1 簡單解釋一下趨膚效應 (skineffect) :
1.1 說明:當導體中有交流電或者交變電磁場時,導體內部的電流分佈不均勻。電流集中在導體的“皮膚”部分,也就是說電流集中在導體外表的薄層,越靠近導體表面,電流密度越大,導線內部實際上電流較小。 結果使導體的電阻增加,使它的損耗功率也增加。這一現象稱爲趨膚效應。
1.2 原因:可認爲電流在導線中均勻分佈的情況:
( 1) 電流變化率爲零,即導線通過直流時,電流密度均勻;
( 2) 電流變化率較低,電流分佈仍可認爲是均勻的。(工作與低頻的細導線)
在高頻電路中, 電流變化率非常大, 不均勻分佈的狀態甚爲嚴重。高頻電流在導線中產生的磁場在導線的中心區域感應出最大的電動勢。 由於感應的電動勢在閉合電路中產生感應電流,在導線中心的感應電流最大。 因爲感應電流總是在減小原來電流的方向, 它迫使電流只限於靠近導線外表面處。效應產生的原因主要是變化的電磁場在導體內部產生了渦旋電場,與原來的電流相抵消。高頻分量 -> 感應電動勢 -> 感應電流 -> 抑制導線中間的電流 -> 電流趨向導體表面根據上述過程可知:趨膚效應與感應電動勢相關,感應電動勢越強,效應越明顯。由於感應電動勢與交變電流的頻率成正比,交變電流越大,趨膚效應越明顯。
2 如何估算過電流能力
導線過電流能力計算電流能力是由線芯允許的最高溫度、冷卻條件和敷設條件來確定的。一般情況下,銅導線的安全載流量爲5~8A/mm2;鋁導線的安全載流量爲3~5A/mm2。計算銅導線截面積時,根據目標電流和推薦的安全載流量( 5~8A/mm2 )線截面積的上下範圍。
鋁芯導線截面積估算口訣:
二點五下乘以九,往上減一順號走;
三十五乘三點五,雙雙成組減點五;
條件有變加折算,高溫九折銅升級;
穿管根數二三四,八七六折滿載流。
口訣解讀:
1) 過電流能力與橫截面積成正比,但是該比例會隨着面積的增大而減小;
2)二點五下乘以九,往上減一順號走 :
說的是2.5mm及以下的各種截面積導線, 載流量約爲截面積的9倍。如截面積2.5mm2的導線,載流量爲 2.5*9=22.5A 。4mm2 及以上導線的截面積與載流量倍數關係是順着線號往上排,倍數逐次減 1。即4*8 、 6*7 、10*6 、16*5 、 25*4 。
3)三十五乘三點五,雙雙成組減點五:
35mm2導線載流量是橫截面積的 3.5 倍。即 35*3.5=122.5A 。從50mm2 及以上的導線,其載流量與橫截面積之間的倍數關係變爲兩個兩個線號成一組,倍數依次減0.5:即50 、70mm2 導線爲截面積的 3 倍; 95 、 120mm2 導線的載流量是其截面積的2.5倍。依次類推。
4)條件有變加折算,高溫九折銅升級:
上述的口訣是濾芯絕緣線、明敷在環境溫度25 ℃的條件下而定的。若濾芯絕緣線明敷在環境溫度長期高於25 ℃的地區,導線載流量可按上述口訣計算方法算出,然後再打九折即可。當使用的是銅芯線,因爲銅的載流量比同規格的鋁線略大一些,可以按照上述口訣算出比鋁線大一個線號的載流量。如16mm2銅線的載流量,對應 25mm2鋁線的載流量。
5)穿管根數二三四,八七六折滿載流:
電線穿管時,穿管兩根,載流量按八折計算;穿管三根,載流量按七折計算;穿管四根,載流量按六折計算
3 更爲簡單的說明
1)鋁導線載流量與截面的口訣表:
常用導線的截面積如下:
1 、1.5 、2.5 、4、6、10/ 16、 25/ 35、50/ 70、95/ 120
*5 *4 *3 *2.5 *2
口訣表:
2)銅導線載流量與截面的口訣表:
1、1.5 、2.5 / 4/ 6/ 10/ 16/ 25/ 35/ 50、70/ 95、120
*9 *8 *7 *6 *5 *4 *3.5 *3 *2.5
4 導線截面積計算方法:
銅線: S=I*L/54.4* △U 鋁線: S=I*L/34* △U
①S: 導線截面積
②I: 額定電流
③L:導線長度
④54.4 :銅線常數
⑤34:鋁線常數
⑥34:鋁線常數
⑦△ U:電壓降