多芯線和單芯線有啥區別?他們之間能夠承載的電流關係是什麼?單芯線和多芯線應該如何選擇。
我們先來考慮另外一個問題:多芯線的載流量與芯線數量有何關係?有什麼限制條件嗎?
提示:截面半徑與載流量的關係、某頻率電磁場在導線內的穿透深度與載流量的關係、導線外包絕緣層的散熱能力與載流量的關係等等
關於多芯線與載流量的關係
上圖中,左側就是多芯電線中的一根芯線,它的直徑是D,截面積是S,S和D之間的關係是
由此推出它的直徑表達式為
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=πLD,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與電線的散熱面積掛鈎呢?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,降低導線材料的機械強度。所以,導線的載流量一定會和導線的散熱能力直接掛鈎。
我們再來設單根芯線的電阻是R,那麼K根芯線構成的多芯電線的截面積為
且有
於是多芯電線的等效直徑為
多芯電線的有效散熱面積
我們還知道,這K根芯線之間是並聯關係。既然單根芯線的電阻是R,那麼這K根芯線的電阻就是
我們知道導線散發的熱量與導線的表面積成正比,對於單根電線,其散發的熱量用P表示,M為散熱係數,那麼P的表達式為:
對於K根芯線並聯的多芯電線,其散熱量為:
當導線處於平衡態時,導線的發熱量P與導線的散熱量P'相等,則
並且導線損耗的功率與發熱量是成正比的,所以我們將發熱量等效為下面的公式
注意,這裡的I是單根芯線的載流量,IK是多芯線的載流量,則可以推到如如下公式:
我們用上式來構建下表:
此表就是多芯電線的載流量與單根芯線載流量之間的關係。
來看《電工手冊》中的實際表,此表中的數據並非裸導線,而是實際電線參數,如下:
我們以4平方的導線為例,已知單根導線的載流量是47A。
2根導線並聯時
3根導線並聯時
10根導線並聯時
基本與表中的數值是一樣的,證明我們上面的推到公式是正確的。
關於導線鋪設採用多芯線還是單芯線的問題
對於開關櫃和控制櫃,櫃內控制線的選擇,一般都採用多芯線。線的顏色為黑色,頭尾用號碼管來區分導線用途和接點定義。值得注意的是:由於多芯線的線頭會散開,所以必須用銅接頭壓接後接入接線端子,並且一個接線端子最多只能接兩條線。對於較長距離的布線,則應當採用單芯線。單芯線的強度大,能保證電纜不至於被拉斷。對於家裝布線,則建議以多芯線為好,以便線頭連接。