这是一个非常好的问题,它触及了导体物理特性的核心。
答案是:是的,电线发热后,其导电能力会显著下降。 更准确地说,是电阻增大,导致在相同电压下,能够传输的电流(载流量)减小,能量损耗增加。
下面我将从原理、影响和风险三个方面为您详细解释。
一、 核心原理:电阻与温度的正相关关系
您提供的文档《电线电缆手册3压缩版_Copy.pdf》中第9章第1节对此有非常专业的阐述。
电阻温度系数(α): 金属导体的电阻率会随温度变化而变化。绝大多数金属(如铜、铝)的 “电阻温度系数”为正值。这意味着温度升高,电阻增大。
计算公式: 手册中给出了精确的计算公式(式9-1-5):
R₂ = R₁ [ 1 + α (t₂ - t₁) ]
R₁
是初始温度t₁
时的电阻。R₂
是变化后温度t₂
时的电阻。α
是电阻温度系数(单位是1/℃)。具体数值: 手册中的表9-1-3提供了铜和铝的电阻温度系数。例如,在20℃时:
举例说明:一根铜线在20℃时电阻为1Ω,当温度升高到70℃时,其电阻变为:R₇₀ = 1Ω * [ 1 + 0.00393 * (70 - 20) ] ≈ 1Ω * 1.1965 ≈ 1.1965Ω
电阻增加了近20%! 这意味着在相同电压下,导电能力(载流量)下降了。
二、 实际影响:恶性循环与能量损耗
恶性循环( Thermal Runaway ): 电线发热导致电阻增大,而根据焦耳定律
P = I²R
,电阻(R)增大会导致发热功率(P)增加,从而产生更多热量,使温度进一步升高,电阻变得更大……这是一个非常危险的正反馈循环。如果散热条件不佳,温度可能失控,直至绝缘层损坏引发火灾。能量损耗增加: 电阻增大直接导致电能在传输过程中的损耗(线损)增加,这部分浪费的电能最终都以热量的形式散发掉。对于长距离输电或大电流应用,这种损耗非常可观。
电压降增大: 根据欧姆定律
U = IR
,电阻(R)增大会导致在负载端产生的电压降增大,使得电器实际得到的电压低于额定电压,可能影响电器正常工作(如电机无力、灯光昏暗)。
三、 安全风险与规范要求
电线发热通常是不正常或危险的信号,根源往往是过载(电流超过电线安全载流量)或接触不良(导致局部电阻急剧增大)。
载流量表的制定: 您提供的《电线电缆手册1压缩版_Copy.pdf》中的载流量计算(第1章第3节)非常复杂,考虑了散热、环境温度等多种因素。工程上使用的安全载流量表,正是在综合考虑了电线允许的最高工作温度(如PVC绝缘一般为70℃)后制定的,以确保电线在持续工作时不会因过热而损坏绝缘。
绝缘层损坏: 过高的温度会加速绝缘材料(如PVC、聚乙烯)的老化,使其变脆、开裂,失去绝缘和保护作用,最终导致短路和火灾。
总结
现象 | 原因 | 后果 |
---|---|---|
电线发热 | 过载、接触不良、环境温度高 | 电阻增大 |
电阻增大 | 温度升高(金属特性) | 导电能力下降、线损增加、电压降增大 |
电阻增大 + 电流 | 焦耳定律 (P = I²R ) | 产生更多热量,形成恶性循环 |
温度持续升高 | 恶性循环 | 绝缘层老化、熔化、最终引发短路或火灾 |
因此,确保电线在安全载流量和正常温度下运行至关重要。一旦发现电线发热,应立即排查原因(是否接了太多电器、接头是否松动等),这是最重要的安全预警信号之一。