Warum ist die Nennstromstärke für mehradrige Kabel niedriger als für einadrige Kabel mit demselben Querschnitt?

Gemäß dieser Ressource ist ein einadriges Kupferkabel mit 10 AWG (5,3 mm2) für bis zu 52 Ampere ausgelegt, während Kabel mit demselben Querschnitt von 43 Adern und mehr nur für bis zu 15 Ampere ausgelegt sind.

Warum das? Warum machen es mehrere Kerne gefährlicher, denselben Strom zu führen?

current cables conductivity

— Greendrake
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Die Wärmeabfuhr ist beim Multi-Core geringer.

— analogsystemsrf

@analogsystemsrf Das wäre sinnvoll, wenn die Adern einzeln isoliert wären. Aber normalerweise sind sie nur blanke Metalldrähte, die miteinander in Kontakt stehen.

— Greendrake

Sehen Sie, ob dies helfen kann: Circle Packing

— Vladimir Cravero

@Greendrake: Wir empfehlen, dass Sie ein oder zwei Tage warten, bevor Sie akzeptieren, damit Sie der ganzen Menschheit die Möglichkeit geben, Ihre Frage zu beantworten. Es werden andere Antworten angeregt, die Ihnen möglicherweise andere Einblicke in Ihre Frage geben. Sie können das akzeptieren und wieder akzeptieren, wenn Sie möchten.

— Transistor

Antworten:

Es ist wichtig, zwischen zwei verschiedenen Konzepten zu unterscheiden:

Einadrige versus mehradrige Kabel.
Massivleiter vs. Litzenleiter.

Ein einadriges Kabel enthält einen elektrischen Leiter, der entweder massiv oder verseilt sein kann . Das Bild unten zeigt einen verseilten Leiter. Litzenleiter sind die Norm für alle anständig großen Kabel, da sich feste Leiter nur sehr schwer von der Trommel abrollen lassen und im Betrieb weder Biegen noch Vibrationen standhalten.

Ein mehradriges Kabel enthält mehrere elektrische Leiter. Die Adern sind elektrisch voneinander isoliert. Die Kerne selbst können massiv oder verseilt sein. Das Bild unten zeigt ein mehradriges Kabel mit drei Adern (zwei Stromkabel und eine Erdung). Auch diese Kerne sind verseilt.

Als letztes Beispiel kann ein mehradriges Kabel viele Adern haben - ich habe persönlich ein mehradriges Steuerkabel mit 20 Adern (plus Erde) installiert, ähnlich dem unten gezeigten. Die typische Querschnittsfläche beträgt 2,5 mm² pro Kern und besteht aus 7 Litzen mit einem Durchmesser von jeweils 0,67 mm. Dies ist vergleichbar mit "43 oder mehr Kerne" in der Tabelle, mit der Sie verknüpft sind.

Die Tabelle, auf die Sie verlinkt haben, bezieht sich auf die Nennwerte für einadrige und mehradrige Kabel.

In diesem Fall wäre die Herabsetzung der Leistung bei mehradrigen Kabeln darauf zurückzuführen, dass die isolierten Adern in der Mitte des Kabels die Wärme nicht so leicht ableiten können wie die isolierten Adern an der Außenseite des Kabels.

— Li-aung Yip
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Wollen Sie damit sagen, dass die Luftspalte in einadrigen Litzenkabeln diese nicht tatsächlich verringern, und ich kann mit Sicherheit von 52 A für einadrige 10AWG-Kabel mit mehr als 43 Adern ausgehen?

— Greendrake

@ Greendrake: Befolgen Sie die goldene Regel; Angaben des Herstellers beachten. Bei den Angaben des Herstellers wird eine etwaige Herabstufung aufgrund einer Verseilung des Leiters berücksichtigt. Beachten Sie auch, dass die Nennleistung der Kabel von der Installationsumgebung abhängt. Ein Kabel mit 53 A im Freien ist nicht unbedingt für 53 A geeignet, wenn es in einem Gehäuse installiert wird.

— Li-aung Yip

Die Begrenzung der von einem Draht getragenen Strommenge beruht auf seiner Fähigkeit, Wärme aus den stromführenden Bereichen abzuführen.

Bei einem einadrigen Draht wird der Draht durch den durch ihn fließenden Strom erwärmt. Diese Wärme wird durch festes Kupfer an die Außenseite des Drahtes abgegeben.

In einem zentralen Strang eines mehrsträngigen Drahtes muss die Wärme durch den Kontaktbereich zwischen den Strängen oder die Luftzwischenräume zwischen den Strängen gehen, um aus dem Draht herauszukommen.

Ein größerer Effekt tritt bei einem gebündelten mehradrigen Kabel auf. Die elektrische Isolation zwischen den Drähten erhöht die Wärmeisolation, und das Verhältnis der Erwärmung zur Gesamtoberfläche erhöht sich, wodurch die Temperatur erhöht wird.

Wenn man sich den Blick Kreis Verp Link von Vladimir Cravero vorgeschlagen werden Sie feststellen , dass das Verhältnis zwischen der Anzahl der Kerne somit Wirkung und Umfang des umschließenden Kreises Erwärmung daher Ableitung etwa das Derating - Verhältnis in der Tabelle angegebene Wärme hat.

— RoyC
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Sinnvoll, obwohl dies nicht angibt, ob die Luftspalte die Wärmeabfuhr so stark beeinträchtigen, dass die Ampere-Rate von 52 auf 15 sinkt, ODER ob die Rate nur für mehradrige (einzeln isolierte Litzen) und nicht für mehradrige Litzen gilt.

— Greendrake

Sie sind ganz richtig. Ich vermute, dass sich die Tabelle auf gebündelte mehradrige Kabel bezieht. In diesem Fall gilt der gleiche Effekt, wenn die elektrische Isolierung auch zur thermischen Isolierung beiträgt. Bearbeiten meiner Antwort, um dies zu beheben.

— RoyC

@ Greendrake Ich kann absolut glauben, dass viele Stränge die Wärmeabfuhr vom Mittelstrang beeinflussen können. Denken Sie daran, dass Hausisolatoren hauptsächlich Luft verwenden, die in einem anderen Material eingeschlossen ist. Ich denke auch, dass die Wärmeabfuhr vom Zentrum wichtig ist. Bei 50 A leitet 1 m Kupfer 10 AWG etwa 10 W Wärme ab. Die Sache ist, obwohl Kupfer mit 300 ° C (550 + ° F) einer hohen Temperatur in der Mitte standhalten kann, ist der Kupferwiderstand bereits verdoppelt, was wiederum die Wärme verdoppelt.

— ElderBug