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孟根信息门户网 > 教育 > 老电工告诉你,为什么4平方电线能通过的电流不是1平方的4倍?

在线路建设和设计过程中,经常会遇到所选导线的横截面积。电工朋友都知道电线的横截面积越大,通过它的电流就越大。深度为4平方米的导线的横截面积是深度为1平方米的导线的横截面积的4倍。为什么能通过的电流不是那个的4倍?挖掘背后的原因对我们正确理解导线截面积的选择非常重要。

单导体载流能力

众所周知,这可以在所有电工入门书中找到。

在30℃条件下,导体的安全载流能力

从这里我们可以清楚地看到:

1.导体载流能力与截面积成正比;然而,导体的载流能力和横截面积不是多重关系。

2.明线安装的载流能力明显高于穿管,穿钢管的载流能力明显高于穿塑料管的载流能力。

3.安装1平方铜线开路时,安全载流量为17a;安装4根方形铜线的明线时,安全载流量不是1根方形铜线的4倍。

为什么同一根导线在不同的情况下会通过不同的电流?这将从影响电线载流能力的因素开始。

影响载流量的因素

电线能通过多少电流取决于两个关键点。第一个是热,第二个是散热。理论上,只要电线的散热率超过加热率,电线就永远不会燃烧。

假设一根电线放入冰箱,只要冰箱的制冷速度能超过电线的加热速度,那么电线就能承受无限的电流。

影响发热和散热速度的因素是什么?

1.影响发热的因素

它与电流大小、导线材料、导线横截面积、导线排列等有关。此外,导体外部的绝缘层也将由于在一定频率下的谐振而产生热量。

2.再看看散热

它与环境温度、布置方式、铺设形式(管螺纹、开口管线)、空气循环等有关。

因此,在计算导线的载流能力时,不仅要考虑电流,还要考虑导线是铜线还是铝线、导线的厚度、在线分布还是在线分布、环境温度、导线是否穿过管道、钢管还是塑料管、空气循环等。

电线排列

接下来,让我们详细分析各种因素对导线载流能力的影响。

A.材料

我们大多数人在生活中使用铜线或铝线,铜的电阻率小于铝的电阻率。在相同的其他条件下,铜线比铝线产生的热量少,通过的电流也多。

B.横截面积

我们都知道粗电线比细电线携带更多的电流,因为粗电线比细电线电阻小。在同样的其他条件下,电线越粗,产生的热量越少,电流就越大。

C.布局

由于电线通电后会产生磁场,磁场会在电线上感应出涡流,电线的不同排列方式也会影响加热。它们目前的承载能力由大到小:产品字排列>一字排列>随机排列

D.铺设形式

敷设明线比穿管散热好,穿钢管比穿塑料管散热好。因此,它们的载流能力的顺序是:开钢丝>钢管穿线>塑料管穿线

E.隔离

不同导线绝缘层的耐热温度不同。详情见下表。

F.环境温度

环境温度越高,散热条件越差;因此,在相同的其他条件下,环境温度越高,可以通过的电流越少。

载流能力与导线尺寸的关系

为什么1.5平方线的载流量不是1平方线的1.5倍?

这是因为尽管导线的横截面积增加了1.5倍,但影响导线散热的表面积没有增加1.5倍。当导线的横截面积增加1.5倍时,决定表面积的最关键因素是线芯的周长。金属丝周长增加了多少倍?

我们可以计算:

1.0平方线:l=2πr=πd=3.14*1.13≈3.548

1.5平方线:l=2πr=πd=3.14*1.37≈4.302

2.5平方线:l=2πr=πd=3.14*1.76≈5.526

4.0平方线:l=2πr=πd=3.14*2.24≈7.034

为了便于分析,请使用表格列出。

从上表可以看出:

1.5线的周长是1.0线的1.213倍,载流量是1.23倍。

2.5线的周长是1.5线的1.285倍,载流量是1.33倍。

4.0线的周长是2.5线的1.273倍,载流能力是2.5倍。

4.0线的周长是1.5线的1.635倍,载流量是1.66倍。

(由于计算结果中的一些错误,它在可接受的范围内。)

总结:电线的安全载流能力主要取决于加热和散热。尽管导体的横截面积呈指数级增加,但影响导体散热的表面积不会呈指数级增加,因此安全载流能力不会呈指数级增加。此外,在平时的选择过程中,除了记录流量计,我们还需要考虑环境温度、敷设形式、导线布置、导线耐热温度等。其他人可能会提到“趋肤效应”,但趋肤效应主要体现在高频电路和大导线上,对于我们常用的工频和小导线,这几乎可以忽略不计。

-结束-

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