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        電線為什么是多根細線?

        作者: 發布時間:2023-02-06 點擊:1081

                烏蘭察布線纜多芯線較軟,施工布線方便,一般用于控制回路布線;較硬,一般用于主回路布線。烏蘭察布線纜不論是多芯線抑或是單芯線,只要它截面積相同,則載流量就相同。

                MNS電動機回路控制抽屜圖片,看到電線都是多芯線。很明顯,就是為了施工方便。

                這是載流量為4000A 低壓開關柜,從右上角4000A。注意到的導線都是銅排,然而從斷路器上垂下一根黃綠色的電纜,就是接地線。盡管這根接地線如此之粗,但它還是多芯線。

                如此看來,實際工作中,單芯線的用量會比多芯線少很多。

                回答完了來考慮另外一個問題:

                多芯線的載流量與芯線數量有何關系?有什么限制條件嗎?

                提示:截面半徑與載流量的關系、某頻率電磁場在導線內的穿透深度與載流量的關系、導線外包絕緣層的散熱能力與載流量的關系等等)

                1.關于多芯線與載流量的關系

                左側就是中的一根芯線,直徑是D1截面積是S1S1與D1之間的關系是

                S1=π4D12

                由此推得它直徑表達式為:

                D1=2S1π

                若單根芯線的長度是L則它對應的外表面有效散熱面積為:

                A 1=πD1L

                注意:有效散熱面積不包括電線的兩個端面。

                為何討論導線的載流量要與電線的散熱面積掛鉤?這是因為導線存在電阻,當電流流過它時,導線當然會發熱,會有一定的溫度。若導線的溫度過高,則會破壞導線的絕緣層,降低導線資料的機械強度。所以,導線的載流量一定會和導線的散熱能力直接掛鉤。

                再設單根芯線的電阻是R1

                再來看K根芯線構成的多芯電線,討論時暫時不考慮多芯線外面的塑料維護層,認為此多芯電線是裸導線。

                設多芯電線的截面積為SK且有 

                SK=KS1

                于是多芯電線的等效直徑DK為:

                DK=2SKπ=2KS1π=KD1

                多芯電線的有效散熱面積AK為:

                A K=πDKL=πKD1L=KA 1

                還知道,這K根芯線之間是并聯關系。既然單根芯線電阻是R1那么這K根芯線的電阻就是

                RK=R1K

                知道,導線散發的熱量與導線的外表積成正比。對于單根的電線,其散熱量P1表達式為:

                P1=MA 1

                這里的M為散熱系數。

                對于K根芯線并聯的多芯電線,其散熱量為:

                PK=MA K=MKA 1=KP1

                當導線處于平衡態時,導線的發熱量P與導線的散熱量P'相等,也即:

                P1=P1′,PK=PK′

                并且有:

                P1=I12R1

                PK=IK2RK

                注意這里的I1單根芯線的載流量,IK多芯線的載流量。終的目的就是求出IK與I1之間的關系表達式。

                由此我可以推出如下表達式:

                P1PK=P1′PK′?I12R1IK2RK=P1′KP1′=1K?IK=I1KK

                上式中的式子就是所需要的式子。把它羅列如下,以強調一下:

                用上式來構建下表:

                此表就是多芯電線的載流量與單根芯線載流量之間的關系。

                來看《中的實際表,此表中的數據并非裸導線,而是實際電線參數,如下:

                以4平方導線為例,已知單根導線的載流量是47A 

                2根導線并聯時,

                I2=4722≈471.6818=79.0446A 

                實際值為79.1A 

                3根導線并聯時,

                I3=4733≈472.2795=107.1365A 

                實際值為107A 

                10根導線并聯時,

                I10=471010≈475.6234=264.2998A 

                實際值為264A 

                原來,電工手冊》中的數據就是這么得到和我計算的結果基本一致。

                2.關于導線的和臨近效應的討論

                方便起見,直接引用我上課的課件,如下:

                趨膚效應并非只針對頻率較高的場所,事實上,對于50赫茲的普通,當導線為普通銅材料時,也可以計算出它穿透深度,如下:

                b=ρ2πfμ=1.710?82π×504π×10?7≈6.56210?3m=6.6mm

                也就是說,若銅導線的直徑大于2X6.6=13.2mm盡管此時流過導線的電流只是普通,但它也會出現趨膚效應。所以,工業環境下,大電流導線一般均采用銅排,銅排的厚度一般為10毫米。

                所以,盡管只是50赫茲的交流電,但也一定要注意不要讓導線的連接處疊厚超過13毫米。

                3.關于導線敷設采用多芯線還是單芯線的問題

                對于開關柜和,柜內控制線的選擇,一般都采用多芯線。線的顏色為黑色,頭尾用來區分導線用途和接點定義。

                值得注意的由于多芯線的線頭會散開,所以必需用銅接頭壓接后接入,并且一個接線端子多只能接兩條線。

                對于較長距離的布線,則應當采用單芯線。單芯線的強度大,能保證電纜不至于被拉斷。

                對于家裝布線,則建議以多芯線為好,以便線頭連接。

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