淺析航空電線電纜載流量計(jì)算

王蘭，李仁鵬

（中航通飛研究院有限公司，廣東珠?！?19400）

淺析航空電線電纜載流量計(jì)算

王蘭，李仁鵬

（中航通飛研究院有限公司，廣東珠海519400）

選用合適類型且線規(guī)大小合適的電線電纜對(duì)飛機(jī)的使用壽命等性能有很大的影響。在確定飛機(jī)具體的電線電纜類型后，根據(jù)具體用電設(shè)備的使用環(huán)境和性能等要求，計(jì)算并選擇線規(guī)大小合適的電線電纜，不僅可以合理地減輕飛機(jī)重量，同時(shí)有利于飛機(jī)安全及延長(zhǎng)使用壽命。以航空實(shí)際應(yīng)用為例，簡(jiǎn)單介紹航空電線電纜載流量的計(jì)算方法。

電線；電纜；載流量

0引言

國(guó)內(nèi)電線電纜制造商，參照SAE AS22759和ANSI/NEMA WC 27500-2012的標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)和制造，產(chǎn)品的牌號(hào)根據(jù)各廠商自身的特點(diǎn)各不相同。文中計(jì)算得出的允許載流量的最大工作頻率為800Hz，在800Hz以上時(shí)必須將交流產(chǎn)生的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)考慮在內(nèi)。

1　　術(shù)語(yǔ)和定義

單根載流量定義：?jiǎn)胃娋€在其最高長(zhǎng)期允許工作溫度下所能承載的連續(xù)電流值稱為單根載流量。

成束載流量定義：線束中最熱電線的溫度達(dá)到其最高長(zhǎng)期允許工作溫度時(shí)，線束所能承載的連續(xù)電流值稱為成束載流量。

線束負(fù)荷率定義：線束中所有通電電線的電流之和與束內(nèi)全部電線成束載流量總和的比值 （百分?jǐn)?shù)）稱為線束負(fù)荷率。

成束修正系數(shù)定義：電線的成束載流量與單根載流量的比值稱為成束修正系數(shù)。

高度修正系數(shù)定義：電線在某一高度的單根載流量（或成束載流量）與在海平面的單根載流量（或成束載流量）的比值稱為高度修正系數(shù)。

2電線電纜載流量的計(jì)算

允許載流量，又稱安全載流量或允許電流。它是指在規(guī)定條件下，電線電纜能夠連續(xù)承載而不致使其穩(wěn)定溫度超過(guò)規(guī)定值的最大電流。所謂規(guī)定條件，也就是指導(dǎo)體與絕緣材料類型、環(huán)境溫度、敷設(shè)方式及電線電纜截面積等。由此看得出，允許載流量就是在某一條件下不使電線電纜發(fā)熱超過(guò)長(zhǎng)期工作最高允許溫度的最大電流。也可看得出，電線電纜允許載流量是一個(gè)由許多因素決定的值，且隨影響因素改變而改變，因此需要各種修正系數(shù)來(lái)進(jìn)行修正。

2.1一般條件下單根電線的載流量

從圖1中查出單根電線在允許的環(huán)境溫升下額定電流，并乘上高度修正系數(shù)即為單根電線的載流量。

2.2一般條件下成束電線的載流量

式中：

I——一般條件下的銅線的載流量(適用于各個(gè)線規(guī)號(hào))，A；

Id——單根銅線的載流量（不一定是70℃），A；

Ksh——成束電線修正系數(shù)；

Kg——高度修正系數(shù)；

n——線束中導(dǎo)線總根數(shù)；

β——選用的線束負(fù)荷率。Iz——線束允許總電流；

Isize1——線束中線規(guī)號(hào)為size1的載流量；

計(jì)算步驟：

①計(jì)算出指定線規(guī)號(hào)的電線(最高長(zhǎng)期允許)溫升△T，并通過(guò)圖1找出對(duì)應(yīng)的電流值Id。

式中：

Tmax——電線最高長(zhǎng)時(shí)允許工作溫度，℃；

T0——線束環(huán)境溫度，℃；

△T——電線最高長(zhǎng)期允許溫升，℃；

②通過(guò)圖2、圖3，查出相對(duì)應(yīng)的Ksh、Kg數(shù)值。

③將Id、Ksh、Kg、n、β代入式（1）得出某線規(guī)號(hào)一般條件下的成束電線的載流量。

④根據(jù)線束里面的不同線徑號(hào)，重復(fù)步驟①至③計(jì)算出不同線徑號(hào)的成束載流量。

⑤將④中所計(jì)算出來(lái)的各個(gè)線規(guī)號(hào)的成束載流量代入式（2）從而得出線束允許總電流。

3　　應(yīng)用計(jì)算示例

假如有一束導(dǎo)線由10根AWG20和25根AWG22組成，最高工作溫度200℃。線束安裝在環(huán)境溫度為60℃的區(qū)域，飛行高度為60000英尺，線束負(fù)荷率不超過(guò)20%，求每根電線的額定電流和整根線束容許的總電流。

（1）求導(dǎo)線最高允許工作溫升ΔT和單根載流量Id。

式中：

Tmax——電線最高長(zhǎng)期工作允許溫度，℃；

To——電線線束安裝區(qū)域環(huán)境溫度，℃；

從圖1中查出單根AWG22、AWG20電線在140℃環(huán)境溫度下額定電流為16.2A、21.4A。

（2）成束修正系數(shù)Ksh。

此線束共35根，線束負(fù)荷率不超過(guò)20%。從圖2中查出所對(duì)應(yīng)的成束修正系數(shù)為0.52，每根電線容許的電流為16.2×0. 52=8.4A、21.4×0.52=11.2A。

（3）高度修正系數(shù)Kg。

圖1單根導(dǎo)線的溫升-載流量曲線（海平面）

圖2成束修正曲線

圖3高度修正系數(shù)

從圖3中查出電線在高度為60000英尺時(shí)的修正系數(shù)為0.791，每根電線額定電流為8.4×0.791= 6.6A、11.2×0.791=8.8A。

（4）整根線束不超過(guò)20%負(fù)載率時(shí)容許的總電流

25×6.6×0.2+10×8.8×0.2=50.6A。

（5）結(jié)論。

通過(guò)上述計(jì)算，單根AWG20電線通過(guò)的電流不應(yīng)超過(guò)8.8A，單根AWG22電線通過(guò)的電流不應(yīng)超過(guò)6.6A，整根線束通過(guò)的總電流不應(yīng)超過(guò)50.6A。

4總結(jié)

文中所述計(jì)算方法，可以簡(jiǎn)單快速地根據(jù)電線電纜的安裝使用環(huán)境，計(jì)算出其在預(yù)定的工作環(huán)境中載流量的大小。通過(guò)與相關(guān)設(shè)備正常工作電流的比較，驗(yàn)證所選電線電纜是否合適。

［1］SAE AS50881E,航空器布線[S].

［2］HB 5795-82,航空導(dǎo)線載流量[S].

［3］SAE AS22759,汽車工程協(xié)會(huì) 聚氟絕緣的銅或銅合金電線[S].

［4］NEMAWC 27500-2012,國(guó)家電氣制造協(xié)會(huì)宇航和工業(yè)電纜標(biāo)準(zhǔn)[S].

王蘭（1981-），女，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)轱w機(jī)電源照明的研究、設(shè)計(jì)、改進(jìn)；李仁鵬（1982-），男，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)橥ㄓ蔑w機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。