Para a maioria dos amadores, a escolha do fio é um aspecto subestimado do design do projeto. O uso de um fio muito fino pode ter efeitos desastrosos, variando de quedas de tensão, resultando em baixo desempenho, a incêndios elétricos.
Apesar de sua importância, o fio mais grosso é mais caro. Assim, os amadores muitas vezes economizam neste material.
Nosso objetivo é descobrir o fio mais fino que podemos usar, mantendo nossas quedas de tensão em uma margem razoável e evitando qualquer risco de incêndio elétrico.
Ao reservar um tempo para fazer as contas, economizaremos uma enorme quantidade de trabalho no futuro. Vamos mergulhar!
Desembaraçar a eletricidade, com encanamento
A eletricidade pode ser difícil de visualizar, então vamos ver uma metáfora clássica para entender a eletricidade. Em vez de elétrons em um fio, imagine a água em um cano:
- Atual seria a água na tubulação.
- Voltagem seria a pressão empurrando a água através do tubo.
- Resistência seria o diâmetro do próprio tubo.
De muitas maneiras, essa metáfora é perfeita para pensar em bitolas de fios. Assim como o diâmetro de um tubo, o diâmetro de um fio é diretamente proporcional à sua resistência interna. Quanto menos espaço houver para a eletricidade (ou água) fluir, mais resistência haverá ao seu fluxo.
Pensando no cano cheio de água, o que aconteceria se tentássemos forçar 100 litros de água em um cano que só pode conter um litro? Como você pode imaginar, nos encontraríamos muito rapidamente ao telefone para o encanador, pois esse cano teria estourado!
Um fenômeno semelhante ocorre quando tentamos enviar muita corrente por um fio muito fino; só que em vez de a água fluir, o fio superaquece e derrete. Com uma tensão grande o suficiente empurrando essa corrente, esse fio derretido pode levar muito rapidamente a um incêndio elétrico.
Não se preocupe se você já comprou seus fios e eles não atendem às suas necessidades; você pode use-os para vários projetos divertidos de bricolage.
Queda de tensão e por que muito pode arruinar um circuito
Em qualquer circuito elétrico DC, experimentaremos quedas de tensão; esta é uma regra fundamental dos circuitos. O problema surge, no entanto, quando muita tensão foi perdida, especificamente devido à resistência do próprio fio.
Se pensarmos novamente em nossos tubos, imagine um tubo muito grande se estrangulando em um muito menor. De repente, nossa torrente de água diminui e a pressão por trás da água diminui. Essa água desacelerada não tem pressão para girar uma roda d'água e, portanto, diminuímos o desempenho.
Então, além de usar uma roda d'água muito menor, parece que precisamos usar canos maiores. Isso permitiria que a água fluísse relativamente desinibida, mantendo a pressão alta o suficiente para girar nossa roda.
Passando para fios e elétrons, a ideia é a mesma! Em termos elétricos, podemos explicar isso muito facilmente com uma das leis fundamentais da física, a Lei de Ohm:
A Lei de Ohm dita as relações entre Corrente, Tensão e Resistência. Em um circuito CC, nossa corrente é constante, mas nossa tensão e resistência são inversamente relacionadas uma à outra.
Para simplificar, à medida que a resistência aumenta, a tensão diminui.
Para trazer isso para nossa aplicação no mundo real: à medida que os fios ficam menores, sua resistência aumenta. Portanto, à medida que os fios ficam menores, a tensão entre eles diminui, assim como tubos mais finos diminuem o fluxo de água!
Portanto, o uso de fios mais grossos em seu circuito permite que a tensão seja aplicada onde for necessária - e não desperdiçada na resistência do fio.
Calculando a bitola ideal do fio
De longe, a melhor maneira de descobrir a bitola do fio é usar uma calculadora online; esses aplicativos permitem que os usuários insiram sua tensão, amperagem (corrente), o comprimento de seus fios e sua queda de tensão permitida. Depois de processar os números, a calculadora gera a bitola ideal do fio para esse trecho de fio.
Para a maioria das aplicações, uma queda de tensão de cerca de três por cento é permitida – qualquer coisa além disso, e equipamentos eletrônicos mais sensíveis podem começar a funcionar incorretamente.
Também sempre queremos usar o consumo máximo de corrente possível de nosso dispositivo - isso geralmente será escrito no dispositivo. Embora provavelmente não tenha um consumo de corrente sustentado desse valor, precisamos ter certeza de que estamos protegidos contra picos de corrente.
Aqui está um exemplo de uma calculadora de bitola de fio online, encontrada em wiresizecalculator.net:
Como você pode ver, esta calculadora também permite a entrada de variáveis adicionais, como a classificação de calor do isolamento, de que tipo de condutor são feitos os fios e o tipo de instalação em que o fio está sendo colocado em.
Neste exemplo, recebemos uma bitola mínima de fio seguro de 3 American Wire Gauge (AWG).
Por questões de segurança, é sempre uma prática recomendada medir seus fios em um ou dois, então acabaríamos com um fio de 2/0 AWG. Observe que o padrão de bitola do fio é totalmente inverso; quanto mais grosso o fio, menor a bitola do fio! Portanto, 2/0 AWG é, de fato, um fio mais grosso que 3 AWG.
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Qual fio devo escolher?
Fora da bitola do fio, as outras variáveis a serem consideradas são a contagem de fios, ou seja, quantos fios de fio compõem o cabo e o material do fio.
Como regra geral, mais fios de arame proporcionam maior flexibilidade. Se você estiver executando o fio em espaços apertados, valeria a pena investir em uma contagem maior de fios.
Em relação ao material real do fio, o cobre é o padrão para a maioria das aplicações, embora o alumínio também possa ser usado.
A principal coisa a lembrar é a consistência. Se você estiver usando conectores de cobre e fios de cobre em outras partes do circuito, use fio de cobre. Misturar e combinar materiais pode levar à corrosão e aos conectores quebrados, pois os materiais se expandirão e se contrairão em taxas diferentes.
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Economizando dinheiro e mantendo-se seguro
Existem algumas variáveis a serem consideradas ao escolher o fio certo para sua construção. A regra número um da eletricidade, no entanto, é trazer um profissional se você se sentir desconfortável.
Caso contrário, calcule a bitola do seu fio com base na corrente máxima que você pretende passar por ele, compre um fio de um tamanho acima disso e comece a construir! Sempre mantenha a consistência do material entre fios e conectores e faça as contas!
Com um pouco de premeditação, você pode eliminar qualquer risco de incêndio e economizar alguns dólares.
Saiba mais sobre os diferentes tipos de circuitos eletrônicos com nosso guia explicativo.
Leia a seguir
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- Eletrônicos
Devoto do DIY e escritor, Sam adora um projeto. Vindo de uma formação musical, ele traz experiência com circuitos analógicos, gravação e levando o áudio ao limite. Em seu tempo livre, ele pode ser encontrado envolto em uma nuvem de solda, cavando uma peça de equipamento vintage.
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