Determinar o fluxo de carga do cabo (propriedades elétricas básicas)

1. Relação positiva entre fluxo de carga e área transversal

• Quando a corrente passa pelo condutor ($Q=I^{2}Rt$Quanto maior a área transversal, menor a resistência do condutor ($R=\rho L/S$，$\rho$para a resistência,$L$pelo comprimento,$S$para a área de corte transversal), maior a corrente permitida para passar.

• Dados de instância(Cabo de núcleo de cobre, temperatura ambiente 25 ℃):

  Área de corte transversal (mm²)	Fluxo de carga de cabo de núcleo único (A)	Potência correspondente (220V, kW)
  1.5	12~15	2.6~3.3
  16	80~90	17.6~19.8
  95	260~280	57.2~61.6

2. Correspondência de proteção contra sobrecarga e área de corte transversal

• A corrente nominal do interruptor / fusível deve corresponder à área transversal do cabo:

• Exemplo: um cabo de 2,5 mm² (fluxo de carga de 20A) precisa ser equipado com um interruptor de 16A ou 20A, e se o interruptor de 32A for forçado a ser conectado, o cabo será queimado em aquecimento em caso de sobrecarga, em vez de o interruptor disparar.

A queda de tensão que afeta o cabo (estabilidade do fornecimento de energia)

1. Relação da fórmula de cálculo da queda de tensão com a área de corte transversal

• Baixa de tensão ($\Delta U$(Fórmula:$\Delta U=I\times (2L\times \rho /S)$Entre os$2L$comprimento da linha de ida e volta.

• Conclusão: Área transversal$S$Quanto maior, menor a queda de tensão, adequado para abastecimento de energia a longas distâncias.

• Casos: 380V motor trifásico, a 100 metros da caixa de distribuição, corrente de carga 50A:

• Escolha um cabo de 10 mm²:$\Delta U\approx 5.2V$(perda de tensão 1,3%);

• Cabo opcional de 6 mm²:$\Delta U\approx 8.7V$(Perda de tensão de 2,2%) pode causar dificuldades na inicialização do motor.

Resistência mecânica e flexibilidade do cabo (propriedades físicas)

1. Resistência mecânica: quanto maior a área de corte transversal, maior a resistência à tensão / pressão

• Cabos de grande corte (por exemplo, acima de 35 mm²) são frequentemente usados ​​para conexões mecânicas ao ar livre ou pesadas, porque os condutores são mais "grossos" e não são facilmente puxados por forças externas.

• Exemplo: o cabo de suspensão de torre no local de construção deve escolher um cabo de carcaça de 16 a 25 mm² para evitar a ruptura do condutor devido ao peso próprio do cabo ou à oscilação durante a suspensão.

2. Flexibilidade: Quanto maior a área transversal, menor a flexibilidade de curvatura

• Veja a resposta anterior para detalhes: os condutores com pequenas áreas de corte (por exemplo, 1,5 mm²) são em grande parte entrelaçados em linhas finas, semelhantes a "corda macia"; Uma área de corte grande (por exemplo, 50 mm²) tem menos unidades condutoras, um diâmetro único é grosso e um raio maior é necessário para a curvatura (por exemplo, R≥10D).

Determinar o custo do cabo e o espaço de instalação (economia e adaptabilidade da instalação)

1. Relação não linear entre custo e área transversal

• O preço do cobre representa 70% ~ 80% do custo do cabo, a área de corte transversal é duplicada e a quantidade de cobre é duplicada, mas o aumento do custo do material de isolamento / capa é limitado.

• Recomendações de custo-benefício：

• Pequena potência de curta distância (por exemplo, iluminação doméstica): escolha 1,5 a 2,5 mm²;

• Largas distâncias de alta potência (por exemplo, oficina de fábrica): Use cabos de grande corte para reduzir a queda de tensão e evitar falhas no equipamento devido à falta de tensão.

2. Limitação de espaço

• Na instalação de tubos, a área total de corte do cabo (incluindo a camada de isolamento) não deve exceder 40% do diâmetro interno do tubo:

• Exemplo: tubos de PVC de 20 mm usam até 3 cabos de 4 mm² (diâmetro único de cerca de 6 mm, área total de ≈ 3,14 × 3² × 3 = 84,78 mm², área de corte do tubo ≈ 314 mm², 27%); Se usar três cabos de 16 mm² (diâmetro único de cerca de 10 mm), a área total é de ≈ 3,14 x 5 m² x 3 = 235,5 m², representando 75%, excedendo o padrão, resultando em má refrigeração.

Classificação de aquecimento e temperatura do cabo (segurança)

1. Equilíbrio entre área transversal e eficiência térmica

• Cabo de grande área, embora a resistência seja pequena, mas o diâmetro é grande, a área de dissipação de calor é relativamente pequena (a área de superfície / volume diminui), e é necessário combinar um material isolante de maior resistência a temperaturas:

• Área de corte pequena (≤6 mm²): isolamento de PVC comum (resistência a temperatura de 70 ℃);

• Grande área de corte (≥16 mm²): Use polietileno reticulado (XLPE, resistente a 90 ° C) ou borracha de silicone (resistente a 180 ° C) para evitar envelhecimento do isolamento devido à má dissipação térmica.

2. Coeficiente de correção do fluxo de temperatura contra carga

• Quando a temperatura ambiental é superior a 25 ° C, o fluxo de carga deve ser multiplicado pelo coeficiente de correção (K), e quanto maior a área de corte transversal, maior a queda do valor K:

• Exemplo: em ambientes de 40°C, um cabo de 16 mm² K = 0,87, o fluxo de carga cai de 90A para 78,3A; enquanto um cabo de 2,5 mm² K = 0,91, o fluxo de carga cai de 20A para 18,2A.

Lógica de seleção adaptada a diferentes cenários de aplicação (aplicação prática)

1. Casos típicos de correspondência de áreas de corte transversal por cena

• Fiação doméstica：

• Iluminação: 1,5 mm² (fluxo de carga 15A para atender às necessidades de iluminação LED);

• Ar condicionado / aquecedor de água: 4 mm² (fluxo de carga 32A, adaptado para 2 a 3 ar condicionado).

• Cenário industrial：

• Motor pequeno (1,5 kW): cabo de 3 x 2,5 mm²;

• Bomba de água grande (75 kW): cabo de 3 x 50 mm² + 1 x 25 mm² (3 fases e 5 fios).

• Dispositivos móveis：

• Broca portátil: cabo de carcaça de 3 x 1,5 mm² (tipo YZ), que combina flexibilidade e fluxo de carga;

• guindaste portuário: cabo pesado de 3 x 35 mm² + 1 x 16 mm² (tipo YC), que permite uma certa curvatura, mas exige uma fixação.

Resumo: "Modelo de tomada de decisão em quatro dimensões" da área transversal do condutor

1. Necessidades elétricasO fluxo de carga e a queda de tensão satisfazem a potência e a distância do equipamento;

2. Condições mecânicasO modo de colocação (fixo / móvel), a frequência de curvatura para os requisitos de flexibilidade;

3. Factores ambientaisA temperatura e as condições de dissipação determinam o nível de resistência à temperatura do isolamento;

4. 成本限制Sob a premissa de segurança, evite o desperdício causado por "carros de Malaga".