Плотность тока сопоставляет ток с площадью поперечного сечения проводника, а расчет сопротивления при параллельном соединении сопоставляет электрические пути. Ни один из этих расчетов сам по себе не устанавливает допустимый ток кабеля и не разрешает соединять проводники параллельно. Прежде чем применять эти модели к предполагаемой схеме, определите фактический проводник, режим цепи и расчетную основу.
Это различие важно в месте ввода кабеля. Для электрического расчета используют площадь металлического сечения проводника, а для кабельного ввода или заднего уплотнения — наружный диаметр готового кабеля. Одно нельзя вывести из другого, рассматривая весь изолированный кабель как сплошной проводник.
Для идеального равномерного распределения тока средняя плотность тока равна:
Используйте ток в амперах и площадь металлического поперечного сечения в мм², чтобы получить плотность в A/mm². Эта площадь не включает изоляцию, оболочку кабеля, воздушные промежутки между проволоками и другие непроводящие части. Если кабель содержит несколько проводников цепи, это не означает автоматически, что для одного пути тока можно суммировать площади всех этих проводников.
Зафиксируйте, указано ли номинальное сечение проводника по спецификации или измерена площадь его металлического сечения. IEC 60228:2023 задает номинальные сечения проводников и требования к конструкции и сопротивлению в пределах своей области применения. Номинальный размер — это обозначение, используемое вместе с этими требованиями; его не следует представлять как точное измерение конкретного образца.
При токе 24 A и заданном сечении 4 mm² средняя плотность составляет 6 A/mm². Если ввести 8 mm², расчет даст 3 A/mm². Такое сопоставление показывает, как ток соотносится с площадью. Оно не учитывает охлаждение, температуру изоляции, группировку, способ прокладки или контакт, к которому подключается жила.
Режим тока также необходимо указать явно. Расчет для постоянного тока (DC), действующее значение тока (RMS) для теплового сравнения и кратковременное пиковое значение решают разные задачи. При частотах или размерах проводника, для которых ток распределен неравномерно, это простое среднее не описывает локальное распределение тока.
Калькулятор плотности тока может показать запас относительно введенного проектного предела. Если иллюстративный результат 6 A/mm² сравнить с отдельно заданной основой 7.5 A/mm², арифметический запас составит 1.5 A/mm², а коэффициент использования — 80%.
Я бы указывал источник значения 7.5 A/mm² рядом с результатом сопоставления. Здесь это условное значение для примера, а не общая рекомендация. Положительный запас относительно числа без документированного обоснования не доказывает, что температура кабеля останется в допустимых пределах.
При сравнении двух вариантов проводника используйте одинаковый режим тока и одну и ту же применимую основу сравнения. Если основа меняется в зависимости от конструкции проводника или способа прокладки, явно зафиксируйте это. Иначе аккуратно оформленная таблица может скрыть несовместимые допущения.
Предварительная модель допустимого тока на сайте умножает площадь сечения на заданную проектную плотность тока и сохраняемую долю:
Здесь — заданная проектная плотность тока, а — доля, сохраняемая после указанной корректировки. Для условного сечения 6 mm², заданной проектной основы 5 A/mm² и сохраняемой доли 80% результаты составляют 30 A до корректировки и 24 A после нее.
«Сохранить 80%» и «уменьшить на 80%» — разные указания. В первом случае используется ; во втором останется 20%. Уточните смысл этой формулировки до ввода процента.
Проверьте, учтена ли в проектной плотности тока соответствующая поправка на нагрев или группировку. Повторное применение той же поправки исказит сравнение. Объединяйте несколько поправочных коэффициентов только так, как требует применимый метод, а не путем перемножения удобных процентов из несвязанных документов.
Эта модель полезна, когда ее входные данные задаются обоснованной проектной основой. По одной только площади сечения такую основу определить нельзя; руководство по подбору сечения провода отдельно рассматривает решения по цепи, контакту и герметизации.
Для одинаковых резистивных путей с сопротивлением , соединенных между одними и теми же двумя узлами:
Число путей должно быть положительным целым. Равное распределение тока следует из равенства сопротивлений и напряжения между ветвями; руководство RMIT University по параллельным цепям объясняет эту связь. Ее можно применить к явно заданной идеализированной модели пути проводника.
В нашем примере сопротивление каждого пути составляет 0.060 Ω, а три одинаковых пути проводят общий ток 30 A. Их эквивалентное сопротивление равно 0.020 Ω, ток в каждом — 10 A. Общее падение напряжения составляет 0.60 V. Соблюдайте одни и те же границы участка цепи, сопротивление которого включается в расчет: сопротивление проводника в одном направлении не обязательно равно сопротивлению полного контура с прямым и обратным проводниками.
Здесь одинаковость путей включает материал, площадь сечения, длину и температуру, а также сопротивление оконцеваний, если оно входит в выбранный для расчета участок пути. Зависимость для однородного проводника объясняет, почему важны длина, сечение и материал; в справочнике NBS «Таблицы медных проводов» рассматривается эта зависимость и температурная зависимость сопротивления. Фактические данные о сопротивлении кабеля могут быть полезнее расчета для идеального сплошного сечения.
Два пути не обязательно будут распределять ток поровну только потому, что выглядят похожими. Для резистивных ветвей при одинаковом напряжении:
Рассмотрим два условных пути сопротивлением 0.020 Ω и 0.030 Ω при общем токе 30 A. Их эквивалентное сопротивление равно 0.012 Ω, поэтому общее падение напряжения составляет 0.36 V. По пути с меньшим сопротивлением проходит 18 A, по другому — 12 A. Если считать ток равным 15 A в каждой ветви, более нагруженная ветвь останется незамеченной.
Это модель электрической цепи, а не схема подключения к клеммам. Я бы проверил фактические проводники и соединения на различия в длине, площади сечения, контактном сопротивлении и температуре. В системах переменного тока, помимо сопротивления постоянному току, могут иметь значение импеданс и конфигурация. Калькулятор для одинаковых путей эти различия не учитывает.
Параллельный путь кабеля — не то же самое, что параллельные фотоэлектрические строки. Токи источников фотоэлектрической установки, защита и правила применения соединителей не должны подменяться приведенной выше идеальной моделью распределения тока между проводниками. Для учета потерь в кабелях и контактах руководство по падению напряжения явно указывает границы участка цепи, сопротивление которого учитывается.
Предварительный расчет следует использовать вместе с принятым методом электротехнического расчета; он не может заменить этот метод. IEC 60287-1-1:2023 описывает расчеты допустимого тока кабеля для указанных условий установившегося режима и требует учитывать параметры конструкции и окружающей среды. Область применения стандарта показывает, почему одной плотности тока недостаточно.
Для оконцевания действуют собственные ограничения по току и температуре. IEC 60512-5-2:2002 описывает испытание электромеханических компонентов, в частности соединителей, на снижение допустимого тока в зависимости от температуры. Сопоставление проводников не доказывает допустимость тока для соединителя по результатам его испытаний и не подтверждает, что к его клемме допускается подключать несколько проводников.
Предлагаемая схема поднимает ряд отдельных вопросов:
| Решение | Какие данные нужны помимо этих формул |
|---|---|
| Допустимый ток кабеля | Принятый метод, конструкция, охлаждение, условия окружающей среды и группировка |
| Параллельная работа | Применимые правила монтажа, допустимая конструкция и фактическое распределение тока между ветвями |
| Защита при электрических неисправностях | Координация защиты и соответствующие условия повреждения |
| Оконцевание | Конкретный контакт или клемма, диапазон проводников, их количество и подготовка |
| Ввод кабеля | Наружный диаметр готового кабеля, диапазон ввода, опора и геометрия корпуса |
Меньшее эквивалентное сопротивление может снизить падение напряжения при неизменном общем токе, но оно не удваивает автоматически допустимый ток и не разрешает использовать новую сборку. Прежде чем выбирать такую схему, сопоставьте это преимущество со всеми требованиями к тепловому режиму, защите и интерфейсам.
Плотность тока полезна для нормированного по площади сопоставления, если явно заданы площадь, режим тока и основа сравнения. Заданная проектная плотность тока и сохраняемая доля могут служить для предварительной оценки, а одинаковые параллельные пути дают простую модель сопротивления и распределения тока. Каждый результат следует связывать с допущениями, на которых он основан.
Главные проверки по-прежнему касаются допустимого тока конкретного кабеля, разрешенной схемы параллельного включения, поведения ветвей и возможностей оконцевания. С помощью расчета можно выявить неравномерную ветвь или ошибочный знаменатель, не считая, что он одобряет всю электрическую цепь. У корпуса отдельно проверьте фактический наружный диаметр кабеля и геометрию ввода — не путайте их с металлическим сечением проводника.
Нет. Плотность тока — это отношение тока к площади поперечного сечения проводника. Допустимый ток зависит от применимого метода расчета и таких условий, как конструкция кабеля, температура изоляции, охлаждение, группировка и способ прокладки. Я сопоставляю плотность тока только с указанной расчетной основой; сам по себе результат не устанавливает допустимый ток цепи.
Нет. Удвоение площади меняет сечение, используемое в расчете плотности тока, и обычно влияет на сопротивление, но допустимый ток по-прежнему определяется тепловыми условиями и способом прокладки. Проводник большего сечения также должен подходить к конкретному контакту, клемме и конструкции ввода кабеля. Простое умножение на отношение площадей не является полным методом подбора.
Когда учитываемые пути одинаковы на всем участке между заданными границами и соединены между одними и теми же двумя узлами. Равное распределение тока также предполагает одинаковые условия ветвей. Я проверяю длину, материал, площадь сечения, температуру и оконцевания. Сам расчет не разрешает параллельную работу и не подтверждает возможность подключить несколько проводников к одной клемме.
Нет. В калькуляторе, который запрашивает сохраняемую долю, значение 80% оставляет четыре пятых исходного результата без корректировки, то есть означает его уменьшение на 20%. Я сверяю подпись поля с указанием источника, а перед применением проверяю, не учтена ли эта поправка уже в расчетной основе.