Cung cấp điện cho Apple: cáp AC dày, cáp DC mỏng - tại sao?

Bộ nguồn của Apple bao gồm cáp AC rất dày, không linh hoạt (ổ cắm trên tường để chuyển đổi) và cáp DC rất mỏng, linh hoạt (bộ chuyển đổi sang máy tính):

Tại sao? Các dòng điện qua cáp nên được so sánh, phải không?

EDIT: nhãn trên bộ chuyển đổi cho biết:

• đầu vào: 110-240V ~ 1.5A 50-60Hz
• đầu ra: tối đa 16,5V = 3,65A

EDIT2: Bộ điều hợp nguồn ThinkPad (cáp thông thường, tương tự hp / dell & c)

Phần nào có phần DC dày hơn (so với Apple) và phần AC mỏng hơn (so với Apple) và được xếp hạng

• đầu vào: 100-240V ~ 1.5A 50 / 60Hz
• đầu ra: 20V = 3,25A

Các đặc điểm có vẻ giống nhau - tại sao các dây cáp rất khác nhau về tỷ lệ DC cable thickness/ AC cable thickness?

EDIT3: Bộ đổi nguồn AC cho System76 Pangolin (có 3 dây - bao gồm cả đất - trong phần AC)

Nó được đánh giá tương tự như trên và có phần DC dày hơn và phần AC mỏng hơn cáp Apple.

EDIT4: Có vẻ như cáp Lenovo / ThinkPad được thiết kế kém , điều này giải thích sự chênh lệch độ dày cáp quan sát được!

Kích thước của cáp không phải do kích thước của dây dẫn đồng bên trong chúng - đó là một phần khá nhỏ của cáp. Hầu hết số lượng lớn đến từ cách điện.

Cáp điện cần được cách điện để nó không bị đoản mạch. Điện áp càng cao, cách điện càng dày.

Dây nguồn chính dày của bạn được cách điện để chịu được điện áp lưới điện. Ở nước bạn, đó là 110 VAC; ở nước tôi là 230 VAC. Trên hết, cách điện phải chịu được các xung điện áp thoáng qua ("tăng vọt") - AS1660.3 chỉ định cáp linh hoạt đa lõi phải chịu được thử nghiệm hi-pot 3.000V trong năm phút, do đó cách điện phải đủ dày để chịu được 3,000V RMS hoặc 4.200 V đỉnh .

Cáp DC mỏng, mặt khác, chỉ phải chịu được 12 VDC. Không có bất kỳ cơ hội tăng điện áp nào trên đường dây này vì thiết kế của bộ nguồn sẽ không cho phép chúng. Có rủi ro điện giật tối thiểu từ 12 VDC. Do đó, cáp này không cần cách điện nhiều và nó có thể khá mỏng.

Để nhấn mạnh mối quan hệ giữa điện áp và độ dày cách điện, bạn có thể lấy cáp như thế này:

Dây dẫn bằng đồng tương đối nhỏ so với đường kính tổng thể của cáp. Lưu ý độ dày của lớp cách nhiệt (vật liệu màu trắng). Đường cắt ngắn này không có dấu, nhưng điều này được đánh giá cho ít nhất 132.000 VAC và cách điện dày hơn để phù hợp.

Dòng điện qua cáp DC trên thực tế sẽ gấp nhiều lần dòng điện qua cáp AC (giải thích sau một chút), nhưng lý do cáp AC dày hơn là về an toàn của người vận hành, thay vì khả năng mang dòng.

Dây điện chính có lớp cách điện dày hơn (và hoàn toàn ngẫu nhiên, mặt cắt dây dẫn dày hơn) để cung cấp một số an toàn bổ sung trong trường hợp uốn cong, mài mòn hoặc va đập và hư hỏng cáp.

Về cơ bản, một người có thể bị tổn hại nghiêm trọng do tiếp xúc với một dây dẫn mang điện áp chính, nếu dây dẫn bị phơi nhiễm bằng cách nào đó do hư hỏng cách điện. Với dây DC, tiếp xúc không có nguy cơ bị điện giật, do điện áp thấp hơn có liên quan.

Ước tính hiện tại:

Công suất thông qua dây chính sẽ là hiệu suất của bộ chuyển đổi năng lượng, nhân với công suất được rút ra ở phía DC, cộng với một chút công suất trên không / không hoạt động. Vì vậy, nếu chúng tôi giả sử nguồn cung cấp chính 110 V, hiệu suất 80%, công suất tĩnh không đáng kể và công suất 5 Vôn DC cung cấp 5 Watts điện cho thiết bị, thì:

• P = V x I, do đó, dòng điện một chiều I = 5/5 = 1 Ampere
• Nguồn được vẽ ở phía AC: 5 / 0.8 = 6.25 Watts
• Dòng điện xoay chiều I = 6.25/110 = 0.0568 Amperes = 58.6 mA

Vì vậy, nó chắc chắn không phải là về khả năng mang theo hiện tại về phía AC!

Hiện tại ở phía DC sẽ cao hơn nhiều. Nhưng nó cũng bị giới hạn bởi gạch năng lượng, và nó có điện áp thấp hơn nhiều. Dây AC cần phải dày vì nó phải bền. Hầu hết độ dày sẽ được cách nhiệt.

Vì đây là một sản phẩm táo, câu trả lời có lẽ là thiết kế. Nó được thiết kế mỏng nhất có thể và vẫn đáp ứng các yêu cầu pháp lý.

Trên thực tế, dòng điện sẽ thấp hơn trong cáp AC. Nó có lẽ có liên quan nhiều hơn đến các yêu cầu về độ bền (khả năng chống chịu thiệt hại vật lý) của cáp AC mang điện áp cao hơn.

Cụ thể, áp dụng các yêu cầu UL cho phía AC của bộ điều hợp nguồn và chỉ định một bộ hoặc yêu cầu cụ thể phải được đáp ứng cho bất kỳ cáp nào dẫn điện áp AC. Apple đã làm cho cáp đó mỏng nhất có thể trong khi vẫn đáp ứng tất cả các điều kiện đó - khả năng xử lý hiện tại, cách điện, vòng cung và lỗi tiềm năng cao, và độ bền vật lý, bao gồm khả năng chống cắt, nhiệt, uốn cong và chống mài mòn.

Nếu các yêu cầu duy nhất là chịu được 120VAC RMS mà không cần vũ trang, và tiến hành tới 1 amp, thì chúng có thể đã làm cho nó mỏng hơn nhiều.

Yêu cầu của UL khá khắt khe.

Có bốn ràng buộc về kích thước tối thiểu của cáp dc:

1. điện áp định mức
2. đánh giá hiện tại
3. đánh giá xuống cấp (trong suốt vòng đời của sản phẩm, chúng tôi hy vọng nó sẽ mất không quá x% điện áp / khả năng mang dòng do hao mòn / lạm dụng)
4. sẵn có cáp

Có bốn ràng buộc về kích thước tối thiểu của cáp ac và đây là bộ giảm chấn, chúng chính xác là bốn ràng buộc giống nhau. Sự khác biệt là hoàn toàn trong điện áp và xếp hạng hiện tại. Trong cả hai trường hợp, cáp phải có kích thước bằng nguồn điện. Trong trường hợp dc, nguồn là nguồn cung cấp (lần lượt có kích thước bằng tải). Trong trường hợp ac nguồn là ổ cắm. Bằng cách giải thích chặt chẽ về NEC, ổ cắm có thể cung cấp 20 ampe ở mức 115 volt, mặc dù vì nguồn điện được định mức là 220 volt, bạn phải cho rằng cáp sẽ được cắm vào phích cắm bộ chuyển đổi và có các cài đặt đặt ổ cắm 20 amp trên 30 mạch amp (nhà tù và trường học muốn làm điều này). Vì vậy, dây có thể xử lý một lỗi ở 220 volt 30 amp.

Tôi chưa bao giờ thấy dây được xếp hạng cho 110 volt hoặc 220 volt. Cáp 300 volt và 600 volt là phổ biến. Thông thường họ sử dụng cáp 300 volt cho dây điện áp thấp và 600 volt cho phía ac. Dây 14 đo có thể mang 20 ampe, mặc dù nó có thể ấm lên khi làm như vậy, và có lẽ sẽ không thất bại dưới mức tăng 30 amp.

Kích thước của cáp chính linh hoạt cho các thiết bị nhỏ được xác định chủ yếu bằng các cân nhắc về an toàn. Các lõi phải đủ dày để không bị đứt do ứng suất cơ học và đủ dày để trong trường hợp không xảy ra ngắn mạch, chúng không bay hơi trước cầu chì / cầu dao. Lớp cách nhiệt và vỏ bọc phải đủ dày để thậm chí sau nhiều năm hao mòn chúng vẫn cung cấp đủ lớp cách nhiệt.

Cáp táo có một dây đất (mặc dù lạ là các bộ chuyển đổi cho phép bạn sử dụng gạch nguồn mà không cần cáp được khai quật). Một dây đất là mong muốn trên các nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi lớn hơn bởi vì nó cho phép giảm dòng điện cảm ứng.

Tôi nghi ngờ các kết nối kỳ lạ cũng có ảnh hưởng. Apple có thể không muốn thiết kế các biến thể của đầu nối đó cho các loại cáp khác nhau và thay vào đó có thể đã chọn loại / kích cỡ có thể chấp nhận ở mọi nơi. Mặt khác, cáp ba lá được sản xuất với số lượng lớn, do đó, sẽ hợp lý hơn khi thiết kế các biến thể cho từng thông số kỹ thuật và hàng hóa viêm cung cấp nhiều phạm vi hơn cho các nhà cung cấp tinh ranh ở Trung Quốc để đẩy ra sản phẩm không tuân thủ.

Mặt khác, cáp đầu ra DC không được coi là rủi ro an toàn đáng kể, do đó, kích thước của nó chủ yếu là do các nhà cung cấp thỏa hiệp giữa hiệu quả và ngoại hình đẹp. Apple muốn máy móc của họ trông bóng bẩy trong cửa hàng, vì vậy nó rất mỏng.