Apple Netzteil: Dickes Netzkabel, dünnes Gleichstromkabel - warum?

Das Apple-Netzteil besteht aus einem sehr dicken, unflexiblen Wechselstromkabel (Wandsteckdose zum Konverter) und einem sehr dünnen, flexiblen Gleichstromkabel (Konverter zum Computer):

Warum? Die Ströme durch die Kabel sollten vergleichbar sein, oder?

EDIT: das Etikett auf dem Konverter lautet:

• Eingang: 110-240 V ~ 1,5 A, 50-60 Hz
• Ausgang: 16,5 V = 3,65 A max

EDIT2: vgl. ThinkPad-Netzteil (typische Kabel, ähnlich wie bei HP / Dell & C)

Welches hat einen dickeren (als Apple) DC-Teil und dünneren (als Apple) AC-Teil und ist bewertet

• Eingang: 100-240 V ~ 1,5 A, 50/60 Hz
• Ausgang: 20 V = 3,25 A

Die Eigenschaften scheinen ähnlich zu sein - warum sind die Kabel im Verhältnis DC cable thickness/ so unterschiedlich AC cable thickness?

EDIT3: vgl. Netzteil für System76 Pangolin (mit 3 Drähten - einschließlich Erde - im Netzteil)

Es ist wie oben beschrieben bewertet und hat einen dickeren Gleichstromteil und einen dünneren Wechselstromteil als das Apple-Kabel.

EDIT4: Es sieht so aus, als wären Lenovo / ThinkPad-Kabel unterentwickelt , was die festgestellten Unterschiede in der Kabeldicke erklärt!

Die Größe der Kabel hängt nicht von der Größe des darin enthaltenen Kupferleiters ab - das ist ein relativ kleiner Teil des Kabels. Der größte Teil des Volumens stammt aus der elektrischen Isolierung.

Das elektrische Kabel muss isoliert werden, damit es nicht kurzgeschlossen wird. Je höher die Spannung, desto dicker muss die Isolierung sein.

Ihr dickes Netzkabel ist isoliert, um der Netzspannung standzuhalten. In Ihrem Land sind das 110 VAC; In meinem Land sind es 230 VAC. Darüber hinaus muss die Isolierung kurzzeitigen Spannungsspitzen ("Stößen") standhalten. Gemäß AS1660.3 muss ein mehradriges flexibles Kabel fünf Minuten lang einem Hochspannungstest mit 3.000 V Wechselstrom standhalten 3.000 V RMS oder 4.200 V Spitze standhalten .

Das dünne Gleichstromkabel muss dagegen nur 12 VDC aushalten. Es besteht keine Chance für Spannungsspitzen auf dieser Leitung, da das Design des Netzteils dies nicht zulässt. Ab 12 VDC besteht ein minimales Stromschlagrisiko. Daher benötigt dieses Kabel nicht viel Isolierung und es kann ziemlich dünn sein.

Um den Zusammenhang zwischen Spannung und Isolationsstärke hervorzuheben, können Sie Kabel wie folgt erhalten:

Der Kupferleiter ist relativ klein im Verhältnis zum Gesamtdurchmesser des Kabels. Beachten Sie die Dicke der Isolierung (das weiße Material). Dieser Kabelkurzschluss hatte keine Markierungen, ist jedoch für mindestens 132.000 VAC ausgelegt und die Isolierung ist entsprechend dicker.

Der Strom durch das Gleichstromkabel ist in der Tat ein Vielfaches des Stroms durch das Wechselstromkabel (Erklärung folgt ein wenig), aber der Grund, warum das Wechselstromkabel dicker ist, liegt in der Sicherheit des Bedieners und nicht in der Stromtragfähigkeit.

Das Netzkabel hat eine weitaus dickere Isolierung (und im Übrigen auch einen dickeren Leiterquerschnitt), um zusätzliche Sicherheit bei wiederholten Biegungen, Abrieb oder Stößen und daraus resultierenden Kabelschäden zu bieten .

Grundsätzlich kann eine Person durch Kontakt mit einem netzspannungsführenden Leiter ernsthaft verletzt werden, wenn der Leiter aufgrund von Isolationsschäden in irgendeiner Weise freiliegt. Beim Gleichstromkabel besteht bei Kontakt keine Stromschlaggefahr, da die Spannung niedriger ist.

Schätzung des Stroms:

Die Leistung über das Netzkabel entspricht dem Wirkungsgrad des Stromrichters, multipliziert mit der Leistung, die auf der Gleichstromseite bezogen wird, plus etwas Overhead- / Ruheleistung. Wenn wir also von einer 110-Volt-Stromversorgung, einem Wirkungsgrad von 80%, einer vernachlässigbaren Ruheleistung und einer Ausgangsspannung von 5 Volt Gleichstrom ausgehen, die das Gerät mit 5 Watt Leistung versorgt, dann gilt Folgendes:

• P = V x I, also Gleichstrom I = 5/5 = 1 Ampere
• Leistungsaufnahme auf der AC-Seite: 5 / 0.8 = 6.25 Watts
• Wechselstrom I = 6.25/110 = 0.0568 Amperes = 58.6 mA

Es geht also sicher nicht um die Strombelastbarkeit auf der AC-Seite!

Der Strom auf der DC-Seite wird viel höher sein. Es ist aber auch durch den Leistungsbaustein begrenzt, und es ist eine viel niedrigere Spannung. Das Netzkabel muss dick sein, da es langlebig sein muss. Der größte Teil der Dicke wird die Isolierung sein.

Da es sich um ein Apfelprodukt handelt, lautet die Antwort wahrscheinlich Design. Es ist so dünn wie möglich gestaltet und erfüllt dennoch die gesetzlichen Anforderungen.

Tatsächlich wäre der Strom im Wechselstromkabel geringer. Dies hat wahrscheinlich mehr mit den Anforderungen an die Haltbarkeit (Widerstandsfähigkeit gegen physische Schäden) des Wechselstromkabels zu tun, das eine höhere Netzspannung führt.

UL-Anforderungen gelten insbesondere für die AC-Seite des Netzteils und geben einen bestimmten Satz oder bestimmte Anforderungen an, die für alle erfüllt werden müssen Kabel , die Haushaltswechselspannungen führen. Apple hat das Kabel so dünn wie möglich gemacht und dabei all diese Bedingungen erfüllt - Strombelastbarkeit, Isolierung, potenzielle Lichtbögen und Fehler sowie physikalische Beständigkeit, einschließlich Schnitt-, Wärme-, Biege- und Verschleißfestigkeit.

Wenn die einzigen Anforderungen darin bestanden hätten, 120 VAC RMS ohne Lichtbogenbildung auszuhalten und bis zu 1 A zu leiten, hätten sie es viel, viel dünner machen können.

Die UL-Anforderungen sind sehr streng.

Es gibt vier Einschränkungen für die Mindestgröße des Gleichstromkabels:

1. Nennspannung
2. Bemessungsstrom
3. Degradationsbewertung (über die Lebensdauer des Produkts erwarten wir, dass es aufgrund von Abnutzung / Missbrauch nicht mehr als x% an Spannungs- / Strombelastbarkeit verliert)
4. Kabelverfügbarkeit

Es gibt vier Einschränkungen für die Mindestgröße des Wechselstromkabels, und hier ist der Schock, es sind genau dieselben vier Einschränkungen. Die Unterschiede liegen ausschließlich in den Spannungs- und Stromwerten. In beiden Fällen muss das Kabel von der Stromquelle abhängig sein. Im DC-Fall ist die Quelle die Stromversorgung (die wiederum von der Last bemessen wird). In diesem Fall ist die Quelle die Steckdose. Nach strenger Auslegung des NEC kann die Steckdose 20 Ampere bei 115 Volt liefern. Da die Stromversorgung jedoch für 220 Volt ausgelegt ist, müssen Sie davon ausgehen, dass das Kabel in einen Adapterstecker eingesteckt wird und es Installationen gibt, die 20 Ampere Steckdosen an 30 Volt anschließen Amp Circuits (Gefängnisse und Schulen tun dies gerne). Das Kabel sollte also in der Lage sein, einen Fehler bei 220 Volt und 30 Ampere zu behandeln.

Ich habe noch nie Kabel gesehen, die für 110 Volt oder 220 Volt ausgelegt sind. 300 Volt und 600 Volt Kabel sind üblich. Normalerweise werden 300-Volt-Kabel für die Niederspannungsverdrahtung und 600 Volt für die Wechselstromseite verwendet. 14-Gauge-Kabel können 20 Ampere aufnehmen, obwohl es dabei warm werden kann, und werden wahrscheinlich nicht unter einer 30-A-Überspannung versagen.

Die Größe flexibler Netzkabel für kleine Geräte wird hauptsächlich durch Sicherheitsaspekte bestimmt. Die Kerne müssen dick genug sein, um nicht durch mechanische Beanspruchungen zu brechen, und müssen so dick sein, dass sie im unwahrscheinlichen Fall eines Kurzschlusses nicht verdampfen, bevor die Sicherung / der Leistungsschalter dies tut. Die Isolierung und der Mantel müssen so dick sein, dass sie auch nach vielen Jahren der Abnutzung noch eine ausreichende Isolierung bieten.

Das Apple-Kabel hat einen Erdungsdraht (obwohl seltsamerweise die Adapter, mit denen Sie den Power Brick ohne Kabel verwenden können, freigelegt sind). Bei größeren Schaltnetzteilen ist ein Erdungskabel wünschenswert, da hierdurch Berührungsströme drastisch reduziert werden können.

Ich vermute, dass der seltsame Stecker auch einen Einfluss hat. Apple möchte möglicherweise keine Varianten dieses Steckverbinders für verschiedene Kabeltypen entwerfen und hat sich stattdessen für einen Typ / eine Größe entschieden, die überall akzeptabel wäre. Cloverleaf-Kabel hingegen werden in großen Mengen hergestellt. Daher ist es sinnvoller, Varianten für die jeweiligen Länderspezifikationen zu entwerfen, und die Commoditisatoin-Kabel bieten zwielichtigen Anbietern in China viel mehr Spielraum, um nicht konforme Produkte herauszustoßen.

Das Gleichstrom-Ausgangskabel hingegen stellt kein signifikantes Sicherheitsrisiko dar. Daher hängt seine Größe in erster Linie vom Kompromiss zwischen Effizienz und gutem Aussehen des Herstellers ab. Apple möchte, dass ihre Maschinen im Laden schlank aussehen, so dünn das Kabel ist.