Измерение диаметра проводников

Как не странно, но этот способ измерения я почерпнул из урока биологии, когда мы измеряли средний размер горошин. Я опишу способ на примере проводников.

Методика и расчёт

Для достижения большей точности при измерении следует использовать проводники по возможности чище, чтобы на поверхности кроме родного изоляционного лака не было других включений вроде лака, клея или подобных загрязнений, которые могут повлиять на точность определения действительного диаметра провода. И так, действуем:

1. Выбираем оправку для намотки проводника исходя из его диаметра и жёсткости. Например, тонкий провод можно свободно намотать на зубочистку в 100÷200 витков, а проводник диаметром около миллиметра будет уже жестковат для намотки на столь тонкую и хрупкую оправку, и не позволит намотать большое количество витков для достижения достаточной точности измерения. В этом случае можно использовать жёсткий стальной или пластиковый стержень с гладкой поверхностью, или, скажем, обычный карандаш (чем не увеличенная зубочистка?). БОльший диаметр оправки даст бОльшую точность.

2. На оправку плотно, без зазоров, считая, виток к витку наматываем проводник по возможности на всю длину оправки. Желаемый результат – намотать не менее 100 витков. Записываем количество витков на бумаге, в памяти или кому как удобно.

3. У кого есть, штангенциркулем, ну а у кого нет – линейкой измеряем длину получившейся однослойной катушки. Записываем полученную величину туда же.

4. Вычисляем диаметр. Длину полученной намотки (от края до края катушки) в тех же единицах измерения, в которых нас интересует диаметр делим на количество витков плюс 1:

Формула диаметра проводника

где d – диаметр проводника; l – длина намотки; ω – количество витков; 1 – постоянное приращение диаметра витка.

При измерении данным методом с помощью штангенциркуля Вы получите стократную точность от исходной при намотке не менее 100 витков. При использовании линейки точность будет на порядок хуже, но и её, как правило, достаточно для оценки диаметра нужного проводника.

Рассчитанная таким образом величина диаметра всегда будет несколько больше, чем действительная. Это обусловлено не только тем, что на проводник нанесён изоляционный лак, но и дополнительными включениями, связанными с технологией производства изделия, с которого снята обмотка, а также технологической погрешностью, которой мы не можем исключить при ручной намотке проводника, имеющего возможные перегибы. Может сыграть роль и неровность поверхности выбранной оправки. В результате между витками, в среднем, образуется небольшой зазор, который при измерении даёт завышенный результат. Его доля невелика, поэтому для снижения его влияния я просто округляю тысячные значения до ближайшего малого. Например, если результат 0,348 или 0,344 мм, то считаю, что диаметр 0,34.

Некоторое влияние оказывает ещё один фактор – геометрический. При намотке на оправку проводника значительного диаметра хорошо заметно, как витки укладываются проводниками не параллельными колечками, а как бы немного под скос. Чем больше диаметр проводника, тем больше шаг витка, а соответственно, угол наклона витков и измеренная величина. Этот фактор вполне можно учесть в некоторых пределах вычислениями, но в нашем случае это будет излишним. Достаточно придерживаться правила, что диаметр оправки должен быть не менее 10 диаметров наматываемого проводника, и чем больше – тем лучше.

Определение действительного диаметра

И так, мы смогли рассчитать диаметр интересуемой нас проволоки. Этого может быть вполне достаточно для практического применения, но кого интересует уточнение действительного размера, можете прочитать дальше.

Как Вы понимаете, промышленное производство базируется на принципе стандартизации, иначе возникает множество сложностей при сопряжении смежных производств. Так вот, выпускаемые проводники тоже имеют стандартные калибры, как отечественные, так и забугорные образцы. Зная, с какого аппарата Вы смотали рассматриваемый кусок проволоки, можно сориентироваться, на какой стандарт опереться.

Таблица 1. Основные диаметры, масса и электрические характеристики наиболее часто применяемых медных обмоточных проводов


Номинальный диаметр медной жилы, мм
Сечение медной жилы, мм2
Сопротивление одного метра провода, Ом, при 20 °С
Допустимый ток при плотности   2А/мм.кв., А
ПЭЛ
ПЭВ-1
ПЭВ-2
Диаметр, мм, не более
Масса 100м, г, не более
Диаметр, мм, не более
Масса 100м, г, не более
Диаметр, мм, не более
Масса 100м, г, не более
0,02
0,0003
61,5
0,0006
0,035
0,31
0,027
0,3
--
--
0,025
0,0005
37,2
0,001
0,04
0,48
0,034
0,5
--
--
0,03
0,0007
24,7
0,0014
0,045
0,68
0,041
0,7
--
--
0,032
0,0008
18,4
0,0016
0,046
0,69
0,043
0,72
--
--
0,04
0,0013
13,9
0,0026
0,055
1,18
0,055
1,2
--
--
0,05
0,002
9,29
0,004
0,07
1,82
0,062
1,9
0,08
1,9
0,06
0,0028
6,44
0,0057
0,085
1,64
0,075
2,3
0,09
2,8
0,063
0,0031
5,85
0,0063
0,087
2,9
0,078
2,8
0,092
2,9
0,071
0,004
4,71
0,0078
0,095
3,67
0,088
3,8
0,095
3,9
0,08
0,005
3,63
0,0101
0,105
4,64
0,095
4,9
0,105
5
0,09
0,0064
2,86
0,0127
0,115
5,84
0,105
6,2
0,12
6,3
0,1
0,0079
2,23
0,0157
0,125
7,27
0,122
7,5
0,13
7,6
0,112
0,0099
1,75
0,021
0,127
9,07
0,134
9,2
0,14
9,3
0,12
0,0113
1,55
0,0226
0,145
10,5
0,144
10,9
0,15
11
0,125
0,0122
1,4
0,0248
0,15
11,3
0,149
11,6
0,155
11,8
0,13
0,0133
1,32
0,0266
0,155
12,2
0,155
12,7
0,16
13,1
0,14
0,0154
1,14
0,0308
0,165
14,1
0,165
14,4
0,17
14,5
0,15
0,0177
0,99
0,0354
0,18
16,2
0,176
16,5
0,19
16,6
0,16
0,0201
0,873
0,0402
0,19
18,4
0,187
18,8
0,2
18,9
0,17
0,0227
0,773
0,0454
0,2
20,8
0,197
21,2
0,21
21,3
0,18
0,0255
0,688
0,051
0,21
23,3
0,21
23,6
0,22
23,7
0,19
0,0284
0,618
0,0568
0,217
25,9
0,22
26,3
0,23
26,4
0,2
0,0314
0,558
0,0628
0,23
28,7
0,23
29,1
0,24
29,2
0,21
0,0346
0,507
0,0692
0,24
31,6
0,24
31,9
0,25
32,2
0,224
0,0394
0,445
0,079
0,26
36,1
0,256
36,4
0,27
36,6
0,236
0,0437
0,402
0,0375
0,27
40,1
0,26
40,4
0,285
40,6
0,25
0,0491
0,357
0,0982
0,275
44,6
0,284
45,2
0,3
45,4
0,265
0,0552
0,318
0,111
0,305
50,2
0,305
50,8
0,315
51
0,28
0,0615
0,285
0,124
0,315
56,1
0,315
56,5
0,33
56,8
0,3
0,0708
0,248
0,143
0,34
64,5
0,34
64,9
0,35
65,2
0,315
0,078
0,225
0,158
0,352
71,1
0,35
69,1
0,365
69,3
0,335
0,0885
0,198
0,179
0,375
80,6
0,375
78,2
0,385
78,4
0,355
0,099
0,177
0,202
0,395
90,2
0,395
87,6
0,414
88,4
0,38
0,1134
0,155
0,226
0,42
103
0,42
100,4
0,44
101,3
0,4
0,126
0,14
0,251
0,442
112,5
0,44
114
0,46
115
0,425
0,142
0,124
0,283
0,47
127,2
0,465
129
0,485
130
0,45
0,16
0,11
0,319
0,495
155,1
0,49
144
0,51
145
0,475
0,177
0,099
0,353
0,515
172,2
0,525
162
0,545
164
0,5
0,196
0,09
0,392
0,55
175,5
0,55
178
0,57
179
0,53
0,22
0,079
0,441
0,578
200
0,58
200
0,6
201
0,56
0,247
0,071
0,494
0,61
224
0,61
224
0,63
225
0,6
0,283
0,062
0,566
0,65
276
0,65
257
0,67
258
0,63
0,313
0,056
0,626
0,68
306
0,68
283
0,7
285
0,67
0,352
0,05
0,704
0,72
319
0,72
320
0,75
322
0,71
0,398
0,044
0,797
0,77
361
0,76
358
0,79
361
0,75
0,441
0,039
0,884
0,81
395
0,81
400
0,84
403
0,8
0,503
0,035
1,02
0,86
455
0,86
455
0,89
457
0,85
0,567
0,031
1,13
0,91
513
0,91
513
0,94
515
0,9
0,636
0,0275
1,27
0,96
574
0,96
574
0,99
578
0,95
0,712
0,0248
1,42
1,02
641
1,01
641
1,04
643
1
0,7854
0,0224
1,57
1,07
710
1,07
712
1,1
714
1,06
0,884
0,0199
1,76
1,14
798
1,13
798
1,16
802
1,12
0,9852
0,0178
1,97
1 2
886
1,19
892
1,22
894
1,18
1,092
0,0161
2,18
1,26
984
1,26
990
1,28
991
1,25
1,227
0,0143
2,45
1,33
1110
1,33
1110
1,35
1110
1,32
1,362
0,0129
2,72
1,4
1232
1,4
1232
1,42
1241
1,4
1,539
0,0113
3,01
1,48
1390
1,48
1390
1,51
1392
1,5
1,767
0,0098
3,53
1,58
1590
1,58
1590
1,61
1594
1,6
2,01
0,0086
4,03
1,68
1810
1,68
1810
1,71
1810

 

Таблица 2. Американская калибровка одножильных медных проводов стандарта AWG


AWG
Диаметр, мм
Сечение, кв.мм
000000 (6/0)
14,733
170,48
00000 (5/0)
13,12
135,197
0000 (4/0)
11,684
107,216
000 (3/0)
10,405
85,026
00 (2/0)
9,266
67,429
0 (1/0)
8,251
53,474
1
7,348
42,406
2
6,544
33,63
3
5,827
26,67
4
5,189
21,15
5
4,621
16,773
6
4,115
13,301
7
3,665
10,548
8
3,264
8,365
9
2,906
6,634
10
2,588
5,261
11
2,305
4,172
12
2,053
3,309
13
1,828
2,624
14
1,628
2,081
15
1,45
1,65
16
1,291
1,309
17
1,15
1,038
18
1,024
0,823
19
0,912
0,653
20
0,812
0,518
21
0,723
0,41
22
0,644
0,326
23
0,573
0,258
24
0,511
0,205
25
0,455
0,162
26
0,405
0,129
27
0,361
0,102
28
0,321
0,081
29
0,286
0,064
30
0,255
0,051
31
0,227
0,04
32
0,202
0,032
33
0,18
0,025
34
0,16
0,02
35
0,143
0,016
36
0,127
0,013
37
0,113
0,01
38
0,101
0,008
39
0,09
0,006
40
0,08
0,005

После вычисления диаметра проводника просто уточняем его значение по подходящей таблице. Обычно берётся ближайшее наименьшее значение, поскольку наши измерения производятся с учётом толщины лака, скоса витков и технологических зазоров между ними.

Результаты нескольких измерений

Для примера приведу несколько результатов, которые показались мне вполне удачными (рис.1).

Рисунок 1.         а) б) в)

В случае а) у меня получилось всего 80 витков. По результату вычисления я получил значение 0,358 мм. Округляя сотые до минимального значения получим 0,35 мм. Измерение микрометром дало 0,34 мм. Ориентируясь по таблице 1 нахожу действительное значение диаметра исследуемого проводника – d=0,3 мм.

Вариант б) дал вычисленное значение 0,16мм, микрометр показал практически те-же 0,16мм. Из таблицы 1 можно сказать, что диаметр можно определить как 0,13 или 0,14 мм. Данный проводник был мне известен заранее, так как сматывался с маркированной катушки, его действительный диаметр 0,14 мм.

В варианте в) проводник оказался значительно толще, я применил большую оправку (авторучку). После намотки проволока немного пружинила, и намотка норовила размотаться, поэтому её длину я измерял, плотно стянув витки и прижав пальцами к оправе. Учитывая округление рассчитанного результата, он сошёлся с измерением микрометра – 0,65 мм. Этот провод был снят с трансформатора бесперебойника UPC, поэтому решил определить действительное значение его диаметра по американским калибрам – 0,644 мм или AWG 22.

 

Как видите, результат измерений даже при использовании обычной канцелярской линейки вполне приемлемый, при сомнительном результате можно повторить опыт, увеличив количество витков до максимально возможного значения, это повысит точность измерений.

И последний совет. При измерении каким либо доступным способом диаметра проводников, маркируйте их, чтобы в следующий раз просто не тратить на это время, и пусть описанный мной процесс измерения будет для Вас редкой необходимостью.

А кому не удобно пользоваться моим сайтом, можете скачать готовые таблицы в формате MS Excel или таблиц OpenOffice. Надеюсь, за этот маленький бонус Вы поделитесь ссылкой на эту страницу со своими друзьями радиолюбителями и юными электротехниками ниже текста статьи ;).

 

Удачных измерений!

 

4 Комментария

Замечательная информация.

Замечательная информация. Настоящие полезности для мастера и начинающего изучение мира электричества.
Автору публикации благодарность и напутствие делать так же качественно и нести людям свет знания...