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

12

La fuente de alimentación de Apple consta de un cable de CA muy grueso e inflexible (salida de pared al convertidor) y un cable de CC muy delgado y flexible (convertidor a computadora):

fuente de alimentación de apple

¿Por qué? Las corrientes a través de los cables deberían ser comparables, ¿verdad?

EDITAR: la etiqueta en el convertidor dice:

entrada: 110-240V ~ 1.5A 50-60Hz
salida: 16.5V = 3.65A max

EDIT2: cf. Adaptador de corriente ThinkPad (cables típicos, similares a hp / dell & c)

Adaptador de corriente ThinkPad

Que tiene una parte de CC más gruesa (que Apple) y una parte de CA más delgada (que Apple) y está clasificada

entrada: 100-240V ~ 1.5A 50 / 60Hz
salida: 20V = 3.25A

Las características parecen ser similares: ¿por qué los cables son tan diferentes en la relación DC cable thickness/ AC cable thickness?

EDITAR3: cf. Adaptador de CA para System76 Pangolin (que tiene 3 cables, incluida la tierra, en la parte de CA)

Adaptador de CA para System76 Pangolin

Tiene una clasificación similar a la anterior y tiene una parte de CC más gruesa y una parte de CA más delgada que el cable de Apple.

EDITAR4: Parece que los cables de Lenovo / ThinkPad no están diseñados , lo que explica la discrepancia de grosor de cable observada.

power-supply cables

— sds
fuente

Tengo una fuente de alimentación Thinkpad de un X220 y una fuente de alimentación Apple de un Macbook Pro 2013. Los diámetros de los cables respectivos son casi idénticos.

— Cybergibbons

25

El tamaño de los cables no se debe al tamaño del conductor de cobre dentro de ellos, es una parte bastante pequeña del cable. La mayor parte del grueso proviene del aislamiento eléctrico.

El cable eléctrico debe aislarse para que no se cortocircuite. 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 red. En su país, eso es 110 VAC; en mi país son 230 VAC. Además de eso, el aislamiento debe soportar picos de voltaje transitorios ("sobretensiones"): AS1660.3 especifica que un cable flexible multinúcleo 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 Soporta 3.000 V RMS o 4.200 V pico .

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

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

Cable grande

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

— Li-aung Yip
fuente

¿Estás diciendo que los cables del thinkpad son demasiado débiles?

— sds el

3

El cable Thinkpad ilustrado parece tener dos pines, por lo que es un cable de dos núcleos (activo y neutro). El cable de Apple tiene tres pines, por lo que es un cable de dos núcleos y tierra (activo, neutro, tierra). son probablemente similares, pero el cable de Apple tiene un núcleo extra completo en su interior que explica el diámetro exterior más grande.

— Li-aung Yip

1

@sds: también vale la pena señalar que los perfiles de cable son diferentes. El cable de alimentación del thinkpad tiene un perfil de figura ocho (corte y aspecto final). El cable de manzana es redondo. Si dibuja el círculo más pequeño con el que puede abarcar el cable del thinkpad, todavía es considerablemente más grande en diámetro.

— Connor Wolf

44

Tengo que objetar aquí. El tamaño de un cable de línea de alimentación no está dictado principalmente por la clasificación de voltaje del aislamiento. Si este fuera el caso, el aislamiento Kynar de 4 mil de grosor (rigidez dieléctrica de 1,6 kV / mil) utilizado en el alambre de alambre debe ser adecuado. Un cable debe construirse lo suficientemente resistente como para resistir cualquier uso o abuso previsible al que pueda estar sujeto en servicio. Consulte, por ejemplo, UL 1581 o UL 2556. Estas normas especifican pruebas de resistencia, tales como resistencia al aplastamiento, resistencia al impacto, resistencia mecánica, resistencia a la abrasión, entre otras que deben pasar los cables.

— user28910

3

Solo un presentimiento aquí, pero a pesar de que ese enchufe de red utiliza el extremo NEMA 5-15 Tipo B (que normalmente se usa para sistemas de 115V), el cable real está construido para soportar 240V. En parte porque el enchufe correspondiente también está en uso en otros países de 240V para apoyar a los viajeros. (Ver: en.wikipedia.org/wiki/… ). Es probable que el cable de ThinkPad esté diseñado para admitir solo el mercado norteamericano de 115V.

— mkoistinen

10

De hecho, la corriente a través del cable de CC será varias veces la corriente a través del cable de CA (la explicación sigue en un bit), pero la razón por la que el cable de CA es más grueso es por la seguridad del operador, en lugar de la capacidad de carga de corriente.

El cable de alimentación tiene un aislamiento mucho más grueso (y, por cierto, también una sección transversal del conductor más gruesa) para proporcionar seguridad adicional en caso de flexión repetida, abrasión o impacto, y el daño resultante del cable.

Básicamente, una persona podría verse seriamente perjudicada por el contacto con un conductor que lleva voltaje de 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 al menor voltaje involucrado.

Estimación de corriente:

La potencia a través del cable de red será la eficiencia del convertidor de potencia, multiplicada por la potencia consumida en el lado de CC, más un poco de potencia superior / inactiva. Entonces, si suponemos una fuente de alimentación de 110 voltios, 80% de eficiencia, potencia de reposo insignificante y una salida de 5 voltios CC que suministra 5 vatios de potencia al dispositivo, entonces:

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

¡Así que ciertamente no se trata de la capacidad de carga actual en el lado de CA!

— Anindo Ghosh
fuente

Creo que también tiene que ver con el hecho de que, en caso de falla, desea que el fusible en el bloque de alimentación se derrita, en lugar del cable de alimentación. Recuerde que en una condición de falla es posible una corriente mucho mayor que la nominal.

— jippie

3

@jippie: casi correcto: desea que el fusible aguas arriba se derrita antes que el cable. El fusible en el bloque de alimentación no lo ayudará si la falla está en el cable. ;)

— Li-aung Yip

1

@jippie, aunque tiene toda la razón de que los cables están clasificados para resistir fallas, tanto como la capacidad de transporte de corriente y la caída de voltaje. El estándar de selección de cable de BT de Australia, AS3008.1, exige que considere los tres factores anteriores.

— Li-aung Yip

4

La corriente en el lado DC va a ser mucho más alta. Pero también está limitado por el bloque de alimentación, 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.

— alex.forencich
fuente

2

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

— Liftarn
fuente

1

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 transporta un voltaje de línea más alto.

— usuario28910
fuente

1

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 cualquier cable que conduzca voltajes de CA domésticos. Apple hizo que el cable fuera lo más delgado posible y cumplía con todas esas condiciones: capacidad de manejo actual, aislamiento, arcos y fallas de alto potencial y durabilidad física, que incluye resistencia al corte, al calor, a la flexión y al desgaste.

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

Los requisitos de UL son bastante rigurosos.

— Adam Davis
fuente

0

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

voltaje nominal
Corriente nominal
clasificación de degradación (durante la vida útil del producto, esperamos que no pierda más de x% de capacidad de carga de voltaje / corriente debido al desgaste / abuso)
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 enteramente en las clasificaciones de voltaje y corriente. En ambos casos, la fuente de alimentación debe dimensionar el cable. 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. Por interpretación estricta del NEC, el tomacorriente puede suministrar 20 amperios a 115 voltios, aunque dado que la fuente de alimentación tiene una capacidad de 220 voltios, debe suponer que el cable se enchufará a un enchufe adaptador y hay instalaciones que colocan enchufes de 20 amperios en 30 circuitos de amplificador (a las cárceles y escuelas les gusta hacer esto). Por lo tanto, el cable debería ser capaz de manejar una falla a 220 voltios y 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, usan un cable de 300 voltios para el 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 probablemente no fallará con una sobretensión de 30 amperios.

— hildred
fuente

0

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

El cable de Apple tiene un cable de tierra (aunque extrañamente los pedazos del adaptador que le permiten utilizar el bloque de alimentación sin el cable están desenterrados). Es deseable un cable de tierra en las fuentes de alimentación conmutadas más grandes porque permite que las corrientes táctiles se reduzcan drásticamente.

Sospecho que el conector extraño también tiene influencia. Es posible que Apple no quiera diseñar variantes de ese conector para diferentes tipos de cable y en su lugar haya optado por un tipo / tamaño que sería aceptable en todas partes. Los cables de hoja de trébol, por otro lado, están hechos en cantidades masivas, por lo que tiene más sentido diseñar variantes para las especificaciones de cada país y la commoditisatoin ofrece mucho más margen para que los vendedores poco fiables en China expulsen productos no conformes.

El cable de salida de CC, por otro lado, no se considera un riesgo de seguridad significativo, por lo que su tamaño depende principalmente del compromiso de los proveedores entre la eficiencia y el buen aspecto. Apple quiere que sus máquinas se vean elegantes en la tienda, por lo que es un cable delgado.

— Peter Green
fuente