Aria secțiunii transversale a firului explicată: formulă, calcul, AWG și selecție cablu

Care este aria secțiunii transversale a unui fir?

Imaginați-vă o specificație de proiect care spune „potriviți un conductor de cupru de 2,5 mm²”. Este ușor să presupunem că 2,5 mm este diametrul. Nu este. Aria secțiunii transversale a unui fir este aria feței circulare pe care o obțineți când tăiați curat prin conductor, iar 2,5 mm² se referă la acea zonă, nu la lățimea cablului. Această distincție contează deoarece aria conductorului determină rezistența, capacitatea de purtare a curentului, căderea de tensiune și dacă un cablu rulează în siguranță sub sarcină.

Acest ghid explică ce înseamnă aria secțiunii transversale a firului, cum să o calculăm și cum să o utilizați la selectarea cablurilor.

Aceste valori descriu numai conductorul gol. Odată ce izolația și mantaua sunt adăugate, diametrul total al cablului este mult mai mare, astfel încât dimensiunea cablului exterioară nu trebuie utilizată pentru a identifica zona conductorului.

Cum se calculează aria secțiunii transversale a firului din diametru

Dacă aveți un fir solid și trebuie să-i cunoașteți zona, procesul este simplu:

1. Îndepărtați o secțiune scurtă de izolație fără a tăia cuprul.
2. Măsurați diametrul conductorului gol cu ​​un micrometru.
3. Împărțiți diametrul cu două pentru a obține raza sau utilizați diametrul direct.
4. Calculați aria folosind A = π × d² / 4.
5. Rotunjiți rezultatul la cea mai apropiată dimensiune de metrică standard.

De exemplu, un fir de cupru solid cu un diametru măsurat de 1,78 mm dă A = 3,1416 × 1,78² / 4 = 2,49 mm². Cea mai apropiată dimensiune standard este de 2,5 mm².

Pentru un conductor cu toroane, aria totală a metalului este suma ariilor individuale ale toroanelor. Dacă un conductor are n fire identice, fiecare cu diametrul d, aria totală este de aproximativ A = n × π × d² / 4. Nu aplicați acea formulă la diametrul suprafațării, deoarece golurile dintre fire fac fasciculul să pară mai mare decât suprafața metalică reală.

De ce contează aria secțiunii transversale?

Relația dintre aria conductorului și performanța electrică este directă. Pentru orice conductor metalic, rezistența depinde de rezistivitate, lungime și zonă:

R = rezistivitate × lungime / arie

Aceasta înseamnă că dacă dublezi aria secțiunii transversale, înjumătățiți rezistența conductorului pentru aceeași lungime. Rezistența mai mică oferă unui cablu trei beneficii practice:

• Cădere de tensiune mai mică pe cabluri lungi.
• Mai puțină generare de căldură la același curent.
• Capacitate de purtare a curentului mai mare înainte ca izolația să atingă temperatura nominală.

Există, de asemenea, un beneficiu de siguranță. Un conductor care este prea mic pentru curentul de sarcină se încălzește mai repede și poate deteriora izolația, poate crea un risc de incendiu sau poate provoca declanșări neplăcute. Selectarea zonei corecte este una dintre primele decizii în orice proiectare de cablu.

În America de Nord, dimensiunile conductorilor sunt adesea exprimate în AWG. Ca referință aproximativă, 10 AWG are o suprafață a secțiunii transversale de aproximativ 5,26 mm², iar 12 AWG are aproximativ 3,31 mm². Spre deosebire de mm², numerele AWG nu sunt proporționale cu suprafața, ceea ce face erorile de conversie comune atunci când designul folosește o convenție, iar furnizorul folosește alta.

Sârmă împodobită, goluri și ce înseamnă cu adevărat zona

În cablurile industriale și de utilități, majoritatea conductorilor sunt mai degrabă pline decât solide. Eșuarea face cablul suficient de flexibil pentru a trage în conducte, a se îndoi în jurul jgheaburilor de cabluri și a se termina în aparatul de comutare. Dar construcția cu șuvițe introduce o problemă importantă de măsurare: diametrul total al fasciculului include golurile de aer dintre șuvițele rotunde.

Aria secțiunii transversale declarată a unui conductor torsionat nu este așadar aceeași cu aria unui cerc cu diametrul egal cu fasciculul. Este în schimb aria metalică echivalentă. Un conductor spiralat de 16 mm² are aproximativ aceeași rezistență și capacitate de curent continuu ca un conductor solid de 16 mm², dar diametrul fasciculului său este mai mare de 4,51 mm din cauza golurilor. Pentru o comparație mai profundă, consultați Ghid de selecție a firului plin versus fir solid .

Liniile aeriene sunt un bun exemplu practic. Conductoare goale precum Conductoare aeriene AAAC, AAC și ACSR sunt împodobite în straturi pentru rezistență și flexibilitate, dar curentul lor nominal este calculat din secțiunea transversală metalică, nu din diametrul exterior al conductorului finit. Dacă vedeți un conductor gros, suprafața de aluminiu poate fi totuși mai mică decât sugerează profilul general, așa că verificați întotdeauna aria conductorului declarată, în loc să luați un șubler la diametrul exterior.

AAAC、AAC & ACSR Furnizori, Companie - Jiangsu Dongfeng Cable Co., Ltd. Dongfeng China en-gros AAAC、AAC & ACSR furnizori și AAAC、AAC & ACSR companie, detalii: Standard de referințăAcest produs este produs cu... Vizualizare produs →

Alegerea corectă a secțiunii transversale a conductorului

Când selectați un cablu pentru o instalație, zona conductorului este aleasă pentru a satisface mai multe condiții în același timp:

• Curentul de sarcină continuă nu trebuie să depășească ampacitatea cablului pentru metoda de instalare aleasă.
• Căderea de tensiune pe lungimea reală a cablului trebuie să rămână în limita proiectului.
• Conductorul trebuie să reziste curentului de scurtcircuit până când dispozitivul de protecție elimină defecțiunea.
• Gruparea, temperatura mediului ambiant și îngroparea sau expunerea la soare trebuie incluse în calculul deratingului.
• Permiteți cel puțin un spațiu liber pentru creșterea viitoare a sarcinii sau modificările așteptate ale sarcinii.

Acesta este motivul pentru care aceeași valoare nominală de curent poate duce la diferite zone ale conductorilor în diferite instalații. Un cablu în aer liber este mai rece, în timp ce cinci cabluri grupate într-o conductă pot avea nevoie de un conductor mai mare pentru a atinge aceeași capacitate.

Pentru distribuția obișnuită a clădirilor de JT, Cabluri de alimentare XLPE/PVC 0,6/1 kV sunt printre cele mai comune opțiuni deoarece oferă proprietăți electrice și mecanice puternice la un cost practic. Selectarea ariei conductorului ar trebui să fie confirmată din programul de sarcină și calculul căderii de tensiune. Dacă comparați materiale de izolație pentru un proiect, nostru selectarea cablului de joasă tensiune între XLPE și PVC ghidul explică diferențele.

Cablu de alimentare izolat XLPE/PVC pentru tensiune nominală 0,6/1kV Furnizori, Companie - Ji Dongfeng China en-gros Cablu de alimentare izolat XLPE/PVC pentru furnizori de tensiune nominală 0,6/1kV și cablu de alimentare izolat XLPE/PVC pentru ... Vizualizare produs →

Secțiuni transversale mari și aplicații de înaltă tensiune

Pe măsură ce nivelurile de putere cresc, secțiunile transversale ale conductorilor cresc. Conductoarele mari reduc pierderile, dar își creează propriile probleme: sunt mai grele, mai greu de îndoit, mai dificil de terminat și mai scump de instalat. Fabricarea unui conductor cu secțiune transversală mare necesită, de asemenea, o torsare și compactare atentă, deoarece construcția obișnuită cu toroane rotunde poate produce un cablu inutil de gros.

Pentru transportul subteran și circuitele industriale de înaltă tensiune, zona conductorului aleasă combină adesea o secțiune transversală mare de cupru cu un sistem robust de izolație și manta. Cabluri de alimentare XLPE de înaltă tensiune cu conductori de cupru și mantale ondulate din aluminiu sunt o soluție practică deoarece suprafața mare metalică menține rezistența și pierderile dielectrice în limite acceptabile. Designul mecanic al mantalei metalice ondulate ajută, de asemenea, la protejarea cablului în timpul instalării și funcționării. Pentru mai multe detalii despre ceea ce merge prost la conductoarele mari și cum rezolvă producătorii aceste probleme, articolul nostru despre provocări de inginerie pentru conductoarele de secțiune transversală mare acoperă subiectul mai în profunzime.

Înveliș din aluminiu ondulat cablu de izolație XLPE pentru tensiune nominală de 290/500kV S Dongfeng China en-gros cablu izolator XLPE manta din aluminiu ondulat pentru tensiunea nominala a furnizorilor de 290/500kV și cabină de izolație XLPE... Vizualizare produs →

Aportul practic

Aria secțiunii transversale a unui fir este cel mai util număr pentru prezicerea performanței electrice. Pentru fire rotunde solide, calculați-o direct din diametru. Pentru cablurile cu toroane, bazați-vă pe suprafața declarată de producător și pe rezistența pe unitate de lungime în loc să măsurați pachetul exterior. Utilizați curentul de sarcină, lungimea circuitului, condițiile de instalare și setările de protecție pentru a alege dimensiunea potrivită. Zona conductorului este o specificație tehnică, dar este și una dintre cele mai simple modalități de a menține o instalație electrică sigură, eficientă și rentabilă.