(1)導線規格
在國標《GB/T3956-2008 電纜的導體》中,我們能看到國家對電纜導線的截面積進行標準化。按照國標規定,標稱的電纜導線規格如下(單位mm2):
0.5、0.75、1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630、800、1000、1200…再往上還有2000、2500等。
導線截面積的大小以及絕緣方式等決定了導線的最大載流量。並且導線在不同溫度時單位長度的電阻值是不一樣的,往往電阻是隨著導線溫度的提升而增大。電氣設計在線教學狄老師!
(2)電流密度
電流密度,一個度量導線截面積上電流分佈的量的參數。用符號J表示,單位是A/m²。電流密度是表示某電電流強弱和方向的量,電流密度的方向與電流方向相同。
電流密度表達式:J=I/S
電流密度是體現導線載流量大小的一個重要參數,將公式J=I/S反過來就得到I=JS,即電流等於電流密度與導線截面積的乘積。因此想要增加導線的載流量必須從增大電流密度和增加截面積入手。
不同的材料的電流密度取值不同,銅導線的電流密度可以取得比鋁導線高些。同時導線的截面積越大時,受散熱因素與趨膚效應影響,電流密度的取值也要越小。
(3)電流的趨膚效應
當導體中通過交流電時,導線內部的電流分佈並不是我們想象的均勻分佈,而是在導線的外層電流分佈密集,在導線的中心電流分佈稀疏,這就是電流的趨膚效應。
電流頻率越大的導線,趨膚效應越明顯。
趨膚效應通俗的講就是說電流都趨向於在導線的“皮膚”上。
趨膚效應使得導線的電流在越表面時電流越大,從而導致了導體的電阻增大,增加的功率損耗。
趨膚效應的存在相當於導線的實際截面積減小了,並且趨膚效深度使截面積越大的導線受趨膚效應的影響越明顯,這也是截面積越大的導線電流密度不能取大的一個重要原因。
(4)什麼是載流量
導線的載流量通俗的說就是某一根電纜能夠承載的電流最大值。導線的載流量一般由導線材質、散熱環境、導線大小三個因素決定。
不同材質的導電能力不同。目前主流的導線材質有銅、鋁以及銅鋁的合金材料等,在某些特殊高要求領域還會用到銀、金、鉑等的合金材料作為導線。
裸露在外的導線是危險的,為了絕緣,往往會在導線的表面上加裝一層絕緣材料,有些導線還有加裝屏蔽層、多層絕緣等。由於絕緣層的存在使得導線無法與空氣直接接觸,降低了導線的散熱效果,同時絕緣層的耐熱等級也限制了導線的電流不能過大。
限制導線的載流量過大,是為了防止導線嚴重過熱,同時也防止絕緣層被破壞,影響導線壽命。
下圖是國標GB/T12706.1-2008中截圖,PVC絕緣材料在不同規格導線、不同電壓下的絕緣厚度。
(5)電流載流量的取值
對於裸露的鋁導線有以下口訣:
十下5,百上2,二五三五43界,70,95兩倍半。穿管溫度8,9折,裸線加一半,銅線升級算。二點五下乘以九,往上減一順號走。
口訣的解釋網上有許多,這裡不再累述。現在分享給大家一個我個人對不同導線規格的載流量統計記錄表。
以下圖片是個人經驗總結,與口訣有些差異。有出入的煩請指正。
(6)總結
1)導線電纜的阻值隨著溫度的增加而增大
2)電流密度是有方向的量,它等於導線電流除以截面積。隨著導線截面積的增大,電流密度取值越小。
3)導線的頻率越大趨膚效應就越嚴重,趨膚深度使導線的截面積越大受趨膚效應的影響越大。
4)增加導線載流量的方法:加大導線截面積、增加散熱、用導電好的材質。
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