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電線(ケーブル)の単位を表すAWGとSQの違いとは

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電気設計で用いる電線。その電線には太さを表す単位があるのをご存知でしょうか。寸法規格がきっちりあるのです。

日本ではsq(スケア)と呼ばれる「断面積」で表現するのが一般的。アメリカではAWG(米国標準ワイヤゲージまたはアメリカンワイヤゲージ : American Wire Gauge)という2種類の単位がよく使用されています。AWGは「ゲージ」と呼ばれることが多いですかね。

普段何気なく使っているAWGですが、詳しく知らなかったので、海外のサイトなどあらゆる情報源を調べて分かったことをまとめました。SqとAWGの違いから、抵抗値の求め方など詳しく紹介します。

AWGとは

 AWGは導線の直径を特定の割合で刻んで規格化し、それに番号をつけています("AWG 24"など)。導線をよーく見てみると、被服上に"AWG #24"や"24 AWG"と書いてあります。ちなみに、AWGの値が大きくなるほど、細い電線を示しています。

米国では工業製品の寸法基準の主流がインチ表示で決められているため、電線の規格も日本やヨーロッパで使われているmm2による断面積表示ではなく、インチを基準にしたAWG規格が使われています。

単線の直径が0.0050[inch]を36 AWG、単線の直径が0.4600[inch]を4/0 AWGとし、その間を等比数列になるように割り振られています。0AWGを越えるサイズは、2/0、3/0、4/0と表示し、3/0は000を意味します。

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AWGからinch・mmの変換方法

AWGからinchに変換するには以下の式を使います。例えば、"AWG 24"をinchやmmに変換したい場合には、下の式のAWGに24を代入すると求めることができます。0.005がinchで0.127がmmになっているのは、単純に1[inch]は25.4[mm]だからです。そのため、式はほとんど同じですね。


$$inch=0.005\times92^{(\frac{36-AWG}{39})}$$
$$mm=0.127\times92^{(\frac{36-AWG}{39})}$$

この式に1/0、2/0、3/0、4/0が入らないじゃないか!?と思う方がいるかもしれませんが、その時には1/0は”0”、 2/0は”-1”、 3/0は”-2”、 4/0は”-3”を代入してみてください。そうすればうまくいくと思います(多分・・・)。

sqとAWGの違い

一番の違いはsqは、数値が大きくなればなるほど太くなる。しかし、AWGの場合は、数値が大きくなればなるほど細くなる点。対応表はこのようになっています(今後記入)。

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AWGと抵抗の関係とは

直流に対する導体抵抗 (resistance) を求めてみましょう。
高校で習う以下の式から導出することが可能です。
$$R=\rho\times\frac{l}{S}$$

JIS 3001-0981(電気用銅材の電気抵抗)より、標準軟銅は,20℃において体積抵抗率(体積固有抵抗)は1/58と決まっています。そのため、上の式を少し変形させて、

$$R=\rho\times\frac{l}{S}=\rho\times\frac{4\times l}{\pi\times d^2}=\frac{4\times l}{58\times \sigma \times \pi\times d^2}$$

R = 20 ℃における導体抵抗 (Ω)
ρ=抵抗率
l = 導体の長さ(m)
S = 導体断面積(mm2)
d=直径(mm)
σ = 導体の導電率 (軟銅線で 1.0)

導線のほとんどは軟銅です。そのため、抵抗率を計算する際には、標準的な軟銅線の導電率を1.0として考えるのが一般的です。いくつかの材料に対する導電率を示すと、以下の表のようになります。

軟銅 1 硬銅 0.97
0.15 0.078
1.05 アルミニウム 0.61
0.17

許容電流量の求め方

導線のAWGサイズなどによって、許容電流値が異なります。詳しい内容は今後追加します。

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電圧降下に注意

 今回、許容電流を求めましたが、注意するのはこれだけではありません。電線の電圧降下が必要です。例えば安定した電圧を出力する電源と5Vの負荷がいるとします。AWG22の導線を使用している場合で10Aを流すとします。すると、約0.5Vの電圧降下が生じます。せっかく電源が安定した電圧を出力しているのに、導線の長さと電流によって電圧が変わってしまうのです。この電圧降下を考慮して設計する必要性があります。

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