와이어 단면적 설명: 공식, 계산, AWG 및 케이블 선택

전선의 단면적은 얼마입니까?

"2.5mm² 구리 도체에 적합"이라는 프로젝트 사양을 상상해 보십시오. 직경이 2.5mm라고 가정하기 쉽습니다. 그렇지 않습니다. 전선의 단면적은 도체를 깨끗하게 절단했을 때 나타나는 원형 면의 면적이며, 2.5mm²는 케이블 너비가 아닌 해당 면적을 나타냅니다. 도체 면적이 저항, 전류 전달 용량, 전압 강하 및 부하 시 케이블이 안전하게 작동하는지 여부를 결정하기 때문에 이러한 구별이 중요합니다.

이 가이드에서는 전선 단면적의 의미와 계산 방법, 케이블 선택 시 사용 방법에 대해 설명합니다.

이 값은 노출된 도체만 설명합니다. 절연체와 외장이 추가되면 전체 케이블 직경이 훨씬 커지므로 외부 케이블 크기를 사용하여 도체 면적을 식별하면 안 됩니다.

직경에서 와이어 단면적을 계산하는 방법

단선이 있고 해당 영역을 알아야 하는 경우 프로세스는 간단합니다.

1. 구리에 흠집을 내지 않고 절연체의 짧은 부분을 벗겨냅니다.
2. 마이크로미터를 사용하여 노출된 도체의 직경을 측정합니다.
3. 직경을 2로 나누어 반경을 얻거나 직경을 직접 사용하십시오.
4. A = π × d² / 4를 사용하여 면적을 계산합니다.
5. 결과를 가장 가까운 표준 미터법 크기로 반올림합니다.

예를 들어, 측정된 직경이 1.78mm인 단선 구리선은 A = 3.1416 × 1.78² / 4 = 2.49mm²입니다. 가장 가까운 표준 크기는 2.5mm²입니다.

연선 도체의 경우 전체 금속 면적은 개별 연선 면적의 합입니다. 도체에 각각 직경이 d인 n개의 동일한 연선이 있는 경우 전체 면적은 대략 A = n × π × d² / 4입니다. 연선 사이의 간격으로 인해 묶음이 실제 금속 면적보다 더 크게 나타나기 때문에 해당 공식을 번들 위 직경에 적용하지 마십시오.

단면적이 왜 중요한가요?

도체 면적과 전기 성능 사이의 관계는 직접적입니다. 모든 금속 도체의 경우 저항은 저항률, 길이 및 면적에 따라 달라집니다.

R = 저항률 × 길이 / 면적

즉, 단면적을 두 배로 늘리면 동일한 길이에 대한 도체 저항이 절반으로 줄어듭니다. 저항이 낮으면 케이블에 세 가지 실질적인 이점이 있습니다.

• 긴 케이블 연결에 따른 전압 강하가 더 낮습니다.
• 동일한 전류에서 발열이 적습니다.
• 절연체가 정격 온도에 도달하기 전에는 더 높은 전류 전달 용량을 갖습니다.

안전상의 이점도 있습니다. 부하 전류에 비해 너무 작은 도체는 더 빨리 가열되어 절연체를 손상시키거나 화재 위험을 일으키거나 불필요한 트립을 유발할 수 있습니다. 올바른 영역을 선택하는 것은 모든 케이블 설계에서 첫 번째 결정 중 하나입니다.

북미에서는 도체 크기를 AWG로 표시하는 경우가 많습니다. 대략적으로 10AWG의 단면적은 약 5.26mm²이고 12AWG의 단면적은 약 3.31mm²입니다. mm²와 달리 AWG ​​수치는 면적에 비례하지 않으므로 설계에서 한 가지 규칙을 사용하고 공급업체가 다른 규칙을 사용하는 경우 변환 오류가 흔히 발생합니다.

꼬인 전선, 틈, 그리고 그 지역이 실제로 의미하는 것

산업용 및 유틸리티 케이블에서 대부분의 도체는 단선이 아닌 연선으로 되어 있습니다. 연선은 케이블을 도관 안으로 끌어당기고, 케이블 트레이 주위로 구부리고, 스위치기어에서 종단할 수 있을 만큼 유연하게 만듭니다. 그러나 연선 구조에는 중요한 측정 문제가 발생합니다. 전체 번들 직경에는 둥근 연선 사이의 에어 갭이 포함됩니다.

따라서 연선 도체의 명시된 단면적은 번들과 동일한 직경을 가진 원의 면적과 동일하지 않습니다. 대신에 이는 동등한 금속 영역입니다. 16mm² 연선 도체는 16mm² 단선 도체와 거의 동일한 저항 및 연속 전류 용량을 갖지만 간격으로 인해 번들 직경이 4.51mm보다 큽니다. 더 자세한 비교를 보려면 다음을 참조하세요. 연선 대 단선 선택 가이드 .

가공선은 좋은 실용적인 예입니다. 다음과 같은 베어 도체 AAAC, AAC 및 ACSR 가공 도체 강도와 유연성을 위해 여러 겹으로 연선되어 있지만 전류 정격은 완성된 도체의 외부 직경이 아닌 금속 단면을 기준으로 계산됩니다. 두꺼운 가공 도체가 보이더라도 사용 가능한 알루미늄 영역은 전체 프로파일이 제안하는 것보다 여전히 작을 수 있으므로 캘리퍼를 외부 직경으로 가져가기보다는 항상 선언된 도체 영역을 확인하십시오.

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올바른 도체 단면적 선택

설치용 케이블을 선택하면 동시에 여러 조건을 충족하도록 도체 영역이 선택됩니다.

• 연속 부하 전류는 선택한 설치 방법에 대한 케이블 전류 용량을 초과해서는 안 됩니다.
• 실제 케이블 길이에 대한 전압 강하는 프로젝트 제한 내에서 유지되어야 합니다.
• 도체는 보호 장치가 오류를 해결할 때까지 단락 전류를 견뎌야 합니다.
• 등급 감소 계산에는 그룹화, 주변 온도, 매장 또는 햇빛 노출이 포함되어야 합니다.
• 향후 로드 증가 또는 예상되는 로드 변경에 대비하여 최소한 어느 정도의 여유 공간을 허용하십시오.

이것이 동일한 정격 전류가 서로 다른 설치에서 서로 다른 도체 영역으로 이어질 수 있는 이유입니다. 공기가 통하는 케이블은 더 시원하게 작동하는 반면, 도관에 묶인 5개의 케이블은 동일한 용량에 도달하려면 더 큰 도체가 필요할 수 있습니다.

일반적인 LV 건물 분포의 경우, 0.6/1kV XLPE/PVC 전원 케이블 실용적인 비용으로 강력한 전기적, 기계적 특성을 제공하기 때문에 가장 일반적인 옵션 중 하나입니다. 도체 영역 선택은 부하 일정 및 전압 강하 계산을 통해 확인해야 합니다. 프로젝트의 단열재를 비교하는 경우 당사의 XLPE와 PVC 사이의 저전압 케이블 선택 가이드가 차이점을 설명합니다.

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큰 단면적 및 고전압 애플리케이션

전력 레벨이 증가함에 따라 도체 단면적이 증가합니다. 대형 도체는 손실을 줄이지만 자체적인 문제를 야기합니다. 즉, 더 무겁고, 구부리기 어렵고, 종단 처리가 더 어렵고, 설치 비용이 더 많이 듭니다. 단면이 큰 도체를 제조하려면 일반 원형 연선 구조로 인해 불필요하게 두꺼운 케이블이 생성될 수 있으므로 주의 깊은 연선과 압축이 필요합니다.

지하 전송 및 산업용 고전압 회로의 경우 선택한 도체 영역은 종종 큰 구리 단면적과 견고한 절연 및 피복 시스템을 결합합니다. 구리 도체와 주름진 알루미늄 외피를 갖춘 고전압 XLPE 전원 케이블 큰 금속 영역이 저항과 유전 손실을 허용 가능한 한도 내로 유지하기 때문에 실용적인 솔루션입니다. 주름진 금속 외장의 기계적 설계는 설치 및 작동 중에 케이블을 보호하는 데에도 도움이 됩니다. 대형 도체의 문제점과 제조업체가 이러한 문제를 해결하는 방법에 대한 자세한 내용은 다음 기사를 참조하세요. 단면이 큰 도체에 대한 엔지니어링 과제 주제를 더 깊이 다룹니다.

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실용적인 테이크아웃

전선의 단면적은 전기적 성능을 예측하는 데 가장 유용한 수치입니다. 단단한 원형 와이어의 경우 직경에서 직접 계산합니다. 연선 케이블의 경우 외부 번들을 측정하는 대신 제조업체가 선언한 면적과 단위 길이당 저항을 사용하십시오. 부하 전류, 회로 길이, 설치 조건 및 보호 설정을 사용하여 올바른 크기를 선택하십시오. 도체 영역은 기술 사양이지만 전기 설치를 안전하고 효율적이며 비용 효율적으로 유지하는 가장 간단한 방법 중 하나이기도 합니다.