导体载流容量评级是一个粗略的评估基于潜在的电流的电阻来创建一个火灾隐患。然而,我们可能遇到的情况产生的电压降电阻在一个电路提出了避免火灾以外的问题。例如,我们可以设计一个电路,电压组件是至关重要的,而且必须不低于一定的限制。如果是这种情况,导线电阻产生的电压降可能会导致一个工程问题,安全(消防)范围内的载流容量:
如果负载在上面的电路不会容忍不到220伏,230伏的电压源,那么我们就会更好地确保布线不下降超过10伏特。计数的供应并返回这个电路的导体,这使得5伏特的最大容许下降以及每个线的长度。使用欧姆定律(R = E / I),我们可以确定每个块的最大允许阻力线:
我们知道电线的长度是2300英尺为每个块线,但是我们如何确定电阻的数量为一个特定的大小和长度的线吗?要做到这一点,我们需要另一个公式:
这个公式与导体的电阻与电阻系数(希腊字母“ρ”(ρ),类似于一个小写字母“p”),它的长度(“l”),其横截面积(a)。注意长度变量上的分数,电阻值增加随着长度的增加(类比:更加困难迫使液体通过长比短管),和减少横截面积增加(类比:液流管道通过脂肪容易通过一个瘦)。比电阻是一个常数计算导体材料的类型。
特定的几个电阻导电材料可以在下表中找到。我们发现铜表的底部附近,仅次于银在低比电阻(良好的导电性):
| 材料 | 元素/合金 | (ohm-cmil /英尺) | (microohm-cm) |
|---|---|---|---|
| 镍铬合金 | 合金 | 675年 | 112.2 |
| 镍铬合金V | 合金 | 650年 | 108.1 |
| 锰铜 | 合金 | 290年 | 48.21 |
| 康铜 | 合金 | 272.97 | 45.38 |
| 钢* | 合金 | One hundred. | 16.62 |
| 铂 | 元素 | 63.16 | 10.5 |
| 铁 | 元素 | 57.81 | 9.61 |
| 镍 | 元素 | 41.69 | 6.93 |
| 锌 | 元素 | 35.49 | 5.90 |
| 钼 | 元素 | 32.12 | 5.34 |
| 钨 | 元素 | 31.76 | 5.28 |
| 铝 | 元素 | 15.94 | 2.650 |
| 黄金 | 元素 | 13.32 | 2.214 |
| 铜 | 元素 | 10.09 | 1.678 |
| 银 | 元素 | 9.546 | 1.587 |
* =钢合金铁99.5%,0.5%的碳
注意,比电阻数据在上面的表给出了非常奇怪的“ohms-cmil /英尺”单元(Ω-cmil /英尺),这个单位表示电阻的单位我们预计使用公式(R =ρl / A)。在这种情况下,这些数据比电阻的目的是用于测量长度时脚和横截面积以圆形千。
比电阻是ohm-meter公制单位(Ω-m),或ohm-centimeter(Ω-cm), 1.66243 x 109Ω-meters每个Ω-cmil /英尺(1.66243 x 107每Ω-cmilΩ-cm /英尺)。Ω-cm列的表,数据实际上是按比例缩小的像µΩ-cm由于很小的大小。例如,铁被列为9.61µΩ-cm,可表示为9.61 x 106Ω-cm。
当使用的Ω-meter单位比电阻R =ρl /一个公式,需要米长度和面积平方米。当使用的单位Ω-centimeter(Ω-cm)在相同的公式,需要在厘米长度和面积的平方厘米。
所有这些单位比电阻是有效的对任何材料(Ω-mΩ-cmil /英国《金融时报》,或Ω-cm)。人们可能更喜欢使用Ω-cmil /英国《金融时报》,然而,当处理圆线的横截面积是圆形千已知。相反,当处理奇形怪状的母线或自定义母线的金属库存,只有线性尺寸的长度,宽度,高度已知,比电阻单位Ω-meter或Ω-cm可能更合适。
回到我们的例子电路,我们正在寻找线,0.2Ω或更少的阻力在2300英尺的长度。假设我们要用铜线(最常见的类型的电线制造),我们可以设置公式是这样的:
用代数方法解决的,我们得到了一个价值116035圆千。引用我们的固体线号表,我们发现“double-ought”(2/0)线与133100年cmils充足,而下大小,“single-ought”(1/0),在105500 cmils太小了。记住,我们的电路电流是一个温和的25安培。根据我们的载流容量表铜线在自由空气,14号线就足够了(据不开始一场火灾而言)。然而,从电压降的角度来看,14号线是非常不能接受。
只是为了好玩,我们看看14测量线会做我们的电源电路的性能。看着我们的线号表,我们发现14测量线的横截面积为4107循环千。如果我们仍然使用铜作为线(一个不错的选择,除非我们的材料真的富人和买得起4600英尺的14号银钢丝!),那么我们的比电阻仍将10.09Ω-cmil /英国《金融时报》:
记住这是每2300英尺的14号铜线5.651Ω,我们有两个在整个电路,经营2300英尺每一个线片电路中有5.651Ω的阻力:
我们总电路导线电阻2 * 5.651,或11.301Ω。不幸的是,这是远太多的电阻允许25安培的电流源电压为230伏特。即使我们的负载电阻是0Ω,布线电阻11.301Ω将限制电路的电流仅20.352安培!正如你所看到的,“小”的线电阻可以在电路性能产生很大的影响,尤其是在电力电路的电流远高于一般电子电路中遇到。
让我们做一个例子对一块切削母线电阻问题。假设我们有一块固体铝棒,4厘米宽3厘米高125厘米长,我们希望算端到端阻力沿着维度(125厘米)长。首先,我们需要确定杆的横截面积:
我们还需要知道铝的电阻率,在单位适合这个应用程序(Ω-cm)。从我们的表的特定的抗性,我们看到,这是2.65 x 106Ω-cm。建立我们的R =ρl /一个公式,我们有:
如您所见,母线使庞大的厚度非常低电阻标准钢丝的尺寸相比,即使使用材料和更大的比电阻。
确定母线电阻的过程不是从根本上不同于确定圆线阻力。我们只需要确保横截面积计算正确,所有的单位与对方为他们应该相对应。
点评:
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