导体载流量
任何给定电线的横截面积越小,任何给定长度的电阻越大,所有其他因素都相同。对于任何给定的电流量,电阻越大的导线将耗散更多的热能,功率等于 P=I2R。
耗散功率 由于导体的电阻以热量的形式表现出来,过热会损坏电线(更不用说电线附近的物体),特别是考虑到大多数电线都用塑料或橡胶涂层绝缘,这可以熔化并燃烧。因此,在所有其他因素相同的情况下,细线比粗线能承受的电流更小。导体的载流极限被称为它的 载流量 .
主要是出于安全原因,美国已经制定了某些电气布线标准,并在国家电气规范 (NEC) 中进行了规定 .典型的 NEC 导线载流量表将显示不同尺寸和应用的导线允许的最大电流。虽然理论上铜的熔点对导线的载流量施加了限制,但通常用于绝缘导体的材料在远低于铜的熔点的温度下熔化,因此实际载流量额定值基于 em> 绝缘 .由于导线电阻过大而导致的电压下降也是确定用于电路的导体尺寸的一个因素,但通过更复杂的方法更好地评估这种考虑(我们将在本章中介绍)。例如,显示了从 NEC 列表派生的表格:
铜导体载流量,在 30 摄氏度的自由空气中
表格:
* =估计值;通常,这些小尺寸的电线不是用这些绝缘类型制造的
请注意具有不同绝缘类型的相同尺寸电线之间的显着载流量差异。这也是由于每种绝缘材料的热极限(60°、75°、90°)。
这些载流量额定值是针对“自由空气”(最大典型空气循环)中的铜导体给出的,而不是放置在导管或线槽中的电线。您会注意到,该表未能指定小尺寸电线的载流量。这是因为 NEC 主要关注电源线(大电流、大电线),而不是小电流电子工作中常见的电线。
用于识别导体类型的字母顺序是有意义的,这些字母通常指的是导体绝缘层的特性。其中一些字母象征着电线的个别特性,而另一些则只是缩写。例如,字母“T”本身意味着“热塑性”作为绝缘材料,如“TW”或“THHN”。但是,三字母组合“MTW”是Machine Tool Wire的缩写 , 一种绝缘材料柔软的电线,可用于经历显着运动或振动的机器。
绝缘材料
- C =棉花
- FEP =氟化乙烯丙烯
- MI =矿物(氧化镁)
- PFA =全氟烷氧基
- R =橡胶(有时是氯丁橡胶)
- S =硅胶“橡胶”
- SA =硅石棉
- T =热塑性
- TA =热塑性石棉
- TFE =聚四氟乙烯(“特氟龙”)
- X =交联合成聚合物
- Z =改性乙烯四氟乙烯
耐热等级
- H =75 摄氏度
- HH =90 摄氏度
外壳(“夹克”)
- N =尼龙
特殊服务条件
- U =地下
- W =湿
- -2 =90 摄氏度且潮湿
因此,“THWN”导体具有 T 热塑性绝缘体,是 H 耐 75° 摄氏度,额定为 W et 条件,并带有 N 尼龙外套。
像这样的字母代码仅用于通用电线,例如家庭和企业中使用的电线。对于大功率应用和/或严苛的使用条件,导体技术的复杂性无法根据几个字母代码进行分类。架空电力线导体通常是裸金属,通过称为绝缘体的玻璃、瓷器或陶瓷支架悬挂在塔上。即便如此,承受静态(自重)和动态(风)载荷的物理力的导线的实际构造可能很复杂,多层和不同类型的金属缠绕在一起形成单个导体。大型地下电力导体有时用纸绝缘,然后封闭在充满加压氮气或油的钢管中,以防止水侵入。这种导体需要支撑设备来维持整个管道的流体压力。
其他绝缘材料可用于小规模应用。例如,用于制造电磁铁(通过电子流产生磁场的线圈)的小直径导线通常用一层薄薄的搪瓷绝缘。搪瓷是一种极好的绝缘材料,而且很薄,可以在很小的空间内缠绕许多“匝”线。
评论:
- 导线电阻会在工作电路中产生热量。这种热量是潜在的着火危险。
- 细线的允许电流(“载流量”)低于粗线,因为它们单位长度的电阻更大,因此单位电流产生的热量也更大。
- 国家电气规范 (NEC) 根据允许的绝缘温度和电线应用规定了电源线的载流量。
相关工作表:
- 过流保护工作表
- 电线类型和尺寸工作表
工业技术