อธิบายพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวด: สูตร การคำนวณ AWG และการเลือกสายเคเบิล

พื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดคือเท่าไร?

ลองนึกภาพข้อกำหนดของโครงการที่ระบุว่า "พอดีกับตัวนำทองแดงขนาด 2.5 มม.²" ง่ายที่จะสรุปได้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5 มม. มันไม่ใช่. พื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดคือพื้นที่ของหน้าตัดทรงกลมที่คุณได้รับเมื่อตัดผ่านตัวนำอย่างเรียบร้อย และ 2.5 มม.² หมายถึงพื้นที่นั้น ไม่ใช่ความกว้างของสายเคเบิล ความแตกต่างนี้มีความสำคัญเนื่องจากพื้นที่ตัวนำเป็นตัวกำหนดความต้านทาน ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าตก และสายเคเบิลทำงานอย่างปลอดภัยภายใต้โหลดหรือไม่

คู่มือนี้จะอธิบายว่าพื้นที่หน้าตัดของสายไฟหมายถึงอะไร วิธีคำนวณ และวิธีใช้เมื่อเลือกสายเคเบิล

ค่าเหล่านี้อธิบายเฉพาะตัวนำเปลือยเท่านั้น เมื่อเพิ่มฉนวนและเปลือกแล้ว เส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลโดยรวมจะมีขนาดใหญ่กว่ามาก ดังนั้นจึงไม่ควรใช้ขนาดสายเคเบิลด้านนอกเพื่อระบุพื้นที่ตัวนำ

วิธีการคำนวณพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดจากเส้นผ่านศูนย์กลาง

หากคุณมีลวดแข็งและจำเป็นต้องรู้พื้นที่ของลวด กระบวนการนี้ก็ตรงไปตรงมา:

1. ปอกฉนวนส่วนสั้นๆ โดยไม่ทำให้ทองแดงเป็นรอย
2. วัดเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำเปลือยด้วยไมโครมิเตอร์
3. หารเส้นผ่านศูนย์กลางด้วยสองเพื่อให้ได้รัศมี หรือใช้เส้นผ่านศูนย์กลางโดยตรง
4. คำนวณพื้นที่โดยใช้ A = π × d² / 4
5. ปัดเศษผลลัพธ์ให้เป็นขนาดเมตริกมาตรฐานที่ใกล้ที่สุด

ตัวอย่างเช่น ลวดทองแดงตันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่วัดได้ 1.78 มม. จะได้ A = 3.1416 × 1.78² / 4 = 2.49 มม.² ขนาดมาตรฐานที่ใกล้ที่สุดคือ 2.5 มม.²

สำหรับตัวนำตีเกลียว พื้นที่โลหะทั้งหมดคือผลรวมของพื้นที่ตีเกลียวแต่ละเส้น หากตัวนำไม่มีเส้นเกลียวที่เหมือนกัน โดยแต่ละเส้นมีเส้นผ่านศูนย์กลาง d พื้นที่ทั้งหมดจะอยู่ที่ประมาณ A = n × π × d² / 4 อย่าใช้สูตรนั้นกับเส้นผ่านศูนย์กลางที่เกินมัด เนื่องจากช่องว่างระหว่างเส้นทำให้มัดปรากฏใหญ่กว่าพื้นที่โลหะจริง

ทำไมพื้นที่หน้าตัดจึงมีความสำคัญ?

ความสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่ตัวนำกับสมรรถนะทางไฟฟ้านั้นเกิดขึ้นโดยตรง สำหรับตัวนำโลหะใดๆ ความต้านทานจะขึ้นอยู่กับความต้านทาน ความยาว และพื้นที่:

R = ความต้านทาน × ความยาว / พื้นที่

ซึ่งหมายความว่าหากคุณเพิ่มพื้นที่หน้าตัดเป็นสองเท่า คุณจะลดความต้านทานของตัวนำลงครึ่งหนึ่งตามความยาวเท่ากัน ความต้านทานที่ต่ำกว่าทำให้สายเคเบิลมีข้อดีที่เป็นประโยชน์สามประการ:

• แรงดันไฟตกคร่อมสายยาวลดลง
• เกิดความร้อนน้อยลงที่กระแสเดียวกัน
• ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นก่อนที่ฉนวนจะถึงอุณหภูมิที่กำหนด

นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ด้านความปลอดภัย ตัวนำที่มีขนาดเล็กเกินไปสำหรับกระแสโหลดจะร้อนเร็วกว่าและอาจสร้างความเสียหายให้กับฉนวน ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้ หรือทำให้เกิดการสะดุดสะดุดได้ การเลือกพื้นที่ที่ถูกต้องเป็นหนึ่งในการตัดสินใจครั้งแรกในการออกแบบสายเคเบิล

ในอเมริกาเหนือ ขนาดตัวนำมักแสดงเป็น AWG จากข้อมูลอ้างอิงคร่าวๆ 10 AWG มีพื้นที่หน้าตัดประมาณ 5.26 มม.² และ 12 AWG มีพื้นที่ประมาณ 3.31 มม.² ซึ่งแตกต่างจาก mm² ตัวเลข AWG ไม่เป็นสัดส่วนกับพื้นที่ ซึ่งทำให้ข้อผิดพลาดในการแปลงเป็นเรื่องปกติเมื่อการออกแบบใช้รูปแบบหนึ่งและซัพพลายเออร์ใช้อีกรูปแบบหนึ่ง

ลวดตีเกลียว ช่องว่าง และความหมายที่แท้จริงของพื้นที่

ในสายเคเบิลอุตสาหกรรมและสาธารณูปโภค ตัวนำส่วนใหญ่จะตีเกลียวแทนที่จะเป็นของแข็ง การพันสายไฟทำให้สายเคเบิลมีความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะดึงเข้าไปในท่อร้อยสาย งอรอบๆ ถาดสายเคเบิล และเข้าปลายในสวิตช์เกียร์ แต่โครงสร้างตีเกลียวทำให้เกิดปัญหาการวัดที่สำคัญ: เส้นผ่านศูนย์กลางมัดรวมรวมถึงช่องว่างอากาศระหว่างตีเกลียวกลมด้วย

พื้นที่หน้าตัดที่ระบุของตัวนำตีเกลียวจึงไม่เหมือนกับพื้นที่ของวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับมัด แทนที่จะเป็นพื้นที่โลหะที่เท่ากัน ตัวนำตีเกลียวขนาด 16 มม.² มีความต้านทานและความจุกระแสต่อเนื่องเท่ากันกับตัวนำแข็งขนาด 16 มม.² แต่เส้นผ่านศูนย์กลางมัดรวมใหญ่กว่า 4.51 มม. เนื่องจากมีช่องว่าง สำหรับการเปรียบเทียบเชิงลึก โปรดดูของเรา คู่มือการเลือกลวดตีเกลียวและลวดแข็ง .

เส้นค่าโสหุ้ยเป็นตัวอย่างที่ดีในทางปฏิบัติ ตัวนำเปลือย เช่น ตัวนำไฟฟ้าเหนือศีรษะ AAAC, AAC และ ACSR ถูกวางซ้อนกันเป็นชั้นเพื่อความแข็งแรงและความยืดหยุ่น แต่พิกัดกระแสไฟฟ้าจะคำนวณจากหน้าตัดของโลหะ ไม่ใช่จากเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของตัวนำที่เสร็จแล้ว หากคุณเห็นตัวนำไฟฟ้าเหนือศีรษะหนา พื้นที่อะลูมิเนียมที่ใช้งานได้อาจยังมีขนาดเล็กกว่าโปรไฟล์โดยรวมที่แนะนำ ดังนั้นควรตรวจสอบพื้นที่ตัวนำที่ประกาศไว้เสมอ แทนที่จะนำคาลิปเปอร์ไปที่เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก

AAAC、AAC และซัพพลายเออร์ ACSR บริษัท - Jiangsu Dongfeng Cable Co., Ltd. Dongfeng จีนขายส่งซัพพลายเออร์ AAAC、AAC & ACSR และบริษัท AAAC、AAC & ACSR รายละเอียด: มาตรฐานอ้างอิงผลิตภัณฑ์นี้ผลิตด้วย ... ดูผลิตภัณฑ์ →

การเลือกหน้าตัดตัวนำที่เหมาะสม

เมื่อคุณเลือกสายเคเบิลสำหรับการติดตั้ง พื้นที่ตัวนำจะถูกเลือกเพื่อให้ตรงตามเงื่อนไขหลายประการในเวลาเดียวกัน:

• กระแสโหลดต่อเนื่องต้องไม่เกินความจุของสายเคเบิลสำหรับวิธีการติดตั้งที่เลือก
• แรงดันไฟฟ้าตกเกินความยาวสายเคเบิลจริงจะต้องอยู่ภายในขีดจำกัดของโครงการ
• ตัวนำต้องทนต่อกระแสไฟฟ้าลัดวงจรจนกว่าอุปกรณ์ป้องกันจะล้างข้อผิดพลาด
• การจัดกลุ่ม อุณหภูมิโดยรอบ และการฝังศพหรือการสัมผัสแสงแดดจะต้องรวมอยู่ในการคำนวณการลดระดับ
• ปล่อยให้มีช่องว่างบางส่วนสำหรับการเติบโตของโหลดในอนาคตหรือการเปลี่ยนแปลงโหลดที่คาดไว้

นี่คือสาเหตุที่พิกัดกระแสเดียวกันสามารถนำไปสู่พื้นที่ตัวนำที่แตกต่างกันในการติดตั้งที่แตกต่างกัน สายเคเบิลที่มีระบบระบายความร้อนด้วยอากาศอิสระ ในขณะที่สายเคเบิลห้าเส้นที่มัดรวมกันในท่อร้อยสายอาจต้องใช้ตัวนำที่ใหญ่กว่าเพื่อให้ได้ความจุเท่ากัน

สำหรับการกระจายอาคาร LV ทั่วไป สายไฟ XLPE/PVC 0.6/1 kV เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่พบบ่อยที่สุด เนื่องจากมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางกลที่แข็งแกร่งในราคาที่เอื้อมถึงได้ การเลือกพื้นที่ตัวนำควรได้รับการยืนยันจากตารางโหลดและการคำนวณแรงดันไฟฟ้าตก หากคุณกำลังเปรียบเทียบวัสดุฉนวนสำหรับโครงการของเรา การเลือกสายเคเบิลแรงดันต่ำระหว่าง XLPE และ PVC คู่มืออธิบายความแตกต่าง

สายไฟฉนวน XLPE/PVC สำหรับแรงดันไฟฟ้า 0.6/1kV ซัพพลายเออร์ บริษัท - Ji Dongfeng จีนขายส่งสายไฟฉนวน XLPE / PVC สำหรับซัพพลายเออร์แรงดันไฟฟ้า 0.6 / 1kV และสายไฟฉนวน XLPE / PVC สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ ... ดูผลิตภัณฑ์ →

หน้าตัดขนาดใหญ่และการใช้งานไฟฟ้าแรงสูง

เมื่อระดับพลังงานเพิ่มขึ้น หน้าตัดของตัวนำก็จะโตขึ้น ตัวนำขนาดใหญ่ช่วยลดการสูญเสียแต่สร้างปัญหาให้กับตัวเอง: ตัวนำหนักกว่า โค้งงอยาก ปลายสายยากกว่า และค่าติดตั้งแพงกว่า การผลิตตัวนำหน้าตัดขนาดใหญ่ยังต้องอาศัยการพันเกลียวและการบดอัดอย่างระมัดระวัง เนื่องจากโครงสร้างเกลียวกลมแบบธรรมดาสามารถผลิตสายเคเบิลที่หนาโดยไม่จำเป็นได้

สำหรับระบบส่งไฟฟ้าใต้ดินและวงจรไฟฟ้าแรงสูงทางอุตสาหกรรม พื้นที่ตัวนำที่เลือกมักจะรวมหน้าตัดทองแดงขนาดใหญ่เข้ากับฉนวนและระบบปลอกที่แข็งแรง สายไฟ XLPE แรงดันสูงพร้อมตัวนำทองแดงและปลอกอลูมิเนียมลูกฟูก เป็นวิธีแก้ปัญหาในทางปฏิบัติเนื่องจากพื้นที่โลหะขนาดใหญ่จะรักษาความต้านทานและการสูญเสียอิเล็กทริกให้อยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้ การออกแบบทางกลไกของปลอกโลหะลูกฟูกยังช่วยปกป้องสายเคเบิลระหว่างการติดตั้งและการใช้งาน หากต้องการรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่ผิดพลาดในตัวนำขนาดใหญ่ และวิธีที่ผู้ผลิตแก้ไขปัญหาเหล่านั้น โปรดดูบทความของเราที่ ความท้าทายทางวิศวกรรมสำหรับตัวนำหน้าตัดขนาดใหญ่ ครอบคลุมเนื้อหาได้ลึกยิ่งขึ้น

สายเคเบิลฉนวน XLPE ปลอกอลูมิเนียมลูกฟูกสำหรับแรงดันไฟฟ้า 290/500kV S Dongfeng จีนขายส่งฉนวน XLPE สายเคเบิลลูกฟูก Alminum Sheath สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับของซัพพลายเออร์ 290 / 500kV และฉนวน XLPE Cab ... ดูผลิตภัณฑ์ →

สิ่งที่นำไปใช้ได้จริง

พื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดเป็นตัวเลขที่มีประโยชน์ที่สุดในการทำนายประสิทธิภาพทางไฟฟ้า สำหรับลวดกลมตัน ให้คำนวณจากเส้นผ่านศูนย์กลางโดยตรง สำหรับสายเคเบิลตีเกลียว ให้อาศัยพื้นที่และความต้านทานที่ผู้ผลิตประกาศไว้ต่อความยาวหน่วยแทนการวัดมัดด้านนอก ใช้กระแสโหลด ความยาววงจร เงื่อนไขการติดตั้ง และการตั้งค่าการป้องกันเพื่อเลือกขนาดที่เหมาะสม พื้นที่ตัวนำเป็นข้อกำหนดทางเทคนิค แต่ก็เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่งในการดูแลการติดตั้งระบบไฟฟ้าให้ปลอดภัย มีประสิทธิภาพ และคุ้มต้นทุน