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電的基礎

電線能過多少電流,是誰決定的

定義裡就寫著答案

安培容量的定義是:在使用條件下不超過導線的額定溫度, 導線可連續承載的最大電流 用戶用電設備裝置規則 第 6 條

三個限制條件都在這句話裡:使用條件(環境溫度、同管的導線數)、 額定溫度(由絕緣材料決定)、連續(不是瞬間值)。

電流通過導線會發熱,功率是 I²R。熱要散到周圍,散得掉就穩定在某個溫度, 散不掉就一直升。安培容量就是讓穩定溫度剛好等於絕緣容許溫度的那個電流。

絕緣決定上限

絕緣材料最高容許溫度
PVC 導線、RB 導線60 °C
耐熱 PVC(HIV)、PE、SBR、聚氯丁二烯橡膠75 °C
EP 橡膠、交連 PE(XLPE)、氯磺化聚乙烯橡膠90 °C

規則把這張表放在安培容量的前面 用戶用電設備裝置規則 表二五~一 ,順序是有意義的: 先有絕緣的耐溫,才有安培容量。住宅最常見的 PVC 絕緣導線是 60 °C 那一級, 所以整張安培容量表都是按「導線本體不超過 60 °C」算出來的。

超過會怎樣?PVC 不會立刻熔化,但會加速老化——變硬、變脆、龜裂。 過熱的線路不會馬上出事,它是慢慢劣化,直到某一天絕緣破了。

同一條線,答案會變

規則的安培容量表依配線方式分兩張:金屬導線管一張、PVC 管一張。 每一張再依同一管內的載流導線數分欄 用戶用電設備裝置規則 第 25 條、表二五~二

線別線徑3 條以下4 條5 至 6 條7 至 9 條
單線1.6 mm13 A12 A11 A9 A
單線2.0 mm18 A16 A14 A12 A
單線2.6 mm27 A25 A22 A19 A
絞線3.5 mm²19 A17 A15 A13 A
絞線5.5 mm²28 A25 A22 A20 A
絞線8 mm²36 A32 A29 A25 A
絞線14 mm²52 A47 A42 A36 A
絞線22 mm²65 A59 A52 A46 A
絞線38 mm²94 A85 A75 A66 A
絞線60 mm²125 A113 A100 A88 A

看 3.5 平方毫米那一列:3 條以下是 19 A,7 至 9 條掉到 13 A, 少了三分之一。線徑完全沒變,變的只是同一根管子裡有幾條線在發熱。

而且這還不是全部。周圍溫度不是 35 °C 時要再乘一個修正係數; 同一管內超過十條載流導線時,要用「3 條以下」的數值再乘另一個係數 用戶用電設備裝置規則 第 25 條、表二五~二 。計算導線數時,被接地導線與設備接地導線 原則上不計入——但單相三線式電路的被接地導線若有諧波電流存在, 就要視為載流導線並計入。

最後一句很重要。變頻家電、LED 驅動器與開關電源都會在中性線上產生三次諧波, 而三次諧波在單相三線裡不會互相抵消。現代住宅的中性線比二十年前忙得多。

斷路器與線徑的配對

規則另外明列三組上限,直接寫在條文裡 用戶用電設備裝置規則 第 79 條第二項

導線條文明列的斷路器上限表二五~二(3 條以下)哪一個先擋住
2.0 mm 單線15 A18 A條文的 15 A
3.5 mm² 絞線20 A19 A表的 19 A
5.5 mm² 絞線30 A28 A表的 28 A

兩個限制並存,取小的那一個。過電流保護裝置的安培額定不得大於導線的 安培容量 用戶用電設備裝置規則 第 79 條第二項 ,而條文明列的三組又是另一道上限—— 5.5 平方毫米配 30 A 在條文的三組裡是容許的,但如果實際安培容量只有 28 A, 30 A 就超過了。

另一個方向也要注意:分路額定由過電流保護裝置決定, 換上更粗的導線不會讓分路額定變大 用戶用電設備裝置規則 第 40 條第一款 。 導線粗一點的好處在電壓降與溫度餘裕,不在額定。

發熱與電壓降:同一件事的兩面

導線電阻由電阻率、長度與截面積決定:R = ρL/A, 銅在 20 °C 是 1.724×10⁻⁸ Ω·m。以 20 米為例:

線徑20 米的電阻安培容量滿載時單條發熱來回的電壓降佔 110 V
2.0 mm0.11 Ω18 A35.6 W3.95 V3.6 %
3.5 mm²0.099 Ω19 A35.6 W3.74 V3.4 %
5.5 mm²0.063 Ω28 A49.1 W3.51 V3.2 %
14 mm²0.025 Ω52 A66.6 W2.56 V2.3 %

發熱與電壓降是同一個電阻造成的兩個結果,所以它們一起變好或一起變壞。

規則對電壓降的要求是:低壓幹線與分路各不得超過標稱電壓的百分之三, 兩者合計不得超過百分之五 用戶用電設備裝置規則 第 7 條 。 上表最後一欄顯示,在 110 V 下滿載運轉時,這幾個線徑的分路 電壓降都已經逼近或超過百分之三——所以線徑常常是被電壓降決定的, 不是被安培容量決定的。距離越遠越是如此。

規則也把這件事寫進最小線徑的規定裡:照明、插座與電熱分路的導線線徑, 應以安培容量足以承載負載電流且不超過電壓降限制為準, 最小單線直徑 2.0 毫米、絞線截面積 3.5 平方毫米 用戶用電設備裝置規則 第 19 條

換成 220 V,同一條線可以帶更多

功率固定時,電壓加倍則電流減半。同一條 5.5 mm² 的線:

電壓安培容量可供應的功率
110 V28 A3.1 kW
220 V28 A6.2 kW

安培容量一樣(它管的是電流,跟電壓無關),但同樣的電流在 220 V 下能送出兩倍的功率。而電壓降的比例也減半。 冷氣與電熱水器走 220 V 的理由就在這兩欄。

連續負載要打八折

分路供電給連續負載時不得大於分路額定的百分之八十 用戶用電設備裝置規則 第 38 條第四款、第 39 條第一款 ,而連續負載的定義是 可持續達三小時以上的最大電流負載 用戶用電設備裝置規則 第 6 條

夏天的冷氣、電熱水器、除濕機都符合這個定義。 20.0 A 的分路能持續帶的是 16.0 A, 因為安培容量算的是熱平衡,而三小時足夠讓導線達到穩定溫度。

該問的其實是這四題

  1. 這條線是幾平方毫米?同一根管子裡有幾條線在載流?
  2. 絕緣是 PVC(60 °C)還是耐熱型(75 °C 以上)?
  3. 從配電箱到最遠的出線口多少米?以那個距離算,電壓降在百分之三以內嗎?
  4. 這條分路上有沒有連續運轉三小時以上的負載?

這篇的範圍

安培容量表的數值抄自法規附件表二五~二(金屬導線管配線, 絕緣物最高容許溫度 60 °C、周圍溫度 35 °C),抄錄日期記在引用清單裡。 PVC 管配線的數值略低,另有一張表。 電阻與電壓降由 R = ρL/A 與歐姆定律算出來,只計導線電阻, 未計入電抗與功率因數的影響;導線在滿載時溫度高於室溫,實際電阻會比表列值高。

安培容量線徑電壓降導線溫度

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