Selección del calibre del cable para paquetes de baterías: una guía práctica
Una guía de referencia concisa y práctica para la elección del calibre de los cables en el diseño de baterías de litio: equilibrio entre seguridad, caída de tensión y facilidad de fabricación.
Por qué importa el calibre del cable
Elegir el calibre de cable (tamaño del alambre) correcto para los paquetes de baterías afecta a tres áreas clave:
- Seguridad : los cables de sección insuficiente se sobrecalientan y presentan riesgo de incendio.
- Rendimiento eléctrico : una caída de tensión excesiva reduce la potencia útil y puede afectar al funcionamiento del dispositivo.
- Durabilidad y facilidad de fabricación : flexibilidad adecuada, compatibilidad de conectores y facilidad de enrutamiento.
Conceptos clave
- Capacidad de conducción de corriente (amperaje): corriente continua máxima que el conductor puede transportar de forma segura.
- Caída de tensión: tensión que se pierde en el cable debido a la resistencia (importante en sistemas de baterías de bajo voltaje).
- Resistencia: determinada por el material del conductor (cobre), el área de la sección transversal y la longitud.
Referencia rápida: AWG ↔ mm² ↔ Capacidad de corriente típica
| AWG | Aprox. mm² | capacidad de corriente continua típica (aire) |
|---|---|---|
| 18 AWG | 0,82 mm² | 10 A |
| 16 AWG | 1,31 mm² | 13 A |
| 14 AWG | 2,08 mm² | 17 A |
| 12 AWG | 3,31 mm² | 25 A |
| 10 AWG | 5,26 mm² | 35 A |
| 8 AWG | 8,36 mm² | 50 A |
| 6 AWG | 13,3 mm² | 65 A |
Caída de tensión: fórmula y ejemplo
Caída de tensión (V) ≈ I × R × L , donde
-
I= corriente (A) -
R= resistencia por unidad de longitud (Ω/m) -
L= longitud de un solo sentido (m)
Caída de tensión = 20 A × 0,00521 Ω/m × 0,5 m = 0,0521 V
Porcentaje de caída = (0,0521 / 12) × 100% ≈ 0,43% — aceptable para la mayoría de los sistemas.
Reglas generales de diseño
- Caída de tensión objetivo < 3 % para baterías de bajo voltaje (12 V–48 V). Para equipos sensibles (sensores, comunicaciones), procure que sea < 1 %.
- Elija un calibre de cable con una capacidad de conducción de corriente ≥ 125% de la corriente continua esperada (margen de seguridad).
- Considere por separado las corrientes de arranque/pico; es posible que se requieran fusibles y conectores con capacidad para transitorios.
- Para tramos de corriente muy altos, utilice varios conductores o barras colectoras en paralelo en lugar de un único cable grueso.
Temperatura, aislamiento y reducción de potencia
La temperatura ambiente, la disposición de los cables y el tipo de aislamiento afectan la capacidad de conducción de corriente. Si los cables están agrupados o dentro de cajas, aplique factores de reducción de capacidad (consulte las tablas de su proveedor de cables). En caso de duda, seleccione un calibre mayor.
Selección de conectores y resistencia de contacto
Asegúrese de que los conectores estén clasificados para corriente continua más un margen. La resistencia de contacto se suma a la resistencia total del bucle; inspeccione las conexiones crimpadas y las soldaduras, y utilice las herramientas de crimpado adecuadas.
Lista de verificación práctica para ingenieros
- Estimar la corriente continua y los picos del peor caso.
- Decida el porcentaje de caída de tensión aceptable.
- Calcule la resistencia requerida del conductor y elija el calibre.
- Seleccione conectores con una capacidad de corriente superior a la corriente máxima y compatibles con el cable elegido.
- Aplique una reducción de potencia por temperatura/agrupamiento y vuelva a verificar la capacidad de conducción de corriente.
- Prototipar y medir la caída de tensión y el aumento de temperatura bajo carga.
Avanzado: referencia de cálculo rápido (resistividad del cobre)
Resistividad del cobre ρ ≈ 1,724×10-8 Ω·m. Resistencia R = ρ × longitud / área.
Errores comunes que se deben evitar
- Utilizar los valores de capacidad de corriente del panel/mesa sin aplicar reducción de potencia para tramos cerrados.
- Ignorar la caída de tensión en sistemas de bajo voltaje puede provocar reinicios del sistema o una reducción de la eficiencia.
- Ignorando las corrientes de arranque de los motores o convertidores CC-CC.
Normas y referencias
- Consulte las normas IEC y las regulaciones locales de cableado para obtener información sobre las clasificaciones de aislamiento y seguridad.
- Los proveedores de cables publican tablas de capacidad de corriente y resistencia; utilícelas para la selección final.
