24 259 x 0.511 9. 347 53.12 0.32
1 Единственная жила 7.348 42.4 0.40
133/22 133 x 0.643 8.331 43.19 0.40
259/25 259 x 0.045 8.331 42.11 0.41
817/30 817 x 0.254 8.331 41.40 0.42
2109/36 2109 x 0.160 8.331 42.40 0.41
2 Единственная жила 6.544 33.60 0.51
133/23 133 x 0.574 7.417 34.42 0.50
259/26 259 x 0.404 7.417 33.20 0.52
665/30 665 x 0.256 7.417 33.70 0.52
2646/36 2646 x 0.127 7.417 33.52 0.52
4 Единственная жила 5. 189 21.20 0.82
133/225 133 x 0.455 5.898 21.63 0.80
259/27 259 x 0.363 5.898 26.80 0.66
1666/36 1666 x 0.127 5.898 21.10 0.82
6 Единственная жила 4.115 13.30 1.29
133/27 133 x 0.363 4.674 13.76 1.50
259/30 259 x 0.254 4.674 13.12 1.30
1050/36 1050 x 0.127 4.674 13.32 1.30
8 Единственная жила 3.264 8.37 2.06
49/25 49 x 0.455 3.734 7.96 2.20
133/29 133 x 0.287 3.734 8.60 2.00
655/36 655 x 0. 127 3.734 8.30 2.00
10 Единственная жила 2.588 5.26 3.27
37/26 37 x 0.404 2.921 4.74 3.60
49/27 49 x 0.363 2.946 5.07 3.60
105/30 105 x 0.254 2.946 5.32 3.20
12 Единственная жила 2.053 3.21 5.21
7/20 7 x 0.813 2.438 3.63 4.80
19/25 19 x 0.455 2.369 3.09 5.60
65/30 65 x 0.254 2.413 3.29 5.70
165/34 165 x 0.160 2.413 3.32 5.20
14 Единственная жила 1.628 2.08 8.28
7/22 7 x 0. 643 1.854 2.238 7.60
19/27 19 x 0.361 1.854 1.945 8.90
41/30 41 x 0.254 1.854 2.078 8.30
105/34 105 x 0.160 1.854 2.111 8.20
16 Единственная жила 1.291 1.310 13.2
7/24 7 x 0.511 1.524 1.440 12.0
19/29 19 x 0.287 1.473 1.229 14.0
26/30 26 x 0.254 1.499 1.317 13.1
65/34 65 x 0.160 1.499 1.310 13.2
105/36 105 x 0.127 1.499 1.330 13.1
18 Единственная жила 1.024 0.823 21.0
7/26 7 x 0. 404 1.219 0.897 19.2
16/30 16 x 0.254 1.194 0.811 21.3
19/30 19 x 0.254 1.245 0.963 17.9
41/34 41 x 0.160 1.194 0.824 20.9
65/36 65 x 0.127 1.194 0.823 21.0
20 Единственная жила 0.812 0.518 33.3
7/28 7 x 0.320 0.865 0.562 33.8
10/30 10 x 0.254 0.889 0.507 33.9
19/32 19 x 0.203 0.940 0.615 28.3
26/34 26 x 0.160 0.914 0.523 33.0
41/36 41 x 0.127 0.914 0.520 32.9
22 Единственная жила 0. 644 0.326 53.0
7/30 7 x 0.254 0.762 0.355 48.4
19/34 19 x 0.160 0.787 0.382 45.1
26/36 26 x 0.127 0.762 0.330 52.3
24 Единственная жила 0.511 0.205 84.2
7/32 7 x 0.203 0.610 0.227 76.4
10/34 10 x 0.160 0.582 0.201 85.6
19/36 19 x 0.127 0.610 0.241 69.2
41/40 41 x 0.078 0.582 0.196 84.0
26 Единственная жила 0.405 0.129 133.9
7/34 7 x 0.160 0.483 0.141 122.0
19/38 19 x 0.102 0.508 0.155 113.0
10/36 10 x 0.127 0.533 0.127 137.0
28 Единственная жила 0.321 0.081 212.9
7/36 7 x 0.127 0.381 0.087 213.0
19/40 19 x 0.078 0.406 0.091 186.0
30 Единственная жила 0.255 0.050 338.6
7/38 7 x 0.102 0.305 0.057 339.0
19/42 19 x 0.064 0.305 0.061 286.7
32 Единственная жила 0.202 0.032 538.3
7/40 7 x 0.078 0.203 0.034 538.0
19/44 19 x 0.050 0.229 0.037 448.0
34 Единственная жила 0.160 0.020 856.0
7/42 7 x 0.064 0.192 0.022 777.0
36 Единственная жила 0.127 0.013 1362.0
7/44 7 x 0.050 0.152 0.014 1271.0

Таблица содержит список следующих номеров AWG от 4/0 [0000] до 2 и далее, даже элементы до 36 включительно. Провода с номером AWG более 36 не производятся в виде кабелей из-за слишком малого диаметра жил, которые были бы сделаны для такого кабеля.

 

AWG был создан и первоначально использовался в Соединенных Штатах. Однако в настоящее время он приобрел значение в глобальном масштабе, вытеснив другие системы и стандарты. Исторически сложилось так, что конкуренцией для него была британская система Birmingham Wire Gauge (BWG). После незначительных модификаций, в конце XIX века, BWG был изменен в Standard Wire Gauge (SWG), который стал обязательным стандартом в Соединенном Королевстве. SWG также известен как Imperial Wire Gauge или British Standard Gauge. Хотя измерительные приборы для SWG выглядят почти такими же как для AWG, отдельные номера из этих измерительных систем различаются по размерам.

 

Рис. 3. Сравнение измерительных приборов для системы AWG (слева) со стандартом SWG (cправа). Размер 14 AWG ≈ 16 SWG

 

Как видно на рис.3, размер 14 в AWG почти равен размеру 16 в SWG. Однако основное различие между AWG и SWG зависит от материала из которого должен быть изготовлен измеряемый провод. Американская система была создана для измерения проводов и шнуров из металлав и цветных (немагнитных) сплавов — главным образом из меди, но также, например, из алюминия или серебра. Британский стандарт был создан с целью стандартизации размеров железных проволок. Кроме того, дополнительно система AWG определяет 44 базовых размера, стандарт SWG предусматривает этих размеров 57.

В настоящее время стандарт проволочный калибр потерял свою значимость и был заменен стандартом BS 6722:1986.

 

В странах, использующих имперскую систему измерений AWG, она широко используется в производстве всех видов проводов. В тех случаях, когда используется метрическая система, в настоящее время используется как стандарт BS 6722:1986, так и система AWG- это зависит от предполагаемого использования кабеля.

 

Рис. 4. Примеры кабелей, описанных в системе AWG и стандарте BS 6722:1986: (a) HDMI, (b) USB, (c) провода 5В и 12В от источника питания до стационарного компьютера, (d )электрический кабель с разъемами IEC-C5

 

В Технической спецификации стандартов для интерфейсов передачи данных или мощности, даны строгие рекомендации по производству соединительных проводов. Учитывая, что большинство новых технологий разрабатываются в США ( или в тесном сотрудничестве с местными компаниями), провода, используемые в электронике, обычно производятся в соответствии с системой AWG.

В компьютерных сетях используются провода UTP и FTP,диаметр одного провода которых не может превышать 22 AWG и менее 24 AWG. В случае коротких секций допускается использование патчкордов размером 26 AWG.

В случае интерфейса HDMI – HDMI Working Group (создатель стандарта) рекомендует, чтобы провода Standard HDMI Cable были выполнены из жил размером 28 AWG, a High Speed HDMI Cable с 24 AWG. Такие рекомендации не предоставляются для Premium High Speed HDMI Cable.

Однако на практике размер AWG зависит от длины кабеля:
– в диапазоне до 3 м рекомендуется использовать 30–28 AWG,
– между 3 м, а 10 м – 28–26 AWG,
– более 10 м- провода с номером 26AWG или ниже.

 

Кроме того, при подключении устройств, которые передают большие объемы данных ( напр. BluRay 3D czy karty graficzne o dużej wydajności) или высокопроизводительных видеокарт, с приемниками, работающими с разрешением 4 К или выше,, рекомендуется использовать самые короткие кабели с самым низким номером AWG.

 

В случае cтандарта USB производятся два типы кабелей:
– используются для передачи данных между периферийными устройствами ( фотоаппараты, массовое хранение с автономным источником питания и т.д.) и, например, с компьютером — провода этого типа имеют все жилы одного размера, обычно 28 AWG;
– питающие подключенные устройства- они имеют двойное обозначение AWG ( как на рис. 4b) — — отдельно для жил D- i D+ (28 AWG) и отдельно для мощности и GND — обычно 24 AWG.

 

В соответствии со стандартной спецификацией источник питания с порта USB должен иметь значение напряжения равное 5В с допуском ±5% (0.25 V). Устройства, работающие от USB-порта ( клавиатуры, портативные диски, веб-камеры и т.д.), должны нормально работать при падении напряжения от 0.55 В до 4.45 В (в случае стандарта USB 2,0) или от 0,6 до 4,4В (для USB 3,0).

 

Следующие таблицы (табл. 3a–3d) указывают на сколько падает напряжение 5В в зависимости от диаметра используемых проводов и длины проводов. Ниже приведены комбинированные токи самых популярных зарядных устройств USB для мобильных/портативных устройств: табл.3а — более старые типы телефонов, табл.3b, табл.3c и табл.3d — смартфоны, планшеты и т.д.

 

Табл. 3a. Электропитание – 500 mA

 
AWG 15 cm 50 cm 1 m 2 m 3 m 5 m
20 0.064 0.076 0.093 0.126 0.159 0.226
22 0.067 0.086 0.112 0.165 0.218 0.324
24 0.072 0.102 0.144 0.228 0.312 0.481
26 0.080 0.126 0.193 0.327 0.461 0.729
28 0.091 0.166 0.272 0.485 0.698 1.124

Табл. 3b. Электропитание – 1000 mA

 
AWG 15 cm 50 cm 1 m 2 m 3 m 5 m
20 0.129 0.153 0.186 0.253 0.319 0.453
22 0.125 0.172 0.225 0.331 0.437 0.649
24 0.145 0.204 0.288 0.456 0.625 0.962
26 0.160 0.253 0.387 0.655 0.923 1.459
28 0.183 0.332 0.545 0.971 1.397 2.249

Табл. 3c. Электропитание – 2000 mA

 
AWG 15 cm 50 cm 1 m 2 m 3 m 5 m
20 0.259 0.306 0.373 0.506 0.639 0.906
22 0.271 0.345 0.451 0.663 0.875 1.299
24 0.290 0.408 0.576 0.913 1.250 1.924
26 0.320 0.507 0.775 1.311 1.846 2.918
28 0.367 0.665 1.091 1.943 2.794 4.498

Табл. 3d. Электропитание – 2400 mA

 
AWG 15 cm 50 cm 1 m 2 m 3 m 5 m
20 0.311 0.367 0.447 0.607 0.767 1.087
22 0.326 0.415 0.542 0.796 1.050 1.559
24 0.348 0.490 0.692 1.096 1.500 2.309
26 0.384 0.609 0.930 1.573 2.216 3.501
28 0.412 0.798 1.309 2.331 3.353 5.397

Цвета означают падение напряжения: 

Зеленый — падение напряжения питания до 4,75 В
Желтый — в диапазоне от 4,75 до 4,45 В
Желто-красный — в диапазоне 4.45 В do 4.4 В
Красный — ниже 4.4 В

Вышеприведенный список был рассчитан на основе Закона Ома, учитывая сопротивление медных проводов и разъемов USB (при 30 mΩ).

В зеленых цветах есть такие комбинации размеров AWG и длины кабелей, которые позволяют получить стандарт напряжения, соответствующий спецификации на выходе шнура питания.

Желтым цветом (желто-красный для USB 3,0) были выделены комбинации размеров и длины кабелей AWG, позволяющие заряжать, например, смартфон. Напряжение падает ниже предела, разрешенного стандартом USB для зарядки зарядных устройств (для зарядного устройства), но попадает под пределы, требуемые для зарядных устройств (например, планшета).

Красным цветом обозначены те провода которые нельзя использовать для зарядки USB — устройств с заданным зарядным устройством.

 

Однако следует помнить, что провода с более высоким номером AWG, изготовленные из более качественных материалов (из неосложненной, незагрязненной меди) и с лучшими соединениями, будут генерировать меньшие потери, чем те, у которых более толстые жилы, но сделаны, например, с примесью алюминия.

 

Электрические провода в Европе, которые использовались в течениие длительного времени, производятся в соответствии с метрическим стандартом BS 6722:1986. Например, в строительной отрасли наиболее часто используются кабели с поперечным сечением 1,5 мм2 и 2.5 мм2 с допустимыми (по строительным нормам) нагрузками 10 А и 16 А. В странах, использующих систему AWG, в стенках размещены кабели размером (2.08 мм2) и 12 AWG (3.31 мм2) с максимальными нагрузками 15 А и 20 А.