Блок живлення Apple: товстий кабель змінного струму, тонкий кабель постійного струму - чому?

Блок живлення Apple складається з дуже товстого, негнутого кабелю змінного струму (настінна розетка до перетворювача) і дуже тонкого, гнучкого кабелю постійного струму (перетворювач на комп'ютер):

Чому? Струми по кабелях повинні бути порівнянними, правда?

EDIT: мітка на перетворювачі говорить:

• вхід: 110-240В ~ 1,5А 50-60Гц
• вихід: 16,5 В = 3,65 А макс

EDIT2: пор. Адаптер живлення ThinkPad (типові кабелі, схожі на hp / dell & c)

У якого товстіша (ніж у Apple) частина постійного струму і тонша (ніж у Apple) частина змінного струму та її розмір

• вхід: 100-240В ~ 1,5А 50 / 60Гц
• вихід: 20В = 3,25А

Характеристики здаються схожими - чому кабелі настільки відрізняються за співвідношенням DC cable thickness/ AC cable thickness?

EDIT3: пор. Адаптер змінного струму для System76 Pangolin (який має 3 дроти - включаючи заземлення - в частині змінного струму)

Він оцінюється аналогічно вище, і має товстішу частину постійного струму і тоншу частину змінного струму, ніж кабель Apple.

EDIT4: Схоже, кабелі Lenovo / ThinkPad недостатньо розроблені , що пояснює спостережуване розбіжність товщини кабелю!

Розмір кабелів не пов'язаний з розміром мідного провідника всередині них - це досить мала частина кабелю. Більша частина основної маси припадає на електроізоляцію.

Електричний кабель потрібно ізолювати, щоб не було короткого замикання. Чим вище напруга, тим товщі необхідна ізоляція.

Ваш товстий мережевий шнур живлення ізольований, щоб протистояти напрузі мережі. У вашій країні це 110 В змінного струму; у моїй країні це 230 В змінного струму. Крім цього, ізоляція повинна витримувати перехідні сплески напруги ("сплески") - AS1660.3 визначає, що багатожильний гнучкий кабель повинен витримувати випробування високим струмом напругою 3 000 В протягом п'яти хвилин, тому ізоляція повинна бути досить товстою, щоб витримують 3000 Вт RMS або 4 200 В пік .

З іншого боку, тонкий кабель постійного струму витримує 12 В постійного струму. На цій лінії немає жодного шансу сплеску напруги, оскільки конструкція блоку живлення їх не дозволяє. Від 12 В постійного струму існує мінімальний ризик ураження електричним струмом. Тому цей кабель не потребує великої ізоляції, і він може бути досить тонким.

Щоб підкреслити взаємозв'язок між напругою та товщиною ізоляції, ви можете отримати такі кабелі:

Мідний провідник порівняно невеликий щодо загального діаметра кабелю. Зверніть увагу на товщину ізоляції (білий матеріал). Цей короткий відріз кабелю не мав маркування, але він розрахований на щонайменше 132 000 В змінного струму і ізоляція товстіша, щоб відповідати.

Струм через кабель постійного струму насправді буде в декілька разів більшим за струм через кабель змінного струму (пояснення випливає трохи), але причина, по якій кабель змінного струму є товстішим, полягає в безпеці оператора, а не в пропускній здатності струму.

Магістральний провід має набагато більш товсту ізоляцію (і, до речі, більш товстий поперечний переріз провідника), щоб забезпечити додаткову безпеку у разі повторного згинання, стирання або удару та наслідків пошкодження кабелю.

В основному людині може бути серйозно пошкоджено при контакті з провідником, що несе напругу в мережі, якщо провідник якимось чином зазнає впливу через пошкодження ізоляції. За постійного струму контакт не несе небезпеки ураження струмом через нижню напругу.

Оцінка струму:

Харчування через провід мережі буде ефективність силового перетворювача, раз потужність, на стороні постійного струму, а також трохи накладних / спочиває потужності. Отже, якщо припустити електроживлення напругою 110 Вольт, 80% ККД, незначну потужність спокою і вихід 5 Вольт постійного струму, що подає на пристрій 5 Вт живлення, то:

• P = V x I, таким чином струм постійного струму I = 5/5 = 1 Ampere
• Потужність, подана на стороні змінного струму: 5 / 0.8 = 6.25 Watts
• Струм змінного струму I = 6.25/110 = 0.0568 Amperes = 58.6 mA

Тож це, звичайно, не про поточну вантажопідйомність на стороні змінного струму!

Струм у стороні постійного струму буде значно більшим. Але він також обмежений силовою цеглою, і це набагато нижча напруга. Шнур змінного струму повинен бути товстим, оскільки він повинен бути міцним. Більша частина товщини буде утеплювачем.

Оскільки це яблучний продукт, відповідь, ймовірно, дизайн. Він розроблений таким чином, щоб бути максимально тонким і все-таки виконувати юридичні вимоги.

Насправді струм був би меншим у кабелі змінного струму. Це, мабуть, має більше спільного з вимогами щодо довговічності (стійкості до фізичних пошкоджень) кабелю змінного струму, який має високу лінійну напругу.

Вимоги UL застосовуються, зокрема, до змінного струму адаптера живлення та вказують конкретний набір або вимоги, які повинні бути виконані для будь-якого кабелю, що проводить побутові напруги змінного струму. Apple зробила цей кабель максимально тонким, доки все-таки відповідав усім цим умовам - здатності керувати струмом, ізоляції, високим потенційним дугам і несправностям та фізичній міцності, включаючи різання, нагрівання, згинання та зносостійкість.

Якби єдині вимоги полягали в тому, щоб витримати RMS 120VAC без дуги і провести до 1 АМ, вони могли б зробити це значно, значно тонше.

Вимоги до UL досить жорсткі.

Існує чотири обмеження щодо мінімального розміру кабелю постійного струму:

1. Номінальна напруга
2. номінальний струм
3. показник деградації (протягом життя продукту ми очікуємо, що він втратить не більше х% напруги / струмопровідної здатності через зношування / зловживання)
4. наявність кабелю

Існує чотири обмеження щодо мінімального розміру кабелю змінного струму, і ось шокер, вони точно такі ж чотири обмеження. Відмінності повністю полягають у номінальному напрузі та струмі. В обох випадках кабель повинен бути розміром з джерелом живлення. У випадку постійного струму джерелом є джерело живлення (який у свою чергу розміром з навантаженням). У випадку змінного струму джерелом є розетка. Згідно суворої інтерпретації NEC, розетка може подавати 20 ампер на 115 вольт, хоча, оскільки джерело живлення розраховано на 220 вольт, ви повинні припустити, що кабель буде підключений до штепсельної розетки і є установки, які поставлять 20 амперних розеток на 30 ланцюги підсилювачів (в'язниці та школи люблять це робити). Таким чином, шнур повинен мати можливість справляти з відмовою на напрузі 220 Вольт 30 А.

Я жодного разу не бачив проводів, оцінених ні за 110 вольт, ні за 220 вольт. Поширений кабель на 300 вольт і 600 вольт. Зазвичай вони використовують кабель 300 вольт для проводки низької напруги та 600 вольт для змінного струму. Провід 14 калібру може переносити 20 ампер, хоча при цьому може нагрітися, і, ймовірно, не вийде з ладу під напругою 30 ампер.

Розмір гнучких мережних кабелів для невеликих пристроїв визначається головним чином міркуванням безпеки. Сердечники повинні бути досить товстими, щоб не розбиватися від механічних навантажень, і досить товстими, щоб у випадку малого короткого замикання вони не випаровувались до того, як запобіжник / вимикач спрацює. Ізоляція та оболонка повинні бути досить товстими, щоб навіть після багаторічного зносу вони все ще забезпечували належну ізоляцію.

У яблучному кабелі є заземлений провід (навіть не дивлячись, що перехідники адаптерів, які дозволяють використовувати енергетичну цеглу без кабелю, виявлені). Заземлюючий провід бажано використовувати на великих джерелах живлення з комутованим режимом, оскільки він дозволяє різко зменшити струми дотику.

Я підозрюю, що дивний роз'єм також має вплив. Apple може не захотіти розробляти варіанти цього роз'єму для різних типів кабелів, а може замість цього обрати тип / розмір, який був би прийнятний скрізь. З іншого боку, кабелі Cloverleaf виготовляються у величезних кількостях, тому має сенс розробити варіанти для специфікацій для кожної країни, а commoditisatoin надає набагато більше можливостей для ухиляються постачальників у Китаї, щоб витіснити невідповідний товар.

З іншого боку, вихідний кабель постійного струму не вважається значним ризиком для безпеки, тому його розмір здебільшого знижується до компромісу постачальників між ефективністю та гарним зовнішнім виглядом. Apple хоче, щоб їхні машини виглядали гладкими в магазині, настільки він тонкий кабель.