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正确选择电缆截面积:电流、长度和电压降

截面积过小会发热并损失电压,过大则增加重量、占用空间并提高成本。本文说明用哪些参数确定合适的截面积,以及为什么在整车电气系统中往往是电压降起决定作用。

截面积 35 mm² 的蓄电池电缆
来自我们的生产现场:截面积 35 mm² 的蓄电池电缆。

两项判据:发热与电压降

电缆截面积必须满足两个条件。第一,在工作电流下电缆的温升不得超过允许值。描述这一点的是载流量,它取决于电缆类型、环境温度、敷设方式和成束情况。

第二,电缆上的电压降不得过大,否则用电设备得到的电压就会不足。尤其在电缆较长的 12 V 和 24 V 整车电气系统中,电压降往往是更严格的判据。

计算电压降

对于直流,可近似按下式计算:电压降 ΔU = 2 · L · I · ρ / A。其中 L 是单程电缆长度,单位为米(系数 2 计入去线和回线),I 是电流,单位为安培,A 是截面积,单位为 mm²,ρ 是铜的电阻率,实践中在 20 °C 时约为 0.0178 Ω·mm²/m。

按截面积求解后:A = 2 · L · I · ρ / ΔU。如果电流经车身接地回流,系数 2 对电缆就不再适用,此时还要计入与车身的接触电阻。温度升高时,铜的电阻增大,电压降也随之变大。

计算示例

一盏工作灯在 12 V 下的电流为 10 A,通过 6 m 电缆连接,去线和回线均已布设。设允许的电压降为 3%,即 0.36 V。则 A = 2 · 6 m · 10 A · 0.0178 Ω·mm²/m / 0.36 V ≈ 5.9 mm²。选用更大一档的标准截面积,这里是 6 mm²。

若采用 2.5 mm²,电压降约为 0.85 V,即大约 7%。工作灯会明显变暗。允许多大的电压降,由用电设备制造商或客户规范确定。

其他影响因素

  • 环境温度以及与热源的距离
  • 成束:线束中的多根电缆会相互加热
  • 电缆类型和绝缘材料及其允许温度
  • 短时电流,例如电机的启动电流
  • 熔断保护:熔断器与截面积必须匹配
  • 端子与压接:端子必须获准用于该截面积

AWG 与 mm² 之间的换算见 AWG 对照表。如果您不想自己完成选型计算,可由我们的设计部门承担。

常见问题

简短解答。

允许多大的电压降?

这由应用场合决定。在整车电气系统中,通常按额定电压的百分之几取值;最终以用电设备制造商的要求或客户规范为准。

公式中为什么有系数 2?

因为电流流经去线和回线,两根电缆都会产生电压降。如果经车身接地回流,该系数对电缆就不再适用。此时还要另外计入与车身的接触电阻。

有载流量的对照表吗?

有。电缆制造商和标准会给出各自电缆类型的数值。这些数值只适用于所给定的条件,例如环境温度和敷设方式;成束敷设和高温时需要降额。