Hur många ampere ska kabeln bära?
Börja med kretsens högsta förväntade kontinuerliga belastning. För startmotorer och andra kortvariga laster behöver även den aktuella komponentens specifikation och driftcykel beaktas.
Rätt kabelarea bestäms inte bara av hur många ampere som går genom kabeln. Ström, kabellängd, spänningsfall, temperatur, kabeltyp och installationssätt behöver bedömas tillsammans.
Rätt kabelarea
En kabel som klarar en viss ström på en kort sträcka kan behöva vara betydligt grövre om sträckan blir lång eller om ett lågt spänningsfall krävs.
Kabeln måste därför dimensioneras så att den både klarar den förväntade strömmen utan otillåten uppvärmning och ger ett acceptabelt spänningsfall i den aktuella kretsen.
Börja med kretsens högsta förväntade kontinuerliga belastning. För startmotorer och andra kortvariga laster behöver även den aktuella komponentens specifikation och driftcykel beaktas.
Resistansen ökar med kabellängden. Vid beräkning av spänningsfall används normalt hela kretslängden – fram till lasten och tillbaka genom returledningen.
Känsliga eller strömkrävande system kan behöva dimensioneras för mycket lågt spänningsfall. Om spänningsfallsberäkningen kräver grövre kabel än strömförmågan gör, används den grövre kabeln.
Omgivningstemperatur, kabeltyp, isolering, kabelbuntar och placering i motorrum eller andra varma utrymmen påverkar kabelns tillåtna belastning.
Dimensioneringsprincip
Först kontrolleras vilken kabelarea som behövs för att kabeln ska kunna bära den aktuella strömmen utan otillåten uppvärmning.
Därefter kontrolleras vilken kabelarea som behövs för att hålla spänningsfallet inom den nivå som installationen tillåter. Om de två beräkningarna ger olika kabelarea används den grövre.
Så börjar du
Ta reda på kretsens maximala belastning eller laddström från produktens data eller systemets dimensionering.
Bestäm längden på plus- och returvägen. Ju längre krets, desto större kabelarea kan behövas för att begränsa spänningsfallet.
Kontrollera både strömförmåga och spänningsfall, inklusive eventuell nedklassning för temperatur och installationssätt.
Systemspänning
För samma effekt kräver ett 12 V-system ungefär dubbelt så hög ström som ett 24 V-system. Högre ström innebär större spänningsfall och högre värmeförluster i samma kabel.
Det gör kabelarea och anslutningskvalitet särskilt viktiga i kraftiga 12 V-system.
Ett 24 V-system kan överföra samma effekt med lägre ström, men kabeln måste fortfarande dimensioneras efter ström, längd och tillåtet spänningsfall.
En last på cirka 1 200 W motsvarar ungefär 100 A vid 12 V men cirka 50 A vid 24 V, innan hänsyn tas till verklig arbetsspänning och förluster. Det visar varför systemspänningen påverkar kabeldimensioneringen så mycket.
Kabellängd
Kabelns resistans ökar med längden. Därför kan två identiska förbrukare behöva olika kabelarea om den ena sitter nära batteriet och den andra flera meter bort.
När spänningsfallet beräknas behöver hela strömvägen ingå. Om pluskabeln är tre meter och returvägen också tre meter är den elektriska kretslängden sex meter.
Spänningsfall
En kabel kan ligga inom sin termiska strömgräns men fortfarande ge för stort spänningsfall på en lång sträcka.
Det är särskilt viktigt i laddsystem, startkretsar, elektronik och andra system där små spänningsförluster kan påverka funktionen.
En tabell som bara säger exempelvis “X ampere = Y mm²” tar normalt inte hänsyn till kabellängd, spänningsfall, temperatur eller installationssätt. Den kan därför vara missvisande om den används utan övriga uppgifter.
Temperatur & förläggning
En kabel i ett varmt motorrum har andra förutsättningar än samma kabel monterad öppet i en sval miljö.
Flera belastade kablar samlade i bunt kan också få sämre kylning. Standarder och kabeltillverkare använder därför ofta korrigeringsfaktorer för temperatur och förläggning.
Kabeltyp
I fordon och båtar används normalt flexibel, flertrådig kabel som bättre klarar vibrationer och rörelser än styva ledare.
I fuktiga och marina miljöer används ofta kabel med förtent koppar för att minska risken för korrosion i ledaren.
Kabelns isolation ska vara lämpad för den temperatur, spänning och miljö där kabeln monteras.
Kabeln ska skyddas mot nötning, vassa kanter, heta delar och andra mekaniska risker.
Startkabel
En startmotor kan dra mycket hög ström under en kort period. Startkabeln måste därför dimensioneras för både den höga belastningen och det spänningsfall som kan accepteras under startförsöket.
Även jordkabeln eller returvägen genom motor och chassi måste kunna bära samma ström tillbaka till batteriet.
Laddkabel
När en generator uppgraderas till högre laddström bör den befintliga B+-kabeln och returvägen kontrolleras.
Kabeln kan ha varit fullt tillräcklig för originalgeneratorn men ge för stort spänningsfall eller bli för varm när den nya generatorn levererar högre ström.
Litiumsystem
LiFePO4-batterier kan acceptera hög laddström under längre tid än många blybaserade batterier. Vid uppgradering till litium behöver därför generator, kablage, säkringar och anslutningar bedömas tillsammans.
Stora kabelareor
Vid mycket höga strömmar kan en konstruktion använda två eller flera kablar parallellt i stället för en mycket grov kabel.
Då behöver kablarna vara korrekt dimensionerade och anslutna så att strömmen kan fördelas jämnt mellan dem. Följ produkt- och systemtillverkarens anvisningar.
Överströmsskydd
En säkring eller dvärgbrytare används för att skydda kabel och installation mot strömmar som ligger över vad kretsen säkert kan bära.
Därför ska säkringen inte väljas enbart efter förbrukarens märkström. Kabelarea, kabeltyp och kretsens konstruktion behöver också beaktas.
Säkringen måste även passa anslutningar, brytare, fördelningspunkter och den utrustning som ingår i kretsen. Hela strömvägen behöver tåla den ström som överströmsskyddet tillåter.
Checklista
Utgå från den ström som faktiskt kan förekomma kontinuerligt eller enligt produktens specificerade driftförhållanden.
Ta hänsyn till både plus- och returvägen när spänningsfallet ska beräknas.
Motorrum, kabelbuntar och andra varma eller trånga installationer kan kräva ytterligare marginal.
Om tillverkaren anger minsta kabelarea eller rekommenderad säkring ska dessa krav ingå i dimensioneringen.
Nästa steg
När kabeln är dimensionerad behöver anslutningarna fortfarande vara korrekt utförda och spänningsfallet kontrolleras om problem uppstår.
Utgå från systemspänning, maximal ström, kabellängd och användningsområde. Dimensionera därefter för både tillåten belastning och spänningsfall.