电线线径、电机功率与电流的关系
在电气工程及日常用电环境中，电线的选择至关重要。合适的电线不仅能确保电路的稳定运行，还能有效避免因电线过载引发的安全事故。探讨电线线径与载流量的计算方法，结合实际案例，帮助您在电气设计、安装和维护过程中做出更科学、更安全的选择。
一、电线线径与载流量的基础知识
（一）电线线径的定义
电线的线径通常指的是电线的横截面积，单位为平方毫米（mm²）。线径是衡量电线能够承载电流能力的重要参数。线径越大，电线的电阻越小，能够承载的电流就越大。例如，常见的电线规格有1.5平方毫米、2.5平方毫米、4平方毫米、6平方毫米等。
（二）载流量的定义
载流量是指在一定条件下，电线能够安全承载的最大电流值，单位为安培（A）。载流量的大小取决于电线的材质、线径、敷设方式、环境温度等多种因素。如果电流超过电线的载流量，电线会因过热而损坏绝缘层，甚至引发火灾。
（三）电线材质的影响
常见电线的材质主要有铜和铝两种。铜的导电性能优于铝，因此铜芯电线的载流量通常高于铝芯电线。例如，同样为2.5平方毫米的电线，铜芯线的载流量约为30安培，而铝芯线的载流量仅为16-20安培。
二、电线载流量的影响因素
（一）导线材料
铜的导电性能优于铝，因此铜芯电线的载流量通常高于铝芯电线。铜的电阻率较低，能够更有效地传导电流，减少能量损耗。
（二）环境温度
环境温度越高，电线的载流量越低。因为高温会加速电线的发热，降低其绝缘性能。例如，在高温环境中，电线的载流量可能会降低10%-20%。
（三）敷设方式
电线的敷设方式（如明敷、暗敷、穿管敷设等）也会影响其载流量。穿管敷设的电线散热条件相对较差，因此其载流量会比明敷时低。例如，穿管敷设的电线载流量可能会降低15%-25%。
（四）电压等级
电压越高，电线的载流量也会相应提高。例如，在380伏的三相系统中，电线的载流量会比在220伏的单相系统中更高。这是因为高电压下，电流的传输效率更高，电线的发热相对较少。
三、电线载流量
IEC 60364-5-523标准中有详细的，铜芯电线电缆载流量标准，以下为节选
| 参考敷设方式 | 具有相同载流量的其它敷设方式 | 表号及栏号 | |||||||
| PVC绝缘 | XLPE/EPR绝缘 | 成组降低系数 | |||||||
| 单回路额定值 | 环境温度系数 | 单回路额定值 | 环境温度系数 | ||||||
| 两芯 | 三芯 | 两芯 | 三芯 | ||||||
|
绝缘导线穿管敷设在绝缘墙内 |
A | —多芯电缆直敷在绝缘墙内 —绝缘导线穿管敷设在封闭地沟内 —多芯电缆穿管敷设在绝缘墙内 |
52-C1 A栏 | 52-C3 A栏 | 52-D1 | 52-C2 A栏 | 52-C4 A栏 | 52-D1 | 52-E1 |
|
绝缘导线穿管敷设在墙上 |
B | —绝缘导线敷设在墙上槽盒内 —绝缘导线穿管敷设在通风的楼板地沟内 绝缘导线、单芯或多芯电缆穿管或穿导管敷设在砌体内 |
52-C1 B栏 | 52-C3 B栏 | 52-D1 | 52-C2 B栏 | 52-C4 B栏 | 52-D1 | 52-E1 |
|
多芯电缆敷设在墙上 |
C | 单芯电缆敷设在墙、楼板或天花板上 —多芯电缆直敷在砌体内 —多芯电缆敷设楼板上 —单芯电缆或多芯电缆敷设在开启或通风的地沟内 —多芯电缆在槽盒内或穿管敷设在空气中或触及砌体敷设[数值乘以0.8(注1)] |
52-C1 C栏 | 52-C3 C栏 | 52-D1 | 52-C2 C栏 | 52-C4 C栏 | 52-D1 | 52-E1 |
|
多芯电缆敷设在地中导管内 |
D | —单芯电缆敷设在地中导管内 —单芯或多芯电缆直埋在地中(注2) |
52-C1 D栏 | 52-C3 D栏 | 52-D2 | 52-C2 D栏 | 52-C4 D栏 | 52-D2 | 52-E2及52-E3 |
方式A
1.电缆穿管敷设在绝缘墙内：
该墙由防风雨的外强皮、保温层和具有10W/m2K传热系数的木料或类似木料
的内墙皮组成。线管靠近内墙皮固定，但不一定触及。设想电缆的热量只通过内墙皮逸散。线管可以是金属的或是塑料的。
2.电缆直敷在绝缘墙内：
与项1相似，只是以多芯电缆代替线管。
方式B
3.线管敷设在墙面上：
固定线管，使线管与墙面之间的空隙小于线管直径的0.3倍。
方式C
4.电缆敷设在墙面上：
电缆的固定使电缆与墙面之间的空隙小于电缆直径的0.3倍。
5.电缆敷设在楼板或天花板面上：
与项4相似。电缆敷设在天花板上的额定值略小于（见表52-E1）敷设在墙上或楼板上的数值。
方式D
6.电缆直埋在地中：
电缆触及土壤敷设。表列载流量是指土壤热阻率为2.5K·m/W和埋深为0.7m。
7.电缆敷设在导管内：
电缆穿在与土壤直接接触的非金属导管内。表列载流量对应于土壤热阻率
为2.5K·m/W和埋深为0.7m。对于多芯电缆，如果电缆穿在金属管内，也可以使用这些额定值。
表52-C1按表52-B1中敷设方式的载流量（A）
按表52-B1中敷设方式的载流量（A）PVC绝缘/两根有载导体/铜
导体温度：70℃/环境温度：在空气中30℃,在地中20℃
| 导体标称截面积（mm2） | 表52-B1的敷设方式 | |||
| A | B | C | D | |
| 铜 | ||||
| 1.0 | 11 | 13.5 | 15 | 17.5 |
| 1.5 | 14.5 | 17.5 | 19.5 | 22 |
| 2.5 | 19.5 | 24 | 26 | 29 |
| 4 | 26 | 32 | 35 | 38 |
| 6 | 34 | 41 | 46 | 47 |
| 10 | 46 | 57 | 63 | 63 |
| 16 | 61 | 76 | 85 | 81 |
| 25 | 80 | 101 | 112 | 104 |
| 35 | 99 | 125 | 138 | 125 |
| 50 | 119 | 151 | 168 | 148 |
| 70 | 151 | 192 | 213 | 183 |
| 95 | 182 | 232 | 258 | 216 |
| 120 | 210 | 269 | 299 | 246 |
| 150 | 240 | - | 344 | 278 |
| 185 | 273 | - | 392 | 312 |
| 240 | 320 | - | 461 | 360 |
| 300 | 367 | - | 530 | 407 |
表52-C2按表52-B1中敷设方式的载流量（A）
按表52-B1中敷设方式的载流量（A）XLPE或EPR绝缘/两根有载导体/铜
导体温度：90℃/环境温度：在空气中30℃,在地中20℃
| 导体标称截面积（mm2） | 表52-B1的敷设方式 | |||
| A | B | C | D | |
| 铜 | ||||
| 1.0 | 15 | 18 | 19 | 21 |
| 1.5 | 19 | 23 | 24 | 26 |
| 2.5 | 26 | 31 | 33 | 34 |
| 4 | 35 | 42 | 45 | 44 |
| 6 | 45 | 54 | 58 | 56 |
| 10 | 61 | 74 | 80 | 73 |
| 16 | 81 | 100 | 107 | 95 |
| 25 | 106 | 133 | 138 | 121 |
| 35 | 131 | 164 | 171 | 146 |
| 50 | 158 | 198 | 210 | 173 |
| 70 | 200 | 254 | 269 | 213 |
| 95 | 241 | 306 | 328 | 252 |
| 120 | 278 | 354 | 382 | 287 |
| 150 | 318 | - | 441 | 324 |
| 185 | 362 | - | 506 | 363 |
| 240 | 424 | - | 599 | 419 |
| 300 | 486 | - | 693 | 474 |
表52-C3按表52-B1中敷设方式的载流量（A）
按表52-B1中敷设方式的载流量（A）PVC绝缘/三根有载导体/铜
导体温度：70℃/环境温度：在空气中30℃,在地中20℃
| 导体标称截面积（mm2） | 表52-B1的敷设方式 | |||
| A | B | C | D | |
| 铜 | ||||
| 1 | 10.5 | 12 | 13.5 | 14.5 |
| 1.5 | 13 | 15.5 | 17.5 | 18 |
| 2.5 | 18 | 21 | 24 | 24 |
| 4 | 24 | 28 | 32 | 31 |
| 6 | 31 | 36 | 41 | 39 |
| 10 | 42 | 50 | 57 | 52 |
| 16 | 56 | 68 | 76 | 67 |
| 25 | 73 | 89 | 96 | 86 |
| 35 | 89 | 111 | 119 | 103 |
| 50 | 108 | 134 | 144 | 122 |
| 70 | 136 | 171 | 184 | 151 |
| 95 | 164 | 207 | 223 | 179 |
| 120 | 188 | 239 | 259 | 203 |
| 150 | 216 | - | 294 | 230 |
| 185 | 248 | - | 341 | 257 |
| 240 | 286 | - | 403 | 297 |
| 300 | 328 | - | 464 | 336 |
表52-C4按表52-B1中敷设方式的载流量（A）
按表52-B1中敷设方式的载流量（A）XLPE或EPR绝缘/三根有载导体/铜
导体温度：90℃/环境温度：在空气中30℃,在地中20℃
| 导体标称截面积（mm2） | 表52-B1的敷设方式 | |||
| A | B | C | D | |
| 铜 | ||||
| 1 | 13.5 | 16 | 17 | 17.5 |
| 1.5 | 17 | 20 | 22 | 22 |
| 2.5 | 23 | 27 | 30 | 29 |
| 4 | 31 | 37 | 40 | 37 |
| 6 | 40 | 48 | 52 | 46 |
| 10 | 54 | 66 | 71 | 61 |
| 16 | 73 | 89 | 96 | 79 |
| 25 | 95 | 117 | 119 | 101 |
| 35 | 117 | 144 | 147 | 122 |
| 50 | 141 | 175 | 179 | 144 |
| 70 | 179 | 222 | 229 | 178 |
| 95 | 216 | 269 | 278 | 211 |
| 120 | 249 | 312 | 322 | 240 |
| 150 | 285 | - | 371 | 271 |
| 185 | 324 | - | 424 | 304 |
| 240 | 380 | - | 500 | 351 |
| 300 | 435 | - | 576 | 396 |
表52-D1空气中环境温度不等于30℃时的校正系数
空气中环境温度不等于30℃时的校正系数适用于在空气中敷设的电缆的载流量
| 环境温度(℃) | 绝缘 | |
| PVC | XLPE或EPR | |
| 10 | 1.22 | 1.15 |
| 15 | 1.17 | 1.12 |
| 20 | 1.12 | 1.08 |
| 25 | 1.06 | 1.04 |
| 35 | 0.94 | 0.96 |
| 40 | 0.87 | 0.91 |
| 45 | 0.79 | 0.87 |
| 50 | 0.71 | 0.82 |
| 55 | 0.61 | 0.76 |
| 60 | 0.5 | 0.71 |
| 65 | - | 0.65 |
| 70 | - | 0.58 |
| 75 | - | 0.5 |
| 80 | - | 0.41 |
| 85 | - | - |
| 90 | - | - |
| 95 | - | - |
表52-D2地下环境温度不等于20℃时的校正系数
地中环境温度不等于20℃时的校正系数适用于在地中敷设的电缆的载流量
| 地中温度(℃) | 绝缘 | |
| PVC | XLPE或EPR | |
| 10 | 1.10 | 1.07 |
| 15 | 1.05 | 1.04 |
| 25 | 0.95 | 0.96 |
| 30 | 0.89 | 0.93 |
| 35 | 0.84 | 0.89 |
| 40 | 0.77 | 0.85 |
| 45 | 0.71 | 0.80 |
| 50 | 0.63 | 0.76 |
| 55 | 0.55 | 0.71 |
| 60 | 0.45 | 0.65 |
| 65 | - | 0.60 |
| 70 | - | 0.53 |
| 75 | - | 0.46 |
| 80 | - | 0.38 |
四、设备电流实用口诀与计算方法
（一）三相设备
1.口诀法
“容量除以千伏数，商乘系数点七六”。该口诀主要适用于380/220伏三相四线系统中的三相设备，用于估算每千瓦对应的电流安数。
2.计算法
在日常负载计算中，我们需考虑不同类型负载的特性。对于电阻性负载，如电灯和冰箱，我们可以直接使用P=UI的公式进行计算；而对于电感性负载，如日光灯，则需引入功率因数cosф。
I = P / (U × √3× cosΦ)
- I：电流（A）
- P：功率（W）
- U：电压（380V）
- √3：三相正弦交流电的总功率为每相之和，而线电压是相电压的根号3倍，即U线=√3*U相
- cosΦ：功率因素（一般取0.85）
每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有功（单位：瓦）及电抗性的无功（单位：乏）。功率因数是有用功与总功率间的比值。功率因数越高，有用功与总功率间的比值就越大，系统运行则更有效率。
3.方法对比
以380伏的1kW三相电机电流为例
口诀法
I = 1000 / 380 * 0.67 ≈ 1.763。
计算法
I = P / (U × √3 × cosΦ) =1000 / (380 × 1.732 × 0.85) ≈ 1.7875
保守起见每千瓦需要2安培的电流。
这个口诀可以帮助快速估算三相电机的电流需求。
（二）单相设备电流估算口诀
公式与三相设备类似，只是需要去掉√3。即 I = P / (U × cosΦ)。且单相设备多为电阻性负载，cosΦ可取为1。
- 单相220伏设备：每千瓦的电流约为4.5安培。
- 单相380伏设备：每千瓦的电流约为2.5安培。
五、实际应用中的注意事项
（一）安全系数
在实际应用中，建议选择的电线载流量应高于实际所需电流的一定比例，以确保安全。例如，如果计算出所需电流为20安培，建议选择载流量为30安培或更高的电线。这样可以为电线留出一定的安全余量，避免因电流波动或设备启动时的冲击电流导致电线过载。
（二）电压降
在长距离供电线路中，电压降是一个重要的考虑因素。如果电压降过大，会导致电器设备无法正常工作。因此，在选择电线时，需要根据线路长度和负荷情况，合理选择导线截面积，以控制电压降在允许范围内。一般来说，电压降不应超过额定电压的5%。
例：在800米外有30KW负荷，用70㎜2电缆看是否符合要求？
I=P/1.732*U*COSØ=30/1.732*0.38*0.8=56.98A
R=Ρ l/电缆截面=0.018*800/70=0.206欧
计算的电压降
△U=IR=56.98*0.206=11.72V
允许的电压降
5%U=0.05*380=19V
（三）多股线与单股线
多股线的载流量通常高于单股线，因为多股线的散热性能更好。在选择电线时，可以根据实际需求选择合适的线型。例如，在需要频繁弯曲或移动的场合，多股线更为合适。
（四）电线的敷设环境
电线的敷设环境也会影响其载流量。例如，在潮湿、高温或有腐蚀性气体的环境中，电线的绝缘性能会下降，载流量也会相应降低。在这种情况下，需要选择具有更高耐候性和绝缘性能的电线。
