Загрузка...

Развенчивание мифа о «серебряной проводке». Теория и практика.

В среде страйкбола, вокруг электрической части ЭПО существует немало мифов и заблуждений. Зачастую, эти мифы и заблуждения базируются на желаемом, которое, как известно, бывает весьма далеким от реального. Ниже попробуем рассмотреть имеющий некоторую популярность миф о новом тренде под названием «серебряные провода», которые якобы во сто крат лучше обычных медных.

Первое заблуждение – это то, что есть разница в серебряных проводах (далее СП) и посеребренных проводах (ПП).

1. Серебряный провод.

• Серебряный провод – провод который полностью, т.е. по всей площади поперечного сечения, выполнен из серебра.
• Серебряный провод - реальность, но ОЧЕНЬ редкая, ибо сфера применения крайне маленькая, как правило – прецизионная (и/или высокочастотная) радиотехника, где важно минимизировать потери на сопротивление в проводниках.
• Серебряный провод – дорог, ибо серебро есть драгоценный металл.
• Серебро имеет некоторые химические свойства, поэтому требует вполне определенных условий эксплуатации.

2. Посеребренный провод (который кстати и продается в страйкбольных магазинах) – провод, выполненный из металла с хорошей проводимостью (как правило – медь) и покрытый тончайшим слоем технического серебра. Реальность применения посеребренного провода довольно широка, при относительно небольшой стоимости, в частности: в высокочастотной радиотехнике а также в технике аудио воспроизведения (хотя зачастую, у аудиофилов мнения по поводу ПП, что называется – полярные).

В магазинах, в широком доступе есть как раз «акустические» ПП, которые в простонародье называют «серебряными». Страйкбольным аналогом аккустики это те «серебряные провода» продаваемые под известными брендами Guarder, Lonex и др. Разница с аудио проводами составляет лишь в сечении провода и виде упаковки. Сечение провода у страйкбольного «серебра» составляет 1 кв. мм (AWG18).

Но для начала немного физики, причем мы не будем забираться в дебри высшей математики и векторного анализа. Для рассмотрения вопроса достаточно обычного школьного учебника физики.

На рис. 1 эскизно показаны ПП и обычный медный провод в сечении, для простоты - одножильные.

Слева – ПП (Cu + Ag), справа – медный (Cu). Поскольку, при постоянном токе скин-эффект практически отсутствует, то в однородном медном проводе, постоянный ток протекает по всей площади поперечного сечения S1. Если площадь S1 соответствует величине протекающего тока, то проводимость провода максимальна, а потери на тепло – минимальны. В посеребренном проводе постоянный ток протекает неоднородно. Поскольку ПП – это композит из двух металлов, то можно изобразить его как эквивалент из параллельно включенных сопротивлений Rп1Ag и Rп1Сu (рис. 2).

 

Rп1 – сопротивление провода

Rп1Ag – сопротивление слоя Ag

Rп1Cu – сопротивление медной части

Так как у серебра проводимость больше чем у меди, сопротивление Rп1Ag, будет меньше чем Rп1Сu, при этом, площадь поперечного сечения S2 (напыления серебра) на порядки меньше площади поперечного сечения меди S1. А как известно ток всегда течет по пути наименьшего сопротивления. Что же получается? При протекании тока по ПП, ток будет делиться на I Ag и I Cu. Путем наименьшего сопротивления, ток I Ag будет стремиться к росту, при крайне малом сечении Ag. Из закона Джоуля-Ленца, знаем, что тепло выделяемое при прохождении тока через проводник равно произведению квадрата тока на сопротивление проводника и на время. Введя в формулу зависимость сопротивления от проводимости и геометрических размеров, получаем зависимость роста температуры от увеличения тока, обратную сечению. Следовательно, напыление Ag, при сечении много меньшем чем Cu, будет с той же кратностью нагреваться быстрее Cu. Нагрев Ag - вызовет нагрев Cu, что в свою очередь увеличит сопротивление Cu. Напыление Ag неоднородно по толщине, соответственно, общий нагрев слоя, плюс локальный перегрев участков с меньшей толщиной будут вызывать нагрев изоляции провода, что в конечном итоге приведет к потере изоляционных свойств.


 

А вот и практический пример.

Недавно нам принесли АЕГ с просьбой разобраться, почему у привода быстро садится батарея. Используемая батарея A123 LiFePO4 13.2v/1100 mAh. По утверждению владельца вместо заявленных 2500-3000 шаров, батареи хватало всего на 800-900. При проверке, дефектов в батарее и механике гирбокса выявлено не было, поэтому стали разбираться дальше. Привод АК LCT 74, пружина 150, мотор с высоким крутящим моментом Infinity, установлен ключ BTS555 на «серебряных проводах»...

«Засада» нас ждала в «серебре». См. рис 3. Как можно увидеть на рисунке, проводка имеет множественные тепло-электрические пробои, как раз подтверждающие ту теорию, которая была описана выше. Эффект биметалла помноженное на низкокачественную изоляцию плюс недостаточное для таких токов сечение провода привело к повреждению электрического контура и как следствие, к падению настрела привода в несколько раз! «Ахренеть! И на этом мы летали???!!! (с) к/ф «Апполон 13». Удивительно что привод вообще стрелял… Это же гарантированное темпоральное короткое замыкание.

Наиболее распространенным сечением провода, в ЭПО является величина 1,5 мм2 (~AWG15). Если принять плотность тока в меди 8А на мм2, и средний ток в цепи 20А, то данного не вполне достаточно для свободного протекания тока длительное время. Приемлемой величиной сечения является 2-2,5 мм2, но, провода такого сечения имеют большие габариты, и применение их в ЭПО весьма затруднительно. Посеребренные провода Guarder, Lonex и другие, нарезанные, впрочем, из одной катушки вообще не расчитаны на рабочие токи ЭПО в нашей стране. Ведь как известно, «какой русский не любит быстрой езды» (в отличии от США и Европы, где большинство использует пружины 90-110 м/с). Также и здесь, у 80% играющих россиян, привода имеют пружину 130 м/с и выше. Получается что сечения 1 мм2. для беспроблемного использования является пружина с номиналом 120 м/с, не более. Короче, «хороша тачка и название звучит, но… не для наших дорог!»

Правда учитывая, что ЭПО работает кратковременно, а нагрев провода происходит относительно медленно, можно несколько пренебречь потерями на нагрев провода. Но, тем не менее, недостаточность сечения никуда не денется, и если однородный провод (Сu) будет нагреваться равномерно по всей длине (и охлаждаться тоже), то ПП будет нагреваться неравномерно, и охлаждаться будет хуже (хотя бы из-за того же напыления). В случае с многожильным проводом, всё описанное выше возрастает кратно количеству жил в проводе.

Отсюда следует простой вывод – Посеребренный Провод, в условиях действия больших постоянных токов, при жестком лимите поперечного сечения работает хуже однородного медного. Отсюда следует, что применение в ЭПО посеребренного провода ничем не оправдано и даже вредно, с точки зрения общей надежности привода.

Если по-простому, то ПП и медный провод можно сравнить как бег обутым в кроссовки разного размера (Cu + Ag) и бег в кроссовках размера нужного (Cu). Бежать в разных можно, но хуже и медленнее, рискуя убить ноги, в то время как кроссовки одного и нужного размера (Сu) доступнее и даже дешевле. Как видим, миф о «крутости» «серебряных» проводов не выдерживает критики даже при упрощенном подходе, в то время как процессы протекающие в электрической части ЭПО – гораздо сложнее и неоднозначнее, т.е. при более детальном рассмотрении, вредность применения посеребренной «акустики» станет еще более очевидной.

Возникает резонный вопрос – для чего же тогда вообще делается посеребренный акустический провод? Ответ прост – для минимизации скин-эффекта на высоких частотах. Иными словами – для передачи высокочастотных сигналов, с минимальными потерями. Хотя в этой сфере – тоже нет однозначного определения что хорошо, а что не очень.

Аудиофилы, работающие с техникой высокого класса, зачастую отрицательно относятся к неоднородным проводам, ибо любой провод обладает помимо активного сопротивления, еще и реактивным, т.е. индуктивным и емкостным. Второй слой металла ухудшает передаточную «звуковую» характеристику провода, и поэтому, многие применяют однородные медные провода большого сечения «с запасом», т.е. лучше пусть сигнал несколько затухнет при прохождении по проводу, но затухнет относительно равномерно, по линейному закону, чем его АЧХ изменится непредсказуемым образом.

Иными словами, ПП нужно применять лишь там, где все его компоненты будут работать должным образом.

Alex Miller и Владимир (www.powerlabs.ru) 
01 декабря 2013