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电线的尺寸根据称为美国线规 (AWG) 的标准制造。如图 1 所示,线径随着规格编号变大而变小。典型的电线尺寸范围从 40 到 0000。
图 1. 美国线规的标准退火实心铜线
图 2. 导体图,连续(顶部)和间歇流(底部)
载流量
在某些情况下,电线可能能够承载比推荐用于相关连接器触点的电流更多的电流。在这种情况下,接触额定值决定了电线承载的最大电流。可能需要使用更大规格的电线来安装在足以承载电流额定值的连接器触点的压接范围内。图 3 给出了一系列曲线,由此可以获得束降额系数。
图 3. 自由空气中的单根铜线
不应超过导致温度稳态条件等于导线额定温度的电流。电线的额定温度可能基于导体或绝缘体承受连续运行而不退化的能力。
确定布线系统的载流能力首先要确定给定尺寸的电线在不超过允许温差(电线额定值减去环境°C)的情况下可以承载的最大电流。曲线基于自由空气中的单根铜线。【图3】
当电线束成线束时,必须减少从单根电线导出的电流,如图 4 所示。电流降额量是线束中电线数量和总线束容量百分比的函数。正在使用。
图 4. 管束降额曲线
3. 高空线束
由于线束的热损失随着海拔的升高而减少,因此电流量应该降低。图 5 给出了一条曲线,由此可以获得高度降额系数。
图 5. 海拔降额曲线
4. 铝导体线
使用铝导线时,应根据图 6 所示的额定电流选择尺寸。建议使用大于 8#的规格。铝线不应连接到安装在发动机上的附件或用于有腐蚀性烟雾、剧烈振动、机械应力或需要频繁断开连接的区域。对于长度少于 3 英尺的线路,也不建议使用铝线。终端硬件应该是专门设计用于铝导体布线的类型。 图 6 铝线的载流量和电阻
计算载流量
以下部分介绍了如何计算飞机电线承载能力的一些示例。该计算是逐步进行的,并且使用多个图表来获取信息以计算特定电线的载流能力。
示例 1
假设一个线束(开放或编织)由 10 根 20 号 200 °C 额定铜线和 25 根 22 号 200 °C 额定铜线组成,安装在环境温度为 60 °C 且飞机的区域能够在 35,000 英尺的高度运行。电路分析表明,线束中 35 根电线中有 7 根(7⁄35 = 20%)承载的电源电流接近或达到容量。
步骤 1—参考图 7 中自由空气曲线中的单根导线。确定导线的温度变化以确定自由空气额定值。由于电线处于60°C的环境温度和200°C的额定温度,因此温度变化为200°C – 60°C = 140°C。沿着 140 °C 的水平温差,直到它与图 8 中的电线尺寸线相交。尺寸 20 的自由空气额定值为 21.5 安培,尺寸 22 的自由空气额定值为 16.2 安培。
步骤 2 - 参考图 4 中的线束降额曲线。选择 20% 的曲线是因为电路分析表明线束中 20% 或更少的电线将承载功率电流,而线束容量的 20% 以下将是用过的。找到 35(在水平轴上),因为线束中有 35 根电线,并从 20% 曲线确定降额因子 0.52(在垂直轴上)。
第 3 步 - 通过将 16.2 乘以 0.52 来降低 22 号自由空气额定值,以获得 8.4 安培的线束额定值。通过将 21.5 乘以 0.52 得到 11.2 安培的线束额定值来降低 20 号自由空气额定值。
第 4 步——参考图 5 的高度降额曲线。寻找 35,000 英尺(在水平轴上),因为这是飞机运行的高度。请注意,电线必须以 0.86 的系数(在垂直轴上找到)降额。通过将 8.4 安培乘以 0.86 得到 7.2 安培来降低 22 号线束额定值。通过将 11.2 安培乘以 0.86 得到 9.6 安培来降低 20 号线束额定值。
第 5 步——要找到总线束容量,将 22 号线的总数乘以降额容量(25 × 7.2 = 180.0 安培),然后加上 20 号线数乘以降额容量(10 × 9.6 = 96.8 安培)并将总和乘以 20% 的线束容量系数。因此,线束总容量为 (180.0 + 96.0) × 0.20 = 55.2 安培。已确定总线束电流不应超过 55.2 A,22 号线不应承载超过 7.2 安培,20 号线不应承载超过 9.6 安培。
第 6 步——确定束中每根导线和整个束的实际电路电流。如果超出步骤 5 中计算的值,请选择下一个更大尺寸的电线并重复计算。
示例 2
假设由 12 根 12 号 200 °C 额定铜线组成的线束(开放式或编织式)在海平面 25 °C 和 20,000 英尺海拔 60 °C 的环境温度下运行。所有 12 根电线都以其最大容量或接近其最大容量运行。
步骤 1—参考图 3 中自由空气曲线中的单根导线,确定导线的温差以确定自由空气额定值。由于电线处于 25 °C 和 60 °C 的环境温度,额定温度为 200 °C,因此温差为 200 °C – 25 °C = 175 °C 和 200 °C – 60 °C = 140 °C , 分别。遵循图 9 上的 175 °C 和 140 °C 温差线,直到每条线与电线尺寸线相交。尺寸 12 的自由空气额定值分别为 68 安培和 59 安培。
图 9. 导体图,连续(顶部)和间歇流(底部)
步骤 2 — 参考图 4 中的捆绑降额曲线。选择 100% 曲线是因为我们知道所有 12 条电线都承载满负荷。找到 12(在水平轴上),因为线束中有 12 根电线,并从 100% 曲线确定降额因子 0.43(在垂直轴上)。
第 3 步—通过将 68 安培和 61 安培乘以 0.43 分别得到 29.2 安培和 25.4 安培来降低 #12 号自由空气额定值。
第 4 步 - 参考图 5 的海拔降额曲线,寻找海平面和 20,000 英尺(在水平轴上),因为这些是承载负载的条件。电线必须分别以 1.0 和 0.91 的系数降额。
第 5 步—通过将海平面 29.2 安培和 20,000 英尺处的 25.4 安培分别乘以 1.0 和 0.91 分别获得 29.2 安培和 23.1 安培,降低 12 号产品的额定值。海平面和 25 °C 环境温度下的总束容量为 29.2 × 12=350.4 安培。在 20,000 英尺和 60 °C 环境温度下,束容量为 23.1 × 12=277.2 安培。每条 12 号线在海平面、25 °C 环境温度下可承载 29.2 安培或在 20,000 英尺和 60 °C 环境温度下承载 23.1 安培。
第 6 步—确定束中每根导线和束的实际电路电流。如果超出步骤 5 中计算的值,请选择下一个更大尺寸的电线并重复计算。
允许电压降
当发电机承载额定电流或电池以 5 分钟的速率放电时,从发电电源或电池到总线的主电源线上的电压降不应超过调节电压的 2%。图 10 中显示的表格定义了总线和利用设备接地之间负载电路中的最大可接受电压降。
图 10. 表格(母线与利用设备接地之间的允许电压降)
通过飞机结构的电流返回路径的电阻通常被认为可以忽略不计。然而,这是基于这样的假设,即已提供与结构的充分结合或特殊的电流返回路径,该路径能够以可忽略的电压降承载所需的电流。要确定电路电阻,请检查电路两端的电压降。如果电压降没有超过飞机或产品制造商规定的限制,则可以认为电路的电阻值是令人满意的。检查电路时,输入电压应保持在一个恒定值。图 11 和 12 显示了可用于确定电线电阻的公式和一些典型示例。图 11. 确定所需的镀锡铜线尺寸并检查电压降。
图 12. 确定最大镀锡铜线长度并检查电压降。
以下公式可用于检查电压降。可以在图 11 和 12 中找到导线尺寸的电阻/英尺。
计算电压降(VD)=电阻/英尺×长度×电流
电线图说明
要选择正确尺寸的电线,必须满足两个主要要求:
导线尺寸应足以防止在所需距离上承载所需电流时出现过大的电压降。【图10】
尺寸应足以防止承载所需电流的导线过热。(有关计算载流能力方法,请参阅最高工作温度。)
为了满足使用图 2 选择正确电线尺寸的两个要求,必须了解以下内容:
1.以英尺为单位的电线长度。
2.要承载的电流的安培数。
3.允许的允许电压降。
4.所需的连续或间歇电流。
5.估计或测量的导体温度。
6.电线是否安装在导管和/或束中?
7.电线是否要作为单根电线安装在自由空气中?
示例 A。
使用以下已知信息查找图 2 中的电线尺寸:
走线长 50 英尺,包括地线。
当前负载为 20 安培。
从总线到设备的电压源为 28 伏。
电路连续运行。
估计导体温度为 20 °C 或更低。图表左侧的刻度代表以英尺为单位的最大导线长度,以防止指定电压源系统(例如,14V、28V、115V、200V)出现过度压降。该电压在刻度顶部标识,在底部标识连续运行的相应电压降限制。图表顶部的刻度(斜线)代表安培。图表底部的刻度代表线规。
第 1 步—从左侧比例尺中,找到 28V 源列下方 50 英尺处的导线长度。
步骤 2 — 沿着相应的水平线向右移动,直到它与 20 安培负载的斜线相交。
第 3 步——此时,垂直下降到图表底部。该值介于 No. 8 和 No. 10 之间。选择右侧下一个较大尺寸的电线,在本例中为 No. 8。这是可以使用的最小尺寸电线,不会超过底部表示的电压降限制左边的刻度。此示例绘制在图 2 中的线图上。使用图 2(顶部)表示连续流,使用图 2(底部)表示间歇流。
示例 B。
使用以下已知信息查找图 2 中的电线尺寸:
走线长 200 英尺,包括地线。
当前负载为 10 安培。
从总线到设备的电压源为 115 伏。
该电路具有间歇性操作。
第 1 步—从左侧比例尺中,找到 115V 源列下 200 英尺的电线长度。
步骤 2 — 沿着相应的水平线向右移动,直到它与 10 安培负载的斜线相交。
第 3 步——此时,垂直下降到图表底部。该值介于 No. 16 和 No. 14 之间。选择右侧下一个较大尺寸的电线 - 在本例中为 No. 14。这是在不超过底部表示的电压降限制的情况下可以使用的最小尺寸电线左边的刻度。
产品分类: 铝合金软导体 (五类)、铝合金实心导体 (一类)、 铝合金电缆/线束、铝合金线杆、铝加工熔铸装备、
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