Trong lĩnh vực điện – điện tử, việc nắm rõ thông số AWG là điều rất quan trọng để lựa chọn đúng loại dây dẫn phù hợp cho từng mục đích sử dụng. Thông số AWG (American Wire Gauge) thể hiện kích thước và tiết diện của dây điện, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng truyền tải dòng điện và độ an toàn khi vận hành.
Bài viết dưới đây của Đại Việt sẽ giúp bạn hiểu rõ thông số AWG là gì, đồng thời cung cấp bảng quy đổi thông số AWG sang mm² chi tiết và dễ tra cứu nhất.
Chỉ số AWG, hay còn gọi là American Wire Gage, là một đại lượng gián tiếp (theo thang nghịch đảo và logarit) biểu thị diện tích mặt cắt ngang của một sợi dây tròn. Đối với dây dẫn đặc, việc đo diện tích này tương đối đơn giản: diện tích được tính bằng bình phương bán kính nhân với số pi.
Để dễ dàng hơn, người ta thường sử dụng đơn vị “Diện tích MIL hình tròn”. Một mil hình tròn là diện tích của một hình tròn có đường kính một mil (1/1000 inch), và diện tích mil hình tròn của dây đặc luôn là bình phương đường kính của dây (tính bằng mil).
Dây bện lại là một vấn đề khác. Với cùng một kích thước AWG, dây bện sẽ chiếm nhiều không gian hơn so với dây đặc, bởi vì số gage được đo bằng tổng diện tích mặt cắt ngang của tất cả các sợi. Do có các khoảng trống khí giữa các sợi, bất kỳ diện tích mặt cắt ngang nào của dây bện cũng sẽ chiếm nhiều không gian hơn so với dây đặc.
Do đó, khi đề cập đến “đường kính” trong chỉ số gage của dây, cần lưu ý rằng đường kính sẽ thay đổi không chỉ theo số gage mà còn tùy thuộc vào cấu trúc bện. Trong bài viết này, để đơn giản, các ví dụ về đường kính sẽ dựa trên dây đặc.
Mối quan hệ giữa số gage và kích thước dây ngược với trực giác. Số gage càng lớn thì dây càng nhỏ. Thêm vào đó, mối quan hệ này không phải là tuyến tính mà là logarit. Chẳng hạn, hai dây 16 AWG chập lại sẽ tương đương với dây 13 AWG. Nếu bạn đã quen với decibel (dB), bạn sẽ dễ hiểu hơn.
Khi ta tăng hoặc giảm kích thước 10 gage, ta tăng hoặc giảm diện tích của dây dẫn 10 lần. Nếu ta tăng hoặc giảm 3 kích thước gage, ta tăng hoặc giảm diện tích khoảng 2 lần. Có một số yếu tố khiến mối quan hệ này không hoàn toàn chính xác, nhưng nó đủ gần cho hầu hết các mục đích sử dụng công thức logarit tuyến tính.
Ví dụ: dây đặc 40 AWG có diện tích mil hình tròn là 9,61; dây 30 AWG có diện tích mil tròn là 100,5; dây 20 AWG có kích thước 1020 và dây 10 AWG là 10380.
Điều quan trọng cần ghi nhớ là AWG đo kích thước của dây dẫn thực tế, chứ không phải kích thước của dây bao gồm cả lớp vỏ cách điện. Nhiều loại dây loa được bọc trong một lớp PVC trong suốt khá dày, điều này không chỉ làm cho tổng thể trở nên cồng kềnh mà còn tạo ra hiệu ứng phóng đại, khiến dây trông lớn hơn so với kích thước thực tế.
| AWG | MM2 |
| 30 | 0.05 |
| 28 | 0.08 |
| 26 | 0.14 |
| 24 | 0.25 |
| 22 | 0.34 |
| 21 | 0.38 |
| 20 | 0.50 |
| 18 | 0.75 |
| 17 | 1.0 |
| 16 | 1.5 |
| 14 | 2.5 |
| 12 | 4.0 |
| 10 | 6.0 |
| 8 | 10 |
| 6 | 16 |
| 4 | 25 |
| 2 | 35 |
| 1 | 50 |
| 1/0 | 55 |
| 2/0 | 70 |
| 3/0 | 95 |
| 4/0 | 120 |
| 300MCM | 150 |
| 350MCM | 186 |
| 500MCM | 240 |
| 600MCM | 300 |
| 750MCM | 400 |
| 1000MCM | 500 |
Ảnh hưởng lớn nhất của Wire Gage đến các đặc tính điện của dây là điện trở. Bất kỳ vật liệu dây nào (đồng, thép, nhôm…) cũng có điện trở, và điện trở DC tỷ lệ nghịch với diện tích mil hình tròn. Nếu dây là đồng, thì dây dẫn 40 AWG, với diện tích 9,61, có điện trở 1080 ohm trên 1000 feet; dây 10 AWG, với diện tích lớn hơn khoảng 1000 lần, có điện trở chỉ khoảng một ohm.
Điện trở là đặc tính của vật dẫn, khi dòng điện chạy qua, năng lượng sẽ bị chuyển đổi thành nhiệt. Trong một vật dẫn có điện trở rất thấp, rất ít năng lượng bị chuyển thành nhiệt. Khi điện trở tăng lên, ngày càng có nhiều năng lượng được chuyển thành nhiệt. Mức độ ảnh hưởng của điều này đến các mạch điện khác nhau sẽ phụ thuộc vào loại mạch điện cụ thể.
Một trong những hiểu lầm phổ biến nhất về điện trở là nó không liên quan đến tín hiệu âm thanh và video, vì những tín hiệu này là dòng điện xoay chiều (AC), còn điện trở của dây được biểu thị dưới dạng điện trở DC. Rõ ràng, DC là viết tắt của dòng điện một chiều, không phải dòng điện xoay chiều. Vậy, nếu điện trở là DC nhưng tín hiệu là AC, thì điện trở có liên quan như thế nào?
Điện trở tác dụng lên cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều. Lý do điện trở được biểu thị bằng điện trở DC trong các thông số kỹ thuật không phải là vì điện trở không áp dụng cho dòng điện xoay chiều. Thay vào đó, đó là do một hiện tượng gọi là “hiệu ứng bề mặt”. Khi tần số của tín hiệu tăng lên, dòng điện trong dây dẫn tập trung về phía bên ngoài, hay còn gọi là bề mặt của dây dẫn.
Điều này có nghĩa là đối với bất kỳ dây dẫn nào, nếu ta đo điện trở ở các tần số khác nhau, ta sẽ thấy điện trở tăng lên khi tần số tăng lên. Điện trở được biểu thị trong các thông số kỹ thuật là điện trở DC vì giá trị điện trở của một dây ở DC có thể so sánh được một cách có ý nghĩa với điện trở của bất kỳ dây nào khác ở DC.
Về mặt lý thuyết, người ta có thể chỉ định điện trở của dây dẫn ở bất kỳ tần số nào nếu muốn; chúng ta có thể tạo ra một bảng “điện trở 1 MHz” thay vì điện trở DC.
Điều này không được thực hiện vì không có tần số “tham chiếu” nào hữu ích và có thể áp dụng rộng rãi cho tất cả các mục đích sử dụng dây, và việc đo điện trở chính xác ở tần số cao khó khăn vì khó tách ra các tổn thất do các yếu tố khác liên quan khi tần số tăng lên, chẳng hạn như điện dung, độ tự cảm và suy hao phản xạ.
Tuy nhiên, đừng nhầm lẫn, điện trở biến đổi điện năng thành nhiệt trong một dây dẫn bất kể điện là DC hay AC. Và trong trường hợp dây bện, bề mặt vẫn là bên ngoài của bó dây, chứ không phải bề mặt của từng sợi riêng lẻ.
Ngược lại với suy nghĩ thông thường: Số AWG càng lớn thì dây càng nhỏ.
Ví dụ:
Dây AWG 10 to hơn dây AWG 20.
Dây AWG 24 thường được dùng cho cáp mạng, còn AWG 8 dùng cho dây điện công suất lớn.
Dây 2.5 mm² ≈ AWG 13
Dây 4.0 mm² ≈ AWG 11
Quy đổi này giúp chọn dây đúng kích thước khi mua dây điện hoặc cáp quốc tế.
Số AWG ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu dòng điện (ampere):
Dây AWG nhỏ hơn (to hơn) thì chịu tải cao hơn.
Dây AWG lớn hơn (nhỏ hơn) thì chịu tải thấp hơn.
Ví dụ:
Dây AWG 10 chịu khoảng 30A
Dây AWG 16 chỉ chịu được khoảng 10A
Bạn cần chú ý thông số AWG khi:
Mua cáp mạng, cáp sạc, dây tín hiệu hoặc dây điện tử nhập khẩu.
Thiết kế mạch điện tử hoặc mạch điều khiển.
Cần tính công suất, sụt áp và độ dài dây trong hệ thống điện.
Có. Ví dụ:
Cáp mạng Cat5e thường dùng dây 24 AWG.
Cáp mạng Cat6 dùng dây 23 AWG, lõi to hơn, truyền tín hiệu xa và ổn định hơn.
Sự đồng nhất trong quy đổi, tính linh hoạt khi áp dụng và độ chính xác cao chính là những yếu tố làm nổi bật thông số AWG so với nhiều hệ thống đo lường kích cỡ dây truyền thống khác.
Hy vọng với những thông tin Đại Việt cung cấp, bạn đọc đã hiểu rõ thông số AWG là gì, ý nghĩa của từng cấp độ cũng như vai trò quan trọng của nó trong việc lựa chọn dây điện và cáp dẫn hiện nay. Thông số AWG, với khả năng biểu thị chính xác kích thước và tiết diện dây, đã trở thành tiêu chuẩn phổ biến trong ngành điện – điện tử và viễn thông.
