American wire gauge

L'American wire gauge (AWG), anche noto come Brown & Sharpe wire gauge, è un sistema standardizzato di misura della sezione dei fili, utilizzato a partire dal 1857, soprattutto negli Stati Uniti d'America e in Canada, per conduttori tondi, solidi, non ferrosi^[1]. La sezione del filo ("gauge") è un fattore importante per la determinazione della massima Intensità di corrente che è possibile farvi scorrere.

L'industria siderurgica non utilizza il sistema AWG e preferisce altri sistemi di misurazione di fili. Tra questi vi sono W&M Wire Gauge, US Steel Wire Gauge e Music Wire Gauge. Esiste inoltre il sistema SWG British Standard Wire Gauge, per il diametro di cavi o dello spessore di fogli.

All'aumentare del numero misurato corrisponde un diametro del filo progressivamente più piccolo; questo sistema è simile a molti altri sistemi di misura non metrici. Questo sistema di misura nacque dal numero di operazioni di trafilazione utilizzate per produrre un determinato diametro di filo. Un filo molto sottile (ad esempio, 30 gauge) richiedeva più passaggi attraverso la trafila rispetto a un filo 0 gauge. I fabbricanti di fili in precedenza avevano propri sistemi di misurazione dei fili. Lo sviluppo di misure standardizzate per i fili ha razionalizzato la selezione dei fili per una determinata applicazione.

Le tabelle AWG sono predisposte per conduttori singoli, solidi e a sezione rotonda. L'AWG per un cavo è determinato dall'area totale della sezione del conduttore, che determina a sua volta la sua capacità di trasporto della corrente e la sua resistenza elettrica. Poiché tra i vari fili ci sono anche piccole cavità, i cavi hanno sempre un diametro totale leggermente maggiore rispetto a un filo solido avente lo stesso AWG.

Il sistema AWG è anche comunemente utilizzato per specificare le dimensioni dei gioielli per i piercing corporei, in particolare per le piccole dimensioni^[2].

Formula modifica

Per definizione, No. 36 AWG equivale a un diametro di 0,0050 pollici e No. 0000 equivale a un diametro di 0,4600 pollici. Il rapporto di questi diametri è 92 e ci sono 40 misure dal n. 36 al n. 0000, o 39 passi. Utilizzando questo comune rapporto, le dimensioni dei fili variano geometricamente secondo la relazione di seguito descritta. Il diametro d_n di un filo secondo il sistema AWG è:

d_{n}=0.005~\mathrm {inch} \times 92^{\frac {36-n}{39}}=0.127~\mathrm {mm} \times 92^{\frac {36-n}{39}}

o, in maniera equivalente,

d_{n}=e^{-1.12436-0.11594n}\ \mathrm {inch} =e^{2.1104-0.11594n}\ \mathrm {mm}

La misura può quindi essere calcolata dal diametro con la relazione:

n=-39\log _{92}\left({\frac {d_{n}}{0.005~\mathrm {inch} }}\right)+36=-39\log _{92}\left({\frac {d_{n}}{0.127~\mathrm {mm} }}\right)+36

^[3]

e l'area della sezione è pari a:

A_{n}={\frac {\pi }{4}}d_{n}^{2}=0.000019635~\mathrm {inch} ^{2}\times 92^{\frac {36-n}{19.5}}=0.012668~\mathrm {mm} ^{2}\times 92^{\frac {36-n}{19.5}}

,

Lo standard ASTM B 258-02 definisce che il rapporto tra dimensioni successive debba essere pari alla radice trentanovesima di 92, cioè approssimativamente pari a 1,1229322^[4]. La ASTM B 258-02 definisce anche che i diametri dei fili debbano essere tabulati con non più di 4 cifre significative, con una risoluzione non maggiore di 0,0001 pollici (0,1 mils) per i fili superiori a 44 AWG e di 0,00001 pollici (0,01 mils) per i fili di dimensione 45 AWG ed inferiore.

Le dimensioni con un numero avente più zeri sono successivamente più grandi di zero e possono essere indicate usando il "numero di zero/0", come ad esempio 4/0 per 0000. Per un cavo AWG m/0, si usa n = −(m−1) = 1− m nelle formule sopra riportate. Ad esempio, per il numero 0000 o 4/0, si usa n = −3.

Regola mnemonica modifica

Il valore della sesta potenza di questo rapporto è molto prossimo a 2^[5]; pertanto è possibile formulare la seguente regola mnemonica:

Quando il diametro di un filo raddoppia, l'AWG diminuisce di 6 unità (ad esempio, un filo No. 2 AWG ha un diametro circa il doppio di un filo No. 8 AWG);
Quando la sezione di un filo raddoppia, l'AWG diminuisce di 3 unità (ad esempio, 2 fili No. 14 AWG hanno all'incirca la stessa sezione di un singolo filo No. 11 AWG).

Inoltre, per una diminuzione di 10 unità AWG, ad esempio da No. 10 a 1, la sezione e il peso aumentano di circa 10 volte e la resistenza si riduce di un fattore pari a circa 10.

Tabella delle dimensioni dei fili AWG modifica

La seguente tabella mostra vari dati, tra cui sia la resistenza di diverse dimensioni del filo e la capacità di corrente (ampacità) sulla base dell'isolamento plastico. L'informazione del diametro in tabella si applica ai fili solidi. Per i cavi si calcola l'area della sezione equivalente dei fili di rame. La corrente di fusione (fusione del filo) è stimata sulla base della temperatura ambiente di 25 °C. La seguente tabella assume che la corrente continua o le frequenze della corrente alternata siano pari o inferiori a 60 Hz, non tenendo in conto l'effetto pelle. Il numero "giri di filo" è un limite superiore per il filo privo di isolamento.

AWG	Diametro		Giri di filo		Area		Resistenza/lunghezza per il Rame^[6]		capacità di corrente di filo di rame NEC^[7] con isolamento per 60/75/90 °C (A)^[8]	Equivalenti approssimati nello standard metrico	Corrente di fusione (rame)^[9]^[10].
AWG	(pollici)	(mm)	(per pollice)	(per cm)	(kcmil)	(mm²)	(Ω/km) (mΩ/m)	(Ω/kFT) (mΩ/ft)		Equivalenti approssimati nello standard metrico	secondo W.H.Preece (~10s)	secondo I.M.Onderdonk (1s)	secondo I.M.Onderdonk (32ms)
0000 (4/0)	0.4600	11.684	2.17	0.856	212	107	0.1608	0.04901	195 / 230 / 260			31 kA	173 kA
000 (3/0)	0.4096	10.404	2.44	0.961	168	85.0	0.2028	0.06180	165 / 200 / 225			24.5 kA	137 kA
00 (2/0)	0.3648	9.266	2.74	1.08	133	67.4	0.2557	0.07793	145 / 175 / 195			19.5 kA	109 kA
0 (1/0)	0.3249	8.252	3.08	1.21	106	53.5	0.3224	0.09827	125 / 150 / 170		1.9 kA	15.5 kA	87 kA
1	0.2893	7.348	3.46	1.36	83.7	42.4	0.4066	0.1239	110 / 130 / 150		1.6 kA	12 kA	68 kA
2	0.2576	6.544	3.88	1.53	66.4	33.6	0.5127	0.1563	95 / 115 / 130		1.3 kA	9.7 kA	54 kA
3	0.2294	5.827	4.36	1.72	52.6	26.7	0.6465	0.1970	85 / 100 / 110	196/0.4	1.1 kA	7.7 kA	43 kA
4	0.2043	5.189	4.89	1.93	41.7	21.2	0.8152	0.2485	70 / 85 / 95		946 A	6.1 kA	34 kA
5	0.1819	4.621	5.50	2.16	33.1	16.8	1.028	0.3133		126/0.4	795 A	4.8 kA	27 kA
6	0.1620	4.115	6.17	2.43	26.3	13.3	1.296	0.3951	55 / 65 / 75		668 A	3.8 kA	21 kA
7	0.1443	3.665	6.93	2.73	20.8	10.5	1.634	0.4982		80/0.4	561 A	3 kA	17 kA
8	0.1285	3.264	7.78	3.06	16.5	8.37	2.061	0.6282	40 / 50 / 55		472 A	2.4 kA	13.5 kA
9	0.1144	2.906	8.74	3.44	13.1	6.63	2.599	0.7921		84/0.3	396 A	1.9 kA	10.7 kA
10	0.1019	2.588	9.81	3.86	10.4	5.26	3.277	0.9989	30 / 35 / 40 (ma utilizzare un fusibile da 30 A)	84/0.3	333 A	1.5 kA	8.5 kA
11	0.0907	2.305	11.0	4.34	8.23	4.17	4.132	1.260		56/0.3	280 A	1.2 kA	6.7 kA
12	0.0808	2.053	12.4	4.87	6.53	3.31	5.211	1.588	25 / 25 / 30 (ma utilizzare un fusibile da 20 A)		235A	955 A	5.3 kA
13	0.0720	1.828	13.9	5.47	5.18	2.62	6.571	2.003		50/0.25	198 A	758 A	4.2 kA
14	0.0641	1.628	15.6	6.14	4.11	2.08	8.286	2.525	20 / 20 / 25 (ma utilizzare un fusibile da 15 A)		166 A	601 A	3.3 kA
15	0.0571	1.450	17.5	6.90	3.26	1.65	10.45	3.184		30/0.25	140 A	477 A	2.7 kA
16	0.0508	1.291	19.7	7.75	2.58	1.31	13.17	4.016	— / — / 18	30/0.25	117 A	377 A	2.1 kA
17	0.0453	1.150	22.1	8.70	2.05	1.04	16.61	5.064		32/0.2	99 A	300 A	1.7 kA
18	0.0403	1.024	24.8	9.77	1.62	0.823	20.95	6.385	— / — / 14	24/0.2	83 A	237A	1.3 kA
19	0.0359	0.912	27.9	11.0	1.29	0.653	26.42	8.051		24/0.2	70 A	189 A	1 kA
20	0.0320	0.812	31.3	12.3	1.02	0.518	33.31	10.15		16/0.2	58.5 A	149 A	834 A
21	0.0285	0.723	35.1	13.8	0.810	0.410	42.00	12.80		13/0.2	49 A	119 A	662 A
22	0.0253	0.644	39.5	15.5	0.642	0.326	52.96	16.14		7/0.25	41 A	94 A	525 A
23	0.0226	0.573	44.3	17.4	0.509	0.258	66.79	20.36			35 A	74 A	416 A
24	0.0201	0.511	49.7	19.6	0.404	0.205	84.22	25.67		1/0.5, 7/0.2, 30/0.1	29 A	59 A	330 A
25	0.0179	0.455	55.9	22.0	0.320	0.162	106.2	32.37			24 A	47 A	262 A
26	0.0159	0.405	62.7	24.7	0.254	0.129	133.9	40.81		1/0.4, 7/0.15	20 A	37 A	208 A
27	0.0142	0.361	70.4	27.7	0.202	0.102	168.9	51.47
28	0.0126	0.321	79.1	31.1	0.160	0.0810	212.9	64.90		7/0.12
29	0.0113	0.286	88.8	35.0	0.127	0.0642	268.5	81.84
30	0.0100	0.255	99.7	39.3	0.101	0.0509	338.6	103.2		1/0.25, 7/0.1
31	0.00893	0.227	112	44.1	0.0797	0.0404	426.9	130.1
32	0.00795	0.202	126	49.5	0.0632	0.0320	538.3	164.1		1/0.2, 7/0.08
33	0.00708	0.180	141	55.6	0.0501	0.0254	678.8	206.9
34	0.00630	0.160	159	62.4	0.0398	0.0201	856.0	260.9
35	0.00561	0.143	178	70.1	0.0315	0.0160	1079	329.0
36	0.00500	0.127	200	78.7	0.0250	0.0127	1361	414.8
37	0.00445	0.113	225	88.4	0.0198	0.0100	1716	523.1
38	0.00397	0.101	252	99.3	0.0157	0.00797	2164	659.6
39	0.00353	0.0897	283	111	0.0125	0.00632	2729	831.8
40	0.00314	0.0799	318	125	0.00989	0.00501	3441	1049

Nell'industria elettrica dell'America Settentrionale, i conduttori più grandi di 4/0 AWG sono solitamente identificati dall'area della sezione espressa in migliaia di circular mil (kcmil), dove 1 kcmil = 0.5067 mm². La successiva dimensione più grande del filo dopo 4/0 ha una sezione di 250 kcmil. Un circular mil è l'area di un filo avente diametro pari a 1 mil. Un milione di circular mil è l'area di un cerchio avente diametro pari a 1000 mil = 1 pollice. In passato 1 kcmil era abbreviato MCM.

Dimensioni AWG dei cavi modifica

I cavi sono specificati con tre numeri: la dimensione complessiva AWG, il numero dei fili componenti il cavo e la dimensione AWG del filo. Il numero dei fili e l'AWG di un singolo filo sono separati da una barra. Ad esempio, un cavo 22 AWG 7/30 è un cavo 22 AWG composto da 7 fili aventi dimensione pari a 30 AWG.

Nomenclatura e abbreviazioni nella distribuzione elettrica modifica

L'industria elettrica utilizza comunemente modi alternativi per specificare le dimensioni dei fili come AWG.

4 AWG (uso proprio)
- #4 (il cancelletto è utilizzato come abbreviazione di "numero")
- No. 4 (No. è utilizzato come abbreviazione di "numero")
- No. 4 AWG
- 4 ga. (abbreviazione di "gauge")
000 AWG (uso proprio per grandi dimensioni)
- 3/0 (uso comune per grandi dimensioni; in inglese è pronunciato three aught)
- 3/0 AWG
- #000
- #3/0

L'industria affastella anche filo comune per l'utilizzo nella distribuzione elettrica domestica e commerciale, identificando la dimensione del singolo filo del fascio seguita dal numero di fili che costituiscono il fascio. Il tipo più comune di cavo di distribuzione, il "NM-B", è solitamente quello utilizzato:

#14/2 (scritto anche "14-2") è un fascio con guaina non-metallica di due fili solidi 14 AWG. L'isolamento attorno ai due conduttori è bianco e nero. Questa guaina per il cavo 14 AWG è solitamente bianca, quando il cavo è utilizzato per il cablaggio NM-B per la distribuzione elettrica in un sito asciutto. I cavi appena prodotti privi di un filo di massa separato (come il #14/2) sono obsoleti.
#12/2 con massa (scritto anche "12-2 w/gnd") è un fascio con guaina non-metallica di tre fili solidi 12 AWG che hanno un filo di massa nudo al centro dei due conduttori isolati in una guaina piatta NM-B di colore giallo. Il colore è uno standard dell'industria nordamericana per i cavi prodotti a partire dal 2003 e ne aiuta l'identificazione.
#10/3 con massa (scritto anche "10-3 w/gnd") è un fascio con guaina non-metallica di quattro fili solidi 10 AWG che hanno un filo di massa nudo e tre conduttori isolati ritorti in una guaina NM-B di forma circolare e di colore arancio. I conduttori isolati sono di colore nero, bianco e rosso. Alcuni cavi di questa tipologia possono essere piatti per risparmiare rame.
Altri tipi di cavo (oltre all'ubiquitario NM-B) sono commercialmente disponibili, sebbene non abbiano un'altrettanto ampia distribuzione. Il comune cavo BX tipo AC è inguainato in un involucro metallico sottile, a coste, a metallo galvanizzato, al fine di proteggere i conduttori da danni che si possono verificare quando si permette il loro piegamento. Così, un cavo "#12/3 metallico" ha tre fili 12 AWG (rosso, nero e bianco) e nessun filo di conduzione.

Pronuncia modifica

Colloquialmente al sistema AWG ci si riferisce come gauge e agli zero nelle grandi dimensioni di filo ci si riferisce come aught. Ci si riferisce ai fili di dimensioni 1 AWG comunemente chiamati "one gauge"; analogamente, diametri più piccoli sono pronunciati "x gauge", dove x è il numero intero positivo AWG. Per dimensioni maggiori di fili (da #0 in su), la parola "gauge" cade e vi si riferisce così: "one aught", "two aught," ecc., in funzione di quanti zeri vi sono nel codice AWG^[11]. In altri casi la parola "gauge" è sostituita dalla parola "number", che appare prima della dimensione, come nel caso della pronuncia "number twelve" per 12 AWG.

Note modifica

^ ASTM Standard B 258-02, Standard specification for standard nominal diameters and cross-sectional areas of AWG sizes of solid round wires used as electrical conductors, ASTM International, 2002
^ Body Piercing Jewelry Size Reference — SteelNavel.com
^ Il logaritmo in base 92 può essere calcolato a partire da altri logaritmi quali quelli in base 10 o quelli naturali, utilizzando la relazione log₉₂x = (log x)/(log 92).
^ ASTM Standard B 258-02, pag. 4
^ Il risultato è circa 2,0050, ossia eccedente dello 0,25% il valore di 2.
^
Valori per filo solido di rame a 68 °F, calcolato sulla base di una conduttività al 100% IACS pari a 58,0 MS/m, in accordo a molte fonti:
- AWG AMERICAN WIRE GAUGE TABLE FOR BARE COPPER WIRE, su amasci.com.
- Mark Lund, PowerStream Inc., American Wire Gauge table and AWG Electrical Current Load Limits. URL consultato il 2 maggio 2008. (anche se la conversione ft/m sembri leggermente sbagliata)
- Belden Master Catalog Archiviato il 24 agosto 2011 in Internet Archive., 2006, sebbene i dati riportati per i gauge 35 e 37–40 appaiano ovviamente errati.
High-purity oxygen-free copper can achieve up to 101.5% IACS conductivity; e.g., the Kanthal conductive alloys data sheet Archiviato il 12 giugno 2015 in Internet Archive. lists slightly lower resistances than this table.
^ National Electrical Code
^ NFPA 70 National Electrical Code 2008 Edition Archiviato il 15 ottobre 2008 in Internet Archive.. Table 310.16 page 70-148, Allowable ampacities of insulated conductors rated 0 through 2000 volts, 60 °C through 90 °C, not more than three current-carrying conductors in raceway, cable, or earth (directly buried) based on ambient temperature of 30 °C. Gli estratti da NFPA 70 non rappresentano la posizione completa della NFPA ed è necessario consultare il Codice completo. In particolare, i dispositivi di protezione da sovracorrente massima permissibile possono imporre un limite inferiore
^ Calcolato usando le equazioni riportate in H. Wayne Beaty e Donald G. Fink (a cura di), The Standard Handbook for Electrical Engineers, 15ª ed., New York, McGraw Hill, 2007, pp. 4-25, ISBN 0-07-144146-8.
^ Douglas Brooks, Fusing Current: When Traces Melt Without a Trace (PDF), in Printed Circuit Design, vol. 15, n. 12, dicembre 1998, p. 53. URL consultato il 28 febbraio 2016 (archiviato dall'url originale il 27 marzo 2016).
^ Glossary of Power Terms | Event Solutions, su event-solutions.com. URL consultato il 27 aprile 2012 (archiviato dall'url originale il 17 febbraio 2012).

Bibliografia modifica

H. Wayne Beaty e Donald G. Fink (a cura di), The Standard Handbook for Electrical Engineers, 11ª ed., New York, McGraw-Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X.

Voci correlate modifica

Collegamenti esterni modifica

(EN) Wire Gauge to Diameter—Diameter to Wire Gauge Converter, su 66pacific.com.
(EN) How to Gauge Traces (PDF), su ultracad.com. URL consultato il 27 aprile 2012 (archiviato dall'url originale il 25 gennaio 2022).
(EN) Conversion and calculation of cable diameter to AWG and vice versa, su sengpielaudio.com.
(EN) Table of wire resistivities for bigger gauge (insulation included), su bnoack.com.
(EN) Bare copper wire AWG NEMA/IEC metric standard sizes, su litz-wire.com. URL consultato il 27 aprile 2012 (archiviato dall'url originale il 22 aprile 2012).
(EN) Reference for conversions and maximum safe current loads, su powerstream.com.

[1] ASTM Standard B 258-02, Standard specification for standard nominal diameters and cross-sectional areas of AWG sizes of solid round wires used as electrical conductors, ASTM International, 2002

[2] Body Piercing Jewelry Size Reference — SteelNavel.com

[3] Il logaritmo in base 92 può essere calcolato a partire da altri logaritmi quali quelli in base 10 o quelli naturali, utilizzando la relazione log₉₂x = (log x)/(log 92).

[4] ASTM Standard B 258-02, pag. 4

[5] Il risultato è circa 2,0050, ossia eccedente dello 0,25% il valore di 2.

[6] Valori per filo solido di rame a 68 °F, calcolato sulla base di una conduttività al 100% IACS pari a 58,0 MS/m, in accordo a molte fonti:
AWG AMERICAN WIRE GAUGE TABLE FOR BARE COPPER WIRE, su amasci.com.

Mark Lund, PowerStream Inc., American Wire Gauge table and AWG Electrical Current Load Limits. URL consultato il 2 maggio 2008. (anche se la conversione ft/m sembri leggermente sbagliata)

Belden Master Catalog Archiviato il 24 agosto 2011 in Internet Archive., 2006, sebbene i dati riportati per i gauge 35 e 37–40 appaiano ovviamente errati.
High-purity oxygen-free copper can achieve up to 101.5% IACS conductivity; e.g., the Kanthal conductive alloys data sheet Archiviato il 12 giugno 2015 in Internet Archive. lists slightly lower resistances than this table.

[7] AWG AMERICAN WIRE GAUGE TABLE FOR BARE COPPER WIRE, su amasci.com.

[8] Mark Lund, PowerStream Inc., American Wire Gauge table and AWG Electrical Current Load Limits. URL consultato il 2 maggio 2008. (anche se la conversione ft/m sembri leggermente sbagliata)

[9] Belden Master Catalog Archiviato il 24 agosto 2011 in Internet Archive., 2006, sebbene i dati riportati per i gauge 35 e 37–40 appaiano ovviamente errati.

[7] National Electrical Code

[8] NFPA 70 National Electrical Code 2008 Edition Archiviato il 15 ottobre 2008 in Internet Archive.. Table 310.16 page 70-148, Allowable ampacities of insulated conductors rated 0 through 2000 volts, 60 °C through 90 °C, not more than three current-carrying conductors in raceway, cable, or earth (directly buried) based on ambient temperature of 30 °C. Gli estratti da NFPA 70 non rappresentano la posizione completa della NFPA ed è necessario consultare il Codice completo. In particolare, i dispositivi di protezione da sovracorrente massima permissibile possono imporre un limite inferiore

[9] Calcolato usando le equazioni riportate in H. Wayne Beaty e Donald G. Fink (a cura di), The Standard Handbook for Electrical Engineers, 15ª ed., New York, McGraw Hill, 2007, pp. 4-25, ISBN 0-07-144146-8.

[10] Douglas Brooks, Fusing Current: When Traces Melt Without a Trace (PDF), in Printed Circuit Design, vol. 15, n. 12, dicembre 1998, p. 53. URL consultato il 28 febbraio 2016 (archiviato dall'url originale il 27 marzo 2016).

[11] Glossary of Power Terms | Event Solutions, su event-solutions.com. URL consultato il 27 aprile 2012 (archiviato dall'url originale il 17 febbraio 2012).

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