Мощность — это обозначение мощности в амперах , определенное Национальными электротехническими нормами и правилами некоторых стран Северной Америки. Допустимая токовая нагрузка определяется как максимальный ток в амперах, который проводник может непрерывно пропускать в условиях использования, не превышая его температурного номинала. [1] Также называется допустимой токовой нагрузкой. [2]
По данным Международной электротехнической комиссии , допустимая токовая нагрузка ( амперная способность , США) — это «максимальное значение электрического тока, которое может непрерывно передаваться по проводнику, устройству или аппарату при определенных условиях без превышения его установившейся температуры указанное значение». [3]
Токовая нагрузка проводника зависит от его способности рассеивать тепло без повреждения проводника или его изоляции. Это зависит от номинальной температуры изоляции , электрического сопротивления материала проводника, температуры окружающей среды и способности изолированного проводника рассеивать тепло в окружающую среду.
Все обычные электрические проводники обладают некоторым сопротивлением потоку электричества. Электрический ток, протекающий через них, вызывает падение напряжения и рассеивание мощности, что приводит к нагреванию проводников. Медь или алюминий могут проводить большой ток без повреждений, но задолго до повреждения проводника изоляция, как правило, повреждается из-за возникающего тепла .
Допустимая токовая нагрузка проводника зависит от физических и электрических свойств материала и конструкции проводника, а также его изоляции , температуры окружающей среды и условий окружающей среды, прилегающих к проводнику. Большая общая площадь поверхности может хорошо рассеивать тепло, если окружающая среда может поглощать тепло.
Для электрических кабелей действуют различные условия, и в правилах монтажа обычно указывается, что номинал каждого проводника кабеля определяется наиболее тяжелыми условиями на протяжении всей трассы. Кабели, проложенные во влажных или замасленных местах, могут выдерживать более низкую температурную нагрузку, чем при сухой прокладке. Снижение номинальных характеристик необходимо для нескольких кабелей, находящихся рядом. Когда несколько кабелей находятся рядом, каждый из них выделяет тепло другим и уменьшает количество внешнего охлаждения, влияющего на отдельные жилы кабеля. Общая токовая нагрузка изолированных жил кабеля в пучке из более чем трех кабелей также должна быть снижена, как в кабельном канале , так и в кабеле. Обычно коэффициент снижения номинальных характеристик указывается в национальных правилах электромонтажа.
В зависимости от типа изоляционного материала общие максимально допустимые температуры на поверхности проводника составляют 60, 75 и 90 °C, часто при температуре окружающего воздуха 30 °C. В США допускается температура 105 °C при температуре окружающей среды 40 °C для силовых кабелей большей мощности, особенно для тех, которые работают при напряжении более 2 кВ. Аналогичным образом, специальная изоляция рассчитана на температуру 150, 200 или 250 °C.
Допустимый ток в проводнике обычно необходимо уменьшать (уменьшать номинальные параметры), когда проводники собраны в группу или в кабель, заключены в кабелепровод или в кожух, ограничивающий рассеивание тепла. например, в Национальном электротехническом кодексе США , таблица 310.15(B)(16), указано, что до трех медных проводов 8 AWG , имеющих общий изоляционный материал (THWN) в кабельных каналах, кабелях или в грунте, имеют токовую нагрузку 50 А , когда температура окружающего воздуха 30 °C, температура поверхности проводника допускается 75 °C. Один изолированный проводник на открытом воздухе имеет номинал 70 А.
Номинальная токовая нагрузка обычно рассчитана на постоянный ток, и в большинстве кабельных систем короткие периоды перегрузки по току случаются без вреда. Правила электротехнических норм дадут номиналы для проводки, в которой присутствуют кратковременные нагрузки, например, в подъемном двигателе. Для таких систем, как подземные кабели электропередачи, оценка кратковременной перегрузочной способности кабельной системы требует детального анализа тепловой среды кабеля и оценки коммерческой ценности потерянного срока службы из-за чрезмерного повышения температуры.
При проектировании электрической системы обычно учитывается допустимая нагрузка по току всех проводников системы.
Некоторые устройства ограничены номинальной мощностью , и когда эта номинальная мощность оказывается ниже предела тока , нет необходимости знать предел тока для проектирования системы. Типичным примером этого являются держатели лампочек .
Для электронных компонентов (таких как транзисторы , стабилизаторы напряжения и т.п.) термин « номинальный ток» используется чаще, чем термин «амперная способность», но соображения в целом аналогичны. Однако для полупроводниковых приборов устойчивость к кратковременной перегрузке по току близка к нулю, поскольку их теплоемкость чрезвычайно мала.