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双向直流电源大电流输出时,线缆的选配直接关系到负载供电质量。双向直流电源输出的直流电流会在线缆上产生压降,线缆越细、长度越长,压降越大。线缆过细还会造成温度上升,损坏绝缘层。工程中按照电流、长度、压降三个条件查表选择线径,简单且可靠。
一、双向直流电源大电流输出线缆选配的基本条件
双向直流电源输出电流范围为几十安培到上千安培。大电流输出条件下,线缆截面需要同时满足载流量与压降两方面的要求。载流量条件保证线缆的温升在允许范围内,压降条件保证负载端的电压不低于设备允许值。双向直流电源线缆长度越长,压降越大,需要的线径就越粗。
选配时先确定负载电流、线缆的单程长度、允许压降。允许压降的取值按照系统电压的1%到3%来确定,具体数值由负载设备对电压的要求决定。
| 线径(mm²) | 载流量(A) |
| 0.75 | 10 |
| 1.0 | 13 |
| 1.5 | 17 |
| 2.5 | 23 |
| 4 | 30 |
| 6 | 40 |
| 10 | 55 |
| 16 | 75 |
| 25 | 100 |
| 35 | 125 |
| 50 | 160 |
| 70 | 200 |
| 95 | 240 |
| 120 | 280 |
| 150 | 330 |
| 185 | 390 |
| 240 | 460 |
表1中的载流量适用于环境温度30℃、铜芯绝缘线缆单根敷设的场合。双向直流电源输出常用铜芯多股软线。穿管、多根并列或环境温度高于30℃时,载流量需按校正系数降低。
二、线缆长度、线径与压降的对应关系
直流回路的压降按照线缆往返总长度计算。铜导体在20℃时的电阻率为0.0175Ω·mm²/m,单程线缆电阻等于电阻率乘以长度再除以线径。算回路压降时使用两倍的单程电阻。表2给出不一样的线径下直流回路压降系数,单位是mV/(A·m),其中已经包含正负极往返线缆。
| 线径(mm²) | 压降系数(mV/(A·m)) |
| 1.5 | 23.3 |
| 2.5 | 14.0 |
| 4 | 8.75 |
| 6 | 5.83 |
| 10 | 3.50 |
| 16 | 2.19 |
| 25 | 1.40 |
| 35 | 1.00 |
| 50 | 0.70 |
| 70 | 0.50 |
| 95 | 0.37 |
| 120 | 0.29 |
| 150 | 0.23 |
| 185 | 0.19 |
| 240 | 0.15 |
实际压降的计算公式为:回路压降等于压降系数乘以电流再乘以线缆单程长度。使用表2时,长度按正极线缆从电源到负载的距离取值,不需要再乘2,因为系数里已经包含返回线缆的压降。
三、按电流、长度、压降选用线径的步骤
一步,确定双向直流电源输出的负载电流,单位是安培。
第二步,测量或估算电源到负载的正极线缆长度,单位是米。
第三步,确定允许压降,单位是伏特。允许压降根据负载设备允许的电压波动范围确定。

第四步,计算允许压降系数。允许压降系数等于允许压降除以电流再除以长度,再乘以1000,单位是mV/(A·m)。
第五步,在表2中查找小于或等于该计算结果的线径。
第六步,将表2选出的线径对照表1,检查载流量是否大于负载电流。如果载流量小于负载电流,按照表1选择更大一档的线径。
四、大电流输出线缆选配计算实例
实例1:双向直流电源输出电流100A,正极线缆长度20m,允许压降1.5V。允许压降系数等于1.5除以100除以20再乘以1000,等于0.75mV/(A·m)。表2中50mm²线径对应0.70,合格。100A电流在表1中对应25mm²载流量为100A,但压降条件要求50mm²,所以选用50mm²铜芯线缆。
实例2:双向直流电源输出电流200A,正极线缆长度30m,允许压降2V。允许压降系数等于2除以200除以30再乘以1000,等于0.333mV/(A·m)。表2中120mm²线径对应0.29,合格。表1中120mm²载流量为280A,大于200A,所以选用120mm²铜芯线缆。
五、大电流输出线缆选配中的环境
环境温度高于30℃时,表1的载流量需要降低使用。温度达到40℃时,载流量按90%计算。环境温度达到50℃时,载流量按82%计算。线缆多根并列敷设时散热差,载流量也需要降低。双向直流电源的直流输出纹波较小,线缆选配按直流载流量处理。
线缆与铜鼻子压接处的接触电阻同样会产生压降。大电流输出时,接触电阻造成的温升可能超过线缆本身。端子螺丝必须按扭矩要求拧紧,铜鼻子压接部位要牢固。
六、双向直流电源大电流输出线缆的常规选配项目
正极和负极线缆截面保持一致,回路电阻对称。线缆颜色区分清楚,红色用于正极,黑色或蓝色用于负极。线缆长度预留余量,方便设备维护和移动。铜芯多股软线的弯曲半径不应小于线缆外径的6倍。
双向直流电源存在短时过载工作状态时,线缆温升速度比额定电流状态更快。过载时间较长的场合,线径按表1载流量的80%核算。
双向直流电源整机及大电流输出线缆的选配问题,可以联系山东运电气有限公司。产品价格和线缆报价需要根据实际参数核定,具体报价请查看本网页上的联系电话进行沟通。
七、线径选配中容易出现的差错
只按载流量选线径,不考虑压降。长距离输送时,电流在载流量范围内,但压降超过设备允许范围,负载端电压不够,此时应加大线径。
只按压降选线径,不校核载流量。压降要求很严时会选出截面很大的线缆,载流量一般能满足,但短路热稳定条件需要另外校核。
计算压降时忽略正负极往返回路,只按单程线缆长度计算,计算结果比实际压降小一半。使用表2时不会再出现这个差错。
忽略接触电阻。线缆长距离敷设后,接头处的接触电阻会成为压降的来源,工作一段时间后接头松动会继续增大接触电阻。
八、线缆选配表格的参考依据
表1和表2的数据来自GB/T 16895系列标准以及铜导体电气参数计算。双向直流电源使用场合中,线缆绝缘材料多为PVC或交联聚乙烯。交联聚乙烯绝缘线缆的载流量略高于PVC线缆,表1按PVC数值给出,适用面更宽。
选配后的线缆压降可以用公式复核。用表2查到的压降系数乘以实际电流和实际长度,得到回路压降。如果压降大于允许值,向上一档选取线径再复核。
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