Fuente de alimentación de Apple: cable grueso de CA, cable delgado de CC: ¿por qué?

El tamaño de los cables no se debe al tamaño del conductor de cobre en su interior, ya que es una parte bastante pequeña del cable. La mayor parte del volumen proviene del aislamiento eléctrico.

El cable eléctrico debe estar aislado para que no cause cortocircuito. Cuanto mayor sea el voltaje, más grueso será el aislamiento requerido.

Su grueso cable de alimentación de red está aislado para soportar la tensión de la red. En tu país, eso es 110 VAC; en mi país son 230 VAC. Además de eso, el aislamiento debe soportar picos de voltaje transitorios ("subidas") - AS1660.3 especifica que un cable flexible de múltiples núcleos debe soportar una prueba de alta potencia de 3.000 V CA durante cinco minutos, por lo que el aislamiento debe ser lo suficientemente grueso como para soportar 3.000 V RMS o pico de 4.200 V .

El delgado cable de CC, por otro lado, solo tiene que soportar 12 VCC. No hay ninguna posibilidad de picos de voltaje en esta línea porque el diseño de la fuente de alimentación no lo permitirá. Existe un riesgo mínimo de electrocución a partir de 12 VDC. Por lo tanto, este cable no necesita mucho aislamiento y puede ser muy delgado.

Para enfatizar la relación entre el voltaje y el espesor del aislamiento, puede obtener cables como este:

El conductor de cobre es relativamente pequeño en relación con el diámetro total del cable. Tenga en cuenta el espesor del aislamiento (el material blanco). Este corte corto del cable no tenía marcas, pero está clasificado para al menos 132,000 VCA y el aislamiento es más grueso para que coincida.

La corriente a través del cable de CC será, de hecho, varias veces la corriente a través del cable de CA (la explicación se explica en un momento), pero la razón por la que el cable de CA es más grueso es sobre la seguridad del operador, en lugar de la capacidad de carga actual.

El cable de la red tiene un aislamiento mucho más grueso (y también de manera incidental, una sección del conductor más gruesa) para proporcionar un poco más de seguridad en caso de doblez repetida, abrasión o impacto, y el daño resultante del cable.

Básicamente, una persona podría verse seriamente dañada por el contacto con un conductor que lleva voltaje de la red, si el conductor estuviera expuesto de alguna manera debido a daños en el aislamiento. Con el cable de CC, el contacto no conlleva riesgo de electrocución, debido a la menor tensión involucrada.

Estimación de la corriente:

El poder a través del cable de alimentación será la eficiencia del convertidor de energía, multiplicará por el consumo de energía en el lado de CC, además de un poco de energía general / inactiva. Entonces, si asumimos una fuente de alimentación de 110 voltios, una eficiencia del 80%, una potencia inactiva insignificante y una salida de 5 voltios de CC que suministran 5 vatios de potencia al dispositivo, entonces:

• P = V x I , por lo tanto, corriente DC I = 5/5 = 1 Ampere
• Potencia consumida en el lado de CA: 5 / 0.8 = 6.25 Watts
• corriente del cable de CA I = 6.25/110 = 0.0568 Amperes = 58.6 mA

¡Por lo tanto, ciertamente no se trata de la capacidad de carga actual en el lado de CA!

La corriente en el lado de CC será mucho mayor. Pero también está limitado por el bloque de energía, y es un voltaje mucho más bajo. El cable de CA debe ser grueso porque tiene que ser duradero. La mayor parte del espesor será de aislamiento.

Como es un producto de manzana, la respuesta es probablemente el diseño. Está diseñado para ser lo más delgado posible y aún cumplir con los requisitos legales.

En realidad, la corriente sería menor en el cable de CA. Probablemente tenga más que ver con los requisitos de durabilidad (resistencia al daño físico) del cable de CA que lleva un voltaje de línea más alto.

Los requisitos de UL se aplican, en particular, al lado de CA del adaptador de corriente, y especifican un conjunto o requisitos específicos que deben cumplirse para el cable cualquier que conduce los voltajes de CA del hogar. Apple hizo que el cable fuera lo más delgado posible y al mismo tiempo cumplía con todas esas condiciones: capacidad de manejo de corriente, aislamiento, arcos y fallas de alto potencial y durabilidad física, incluyendo resistencia a cortes, calor, flexión y desgaste.

Si los únicos requisitos fueran soportar 120VAC RMS sin arcos, y conducir hasta 1 amperio, podrían haberlo hecho mucho, mucho más delgado.

Los requisitos de UL son bastante rigurosos.

Hay cuatro restricciones en el tamaño mínimo del cable de CC:

1. voltaje nominal
2. corriente nominal
3. índice de degradación (a lo largo de la vida útil del producto, esperamos que no pierda más del x% de capacidad de carga de voltaje / corriente debido al uso y desgaste / abuso)
4. disponibilidad de cable

Hay cuatro restricciones en el tamaño mínimo del cable de CA, y aquí está la sorpresa, son exactamente las mismas cuatro restricciones. Las diferencias están totalmente en el voltaje y las clasificaciones de corriente. En ambos casos, el cable debe estar dimensionado por la fuente de alimentación. En el caso de CC, la fuente es la fuente de alimentación (que a su vez está dimensionada por la carga). En el caso de CA la fuente es la salida. Mediante una interpretación estricta del NEC, el tomacorriente puede suministrar 20 amperios a 115 voltios, aunque como la fuente de alimentación tiene un valor nominal de 220 voltios, debe asumir que el cable se enchufará en un enchufe adaptador y hay instalaciones que ponen tomacorrientes de 20 amperios en 30 Circuitos de amplificador (a las cárceles y escuelas les gusta hacer esto). Por lo tanto, el cable debe poder manejar una falla a 220 voltios 30 amperios.

Nunca he visto cables clasificados para 110 voltios o 220 voltios. El cable de 300 voltios y 600 voltios es común. Por lo general, utilizan un cable de 300 voltios para cableado de bajo voltaje y 600 voltios para el lado de CA. El cable de calibre 14 puede transportar 20 amperios, aunque puede calentarse al hacerlo, y es probable que no falle bajo un aumento de 30 amperios.

El tamaño de los cables de red flexibles para dispositivos pequeños está determinado principalmente por consideraciones de seguridad. Los núcleos deben ser lo suficientemente gruesos para no romperse por las tensiones mecánicas y lo suficientemente gruesos para que, en el caso improbable de un cortocircuito, no se vaporicen antes de que lo haga el fusible / interruptor. El aislamiento y la funda deben ser lo suficientemente gruesos para que, incluso después de muchos años de desgaste, proporcionen un aislamiento adecuado.

El cable de Apple tiene un cable de tierra (aunque, extrañamente, los adaptadores que le permiten usar el bloque de alimentación sin el cable se desenterraron). Un cable de tierra es deseable en fuentes de alimentación de modo conmutado más grandes porque permite que las corrientes de contacto se reduzcan drásticamente.

Sospecho que el conector extraño también influye. Es posible que Apple no quiera diseñar variantes de ese conector para diferentes tipos de cables y, en cambio, puede haber elegido un tipo / tamaño que sea aceptable en todas partes. Los cables de trébol, por otro lado, se fabrican en cantidades masivas, por lo que tiene más sentido diseñar variantes para las especificaciones de cada país y la commoditisatoin ofrece un margen mucho mayor para que los vendedores ambulantes de China eliminen los productos que no cumplen.

Por otra parte, el cable de salida de CC no se considera un riesgo significativo para la seguridad, por lo que su tamaño se debe principalmente al compromiso de los proveedores entre la eficiencia y la buena apariencia. Apple quiere que sus máquinas se vean elegantes en la tienda, por lo que es un cable delgado.