龍少光，張建召，黃貫軍

（海馬汽車有限公司，河南 鄭州 450000）

1 前言

日標電線的額定電流通常在廠家的電線規(guī)格書中可以直接查表，但是額定電流數(shù)值具體是如何得到，則少有資料描述。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，JASO D609標準中，已經明確給出了關于日標電線額定電流的計算方法，但公式繁多，不易理解。本文將JASO D609中的公式進行優(yōu)化分析，提取出影響額定電流的六大因素，并通過實例進行演算，將計算得出的額定電流數(shù)值與電線規(guī)格書中查表得到額定電流數(shù)值進行對比，明確日標電線規(guī)格書中額定電流數(shù)值的具體由來。為了方便計算，本文引入計算用電子表格，并將函數(shù)公式一并在下文陳述。另外，本文只考慮單根電線的額定電流，暫不說明因為電線成捆而造成的額定電流衰減。

2 名詞解釋

2.1 額定電流

額定電流是指使電線在整個工作壽命中，能夠持續(xù)穩(wěn)定工作的最大電流值［1］。這里的額定電流與電線的發(fā)煙電流不同。通常，額定電流與電線的絕緣材料、環(huán)境溫度、使用壽命等因素有關。其中使用壽命的計算，是按照每天工作3h，連續(xù)工作10年，即10000h來考慮的［2］。

2.2 電線的絕緣材料

日標電線絕緣層材料主要分為乙烯基 （vinyl）和聚乙烯（polyethylene）。其中常見的電線規(guī)格如AV、AVS、AVSS、CAVS·CAV、CAVUS、AVSSH、AVX、AVSSX的絕緣材料主要為乙烯基 （vinyl），電線規(guī)格如AEX和AESSX的絕緣材料主要為聚乙烯 （polyethylene）。

2.3 導體最大工作溫度T1

電線在穩(wěn)定工作時，導體溫度不能超過導體最大工作溫度。通常，電線規(guī)格如AV、AVS、AVSS、CAVS·CAV、CAVUS的導體最大工作溫度T1為80℃；AVX、AVSSH、AVSSX的導體工作最大工作溫度T1為100℃；AEX、AESSX的導體最大工作溫度T1為120℃［3］。

3 日標中的額定電流公式演算

3.1 額定電流計算公式

JASO D609中描述單根電線的額定電流公式如下：

式中：I——電線的額定電流；T1——導體的最大工作溫度；T2——環(huán)境溫度；r——導體電阻，如果用rT1表示導體在溫度T1時的電阻，r20表示導體在20℃時的電阻，那么rT1與r20之間的關系如公式 （2）所示：

通過分析可以發(fā)現(xiàn)在計算時，不同類型電線的T1、T2可以按照表1進行選擇。

R表示熱阻抗，如果用R1表示絕緣熱阻抗，R2表示絕緣表面擴散熱阻抗，那么：

式中：P1——熱阻抗的標準值，℃·cm／W，當絕緣材料為乙烯基 （vinyl）時，P1取600，當絕緣材料為聚乙烯（polyethylene） 時，P1取450；d1——導體外徑，mm；d2——絕緣外徑的標準值，mm；P2——絕緣擴散熱阻抗，當d2≤12.5mm時，即截面積≤約10mm2時，P2=300+32d2；當d2＞12.5mm時，P2=700。

表1 不同類型日標電線的計算溫度

3.2 標準中的公式優(yōu)化

為了更加集中地理解影響額定電流的因素，將公式（5）、公式 （4）、公式 （3）、公式 （2） 代入公式 （1） 得到：

I2=（T1-T2）／（R×r）

從公式 （6）可以看出，最終決定電線額定電流的重要因素有6個，分別是電線類型、電線最大工作溫度T1、環(huán)境溫度T2、電線導體外徑d1、電線絕緣外徑的標準值d2、以及導體在20℃時的導體電阻r20。

3.3 表格法快速計算額定電流

演算JASO D609中公式的適用性，不僅可以手動將6個重要因素代入公式 （6），而且可以將公式 （1）至公式 （5）中的參數(shù)關系制成電子表格，通過函數(shù)公式快速得出額定電流，見表2。

使用時，只需填寫表2中的“電線類型”、“T1”、“T2”、“d1”、“d2”、“rT1”6大因素對應的數(shù)值，即可自動生成額定電流。

這其中需要說明的是，為了實現(xiàn)自動計算，在表2中添加了函數(shù)公式，使用時只要將以下函數(shù)公式連同表2，一起復制到電子表格中，即可快速計算。

“電線絕緣層材料”對應的函數(shù)公式：

=IF（OR（C2="AV"，C2="AVS"，C2="AVSS"，C2="CAVS·CAV"，C2="VAVUS"，C2="AVSSH"，C2="AVX"，C2="AVSSX"），"Vinyl"，IF （OR （C2="AEX"，C2="AESSX"），"polyethylene"，""））

熱阻抗“R”對應的函數(shù)公式：=C7+C8

熱阻抗“R1”對應的函數(shù)公式：=（C9／2／3.14159）×（LN（C12／C11））

表面擴散熱阻抗“R2”對應的函數(shù)公式：=（10×C10）／（3.14159×C12）

表2 額定電流快速計算表格

“P1”對應的函數(shù)公式：=IF （C3="Vinyl"，600，IF （C3="polyethylene"，450，""））

“P2”對應的函數(shù)公式：=IF （（C12＜=12.5）×（C12＜＞""），300+32×C12，IF（（C12＞12.5）×（C12＜＞""），700，""））

“rT1”對應的函數(shù)公式：=IF（C13＜＞""，（C13／100000）×（1+0.00393×（C4-20）），""）

額定電流“I”對應的函數(shù)公式：=SQRT （（C4-C5）／C6／C14）

3.4 實例驗證

選擇不同線徑、不同溫度等級的日標電線，如0.5mm2AV （80℃）、1.25mm2AVSSH （100℃）、2mm2AESSX （120℃）進行額定電流計算，將計算結果與電線規(guī)格書中直接給出的額定電流進行比較，以驗證額定電流計算方法的適用性。

1）以日本住友 （SWS）電線為例 （不同廠家的日標電線參數(shù)基本一致），對于0.5mm2AV電線，通過查電線規(guī)格書得到6大關鍵參數(shù)如下：電線類型：AV；T1=80℃；T2=40℃；d1=1.0mm；d2=2.2mm；r20=32.7mΩ／m。

代入公式 （6）進行手動計算或代入表2進行自動計算，得到額定電流I=12.72584217（A），向下圓整得到I=12（A）。計算結果 （表3）與直接查電線規(guī)格書 （表4）得到的額定電流值12A相同。

2）同理，對于1.25mm2AVSSH電線，查詢日本住友（SWS）電線規(guī)格書得到6大關鍵數(shù)值如下：

電線類型：AVSSH；T1=100℃；T2=60℃；d1=1.5mm；d2=2.1mm；r20=14.6mΩ／m。

代入公式 （6）進行手動計算或填入表2進行自動計算，得到額定電流I=18.8163698（A），向下圓整得到I=18（A）。計算結果 （表5）與直接查電線規(guī)格書 （表6）得到的額定電流值18A相同。

表3 表格法計算0.5mm2AV的額定電流

表4 日本住友（SWS）電線規(guī)格書中0.5mm2AV的額定電流

表5 表格法計算1.25mm2AVSSH電線的額定電流

表6 日本住友（SWS）電線規(guī)格書中1.25mm2AVSSH的額定電流

3）同理，對于2mm2AESSX電線，查詢日本住友 （SWS）電線規(guī)格書得到6個關鍵數(shù)值如下：電線類型：AESSX；T1=120℃；T2=80℃；d1=1.8mm；d2=2.6mm；r20=9.5mΩ／m。

代入公式 （6）進行手動計算或填入表2進行自動計算，得到額定電流I=24.69909694（A），向下圓整得到I=24（A）。計算結果 （表7）與直接查電線規(guī)格書 （表8）得到的額定電流值24A相同。

表7 表格法計算2.0mm2AESSX電線的額定電流

表8 日本住友 （SWS）電線規(guī)格書中2.0mm2AESSX的額定電流

4 總結

本論文將JASO D609中涉及額定電流的計算公式加以優(yōu)化分析，得到總公式，并通過總公式總結出影響日標電線額定電流的6大因素。同時編制電子表格，利用函數(shù)公式快速計算0.5mm2AV、1.25mm2AVSSH和2mm2AESSX電線的額定電流，并將計算的結果與日標電線規(guī)格書中給出的額定電流值加以比對，在驗證JASO D609標準公式適用性的同時，也給出了一種通過計算方法得到日標低壓汽車電線的額定電流的方法，進一步增強對電線額定電流的認識，為低壓電線的后續(xù)選型提供有力的依據(jù)。