電線過流或者超功率工作，會發生什麼？

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比如說一種線材最大只能過10A電流，實際工作時流過20A電流，會發生什麼？

有點老的一個問題，但有點意思。

題主問：電線過流或者超功率工作，會發生什麼？比如說一種線材最大只能過10A電流，實際工作時流過20A電流，會發生什麼？

我們不妨大略地了解與主題也即導線截面選擇的若干分支問題。

1：如何計算額定電流 $I_{N}$ ？

對於三相用電設備，我們有：

$I_{N}=frac{P_{N} }{sqrt{3} U_{N} cos phi _{N} } =frac{S_{N} }{sqrt{3}U_{N} }$

對於單相用電設備，我們有：

$I_{N}=frac{P_{N} }{U_{N} cos phi _{N} }=frac{S_{N} }{U_{N} }$

這裡的 $P_{N}$ 是電器的功率， $U_{N}$ 是額定電壓， $S_{N}$ 是視在功率， $cos phi _{N}$ 是功率因數。

知道了額定電流，就能按導線載流量來選擇導線截面了。

2：按導線的安全載流量來選擇導線的方法

設導線的安全載流量是 $I_{X}$ ，則有：

$I_{JS} leq KI_{X}$

這裡的 $I_{JS}$ 是計算電流，K是導線載流量的修正係數。

所謂計算電流，指的就是根據電器的功率推算出來的線路電流。

下圖是《電線電纜手冊》中有關K值的截圖：

設題主的環境溫度是25度，導線的工作溫度已經達到50度，查表後，我們發現K值等於1.00。若某導線的安全載流量恰好是10A，則導線在上述條件下允許通過的電流（計算電流）也剛好等於10A。

超過10A會怎樣？當然就是導線的絕緣破壞，甚至燒毀咯。

按題主的意思，他期望該導線允許流過20A的電流。我們由上式可以推得，此導線的K值應當大於或者等於2.0。

查表後，我們發現根本就不可能。例如環境溫度為零下5度時，而導線溫度仍舊是50度，則K值為1.48。代入公式求導線的最大載流量是：

$I_{JS} = KI_{X} =1.48 imes 10=14.8A$

也即，這條導線最大允許通過14.8A的電流。顯見，這個值是小於20A的。

注意，若線路中只有一台用電設備，則它的額定電流就是計算電流。

3：如果是鋁芯線又會如何？

我們知道，銅芯線的載流量比鋁芯線要大1.33倍，即：

$I_{CU} =1.33I_{AL}$

這裡的 $I_{CU}$ 是銅芯線載流量， $I_{AL}$ 是鋁芯線的載流量。

如果題主的問題中還穿插著銅芯和鋁芯的問題，則可用上式轉換。

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今天是國慶休息，有點時間。我來把題主的問題往深處探討一下。

從表格中，我們看到K對導線的載流量影響很大。並且，隨著環境溫度升高，K值不斷地降低。這裡面有什麼道理嗎？

我們取一根導線，它的外表面是會散熱的，這種散熱一般是靠熱對流和熱輻射，熱傳導比較少。

牛頓對類似的散熱過程，總結了一個方程，就是：

$P_{2} =K_{T} A au =K_{T}pi DL au$

這裡的P2是散熱功率，Kt是綜合散熱係數，A是導線的表面積（不包含左右兩個端面），D是導線直徑，L是導線長度， $au$ 是溫升，也即環境溫度與導線表面溫度之差。

導線內部有導體材料。當電流流過它時，它會產生熱量，就是：

$P_{1} =I^{2} ho _{0} (1+alpha heta )frac{L}{S} =I^{2} ho _{0} (1+alpha heta )frac{4L}{pi D^{2} }$

注意到以上這兩個D其實是不一樣的，前一個D中既有芯線的直徑，也有外包塑料絕緣層的厚度，只不過絕緣層厚度很薄而已。

我們姑且忽略絕緣層。因為發熱等於散熱，於是有：

$K_{T}pi DL au =I^{2} ho _{0} (1+alpha heta )frac{4L}{pi D^{2} }$

進一步推得：

$I=sqrt{frac{K_{T}pi DL au}{ ho _{0} (1+alpha heta )frac{4L}{pi D^{2} } } } =frac{pi D}{2} sqrt{frac{K_{T} D au}{ ho _{0} (1+alpha heta ) } }$

這下我們看得就很清楚了，原來電流與環境溫度 $heta$ 按負分數指數的規律變化，因此K值隨著溫度的升高呈現單調的遞減；同時，電流與溫升按1/2方冪變化。

另外，綜合散熱係數也會對電流值產生一定的影響。原因很簡單，我們把塑料絕緣皮給忽略了。若加上塑料皮，它也是溫度的函數，故而對導線散熱產生一定的影響。

另外注意到，從導線幾何尺寸看，導線載流量的大小與導線長短無關，只與導線直徑和材料有關。

可見，係數K，它的物理意義還是有點內容的。

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這個帖子已經久遠了，題主不會來理睬這個帖子。但我還是出一道題吧，看看知友們如何回答：

試問：當導線流過短路電流時，假定短路電流的計算值是Ik，用什麼辦法來確定導線能夠承受短路電流的衝擊？另外，導線承受短路電流的能力與執行開斷任務的電器有何關係？只是簡單地開斷線路就行了嗎？

答：

當發生短路時，短路電流會流過導線。由於線路保護電器會保護跳閘，因此短路電流對導線的衝擊很短暫。又因為導線是軟性的，它天然對短路電流的電動力有很好的適應能力。所以，短路電流對導線的衝擊以熱衝擊為主。

我們來看P2的表達式，它代表著散熱。由於短路電流作用時間短，熱量根本就來不及散發，短路電流的發熱其實是絕熱過程。因此，導線中短路電流熱衝擊的散熱過程功率P2幾乎失效。

再看P1，我們將P1改寫後乘以時間t，得到電功：

$W=P_{1} t=RI^{2} tRightarrow frac{W}{R} =I^{2} t$

在這個式子里，W/R叫做系統參量，它是系統的特性；最右邊的 $I^{2} t$ 是強度參量與時間的成績，它體現了發熱和電動力。 $I^{2} t$ 又叫做允通能量。

對於導線來說，它的截麵條件必須滿足短路電流的熱衝擊作用。

我們來看下式：

$Sgeq I_{K} frac{sqrt{t} }{C}$

式中，S是導線截面積，t是過電流保護元件的開斷時間，C是係數， $I_{K}$ 是短路電流的穩態值。

上式可以寫成： $(SC)^{2} geq I_{K}^{2} t$

這下，我們就能看出它與允通能量的關係了。

具體計算時，短路電流採用計算值，t為保護電器的動作時間，例如斷路器的開斷時間，一般取為20毫秒。

您猜對了嗎？

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有知友評論說：如果把導線降溫，一直降到出現超導態，不就可以通過大電流了嗎？

答案是否定的。

且不說在工程上不可能對普通的導線實施如此深冷的降溫，就算可行，當溫度下降到一定程度後（例如零下20度），導線的塑料絕緣外皮會逐漸發硬開裂，絕緣能力會大幅度降低。事實上，這是我國東北地區冬季里很常見的故障。

首先說一下，導線的通流能力是有散熱條件作為前提的，一條導線並不存在一個非常明確的最大電流。

特定條件下，受溫升的限制（溫升影響安全和壽命），即有了電流的限制。

同時，還有另一個限制就是導線的壓降。尤其是線路電壓比較低、電流比較大時。比如通訊機房的48V供電，電源與負載可能在同一個機房，也可能在不同機房，甚至可能在一棟樓的不同層。如果只考慮溫升的話，安全方面是沒問題的，但是有時候會導致負載端電壓過低。所以會有相關規範要求，無論多長的線，配電線路總壓降不超過某個值。

所以，當電流超過限值時的後果，一是超溫，雖然不一定有安全問題比如火災隱患，但是一定會影響壽命；二是可能導致線損過大，壓降太高影響負載端供電電壓，導線上損耗太大也不一定經濟。

如果沒有過載保護器，導線會發熱、氧化、燒蝕。

簡單理解就是每通過一點電流，導體都會發熱一點，而通常導線散熱量大於發熱量，所以不會出什麼異樣；而電流成倍增加，導線發熱量大於散熱量，導線溫度攀升，觸點位置或導線有內傷處急劇升溫，造成融化或氧化，內阻急劇增加，最終損壞外皮，觸發電路漏電保護或者乾脆熔斷。

如果你的保險絲足夠（不夠保險就燒掉了），並且用電器電流正常（太大電器就掛了），電纜接頭會發燙，恩。。越來越燙，然後外層的線皮會軟化，最終會燒起來或者因接地跳上級開關就看臉了

前不久在一個網站看到的ABS故障分析，也許可以回答題主的問題。

對於商用車而言，ABS電磁閥工作的時候用電功率很高，按照ISO 7638要求需要用4mm^2以上的銅線供電，細線傳輸信號。然而事實上地線幾根可以混用實現效果，於是就出現了這家製造商用三根線代替五根線的偷工減料行為。結果就是在使用過程中，因為電流過大，電線溫度過高發生氧化，本該紫紅色的銅線被燒成了黑色。