趋肤效应下铜导线直径-频率-电流之间的关系(黄色部分手动填写)
铜导线的直径与能载的电流大小的关系表
铜导线的直径与能载的电流大小的关系表多股的软线载流量更大些，由于交流电的“集肤效应”，电流不是满截面地流动，而是沿外表面进行传送，故没有一个线性关系，也就是不能够根据截面面积，直接计算出它的载流量。
铜线越粗每平方毫米的载流量就越小，铜线截面积（平方）：1.0 1.5 2.5 4 6 10聚氯乙烯绝缘电线穿塑料管时（三根并排穿）安全载流量为11，15，21，28，36，49 安。
穿铁管时比穿塑料管的大三安左右！如果是塑料绝缘电线的话又和这不一样啦！只比这种再大点！但一般情况下，塑料绝缘电线很少用，通用的是聚氯乙烯绝缘电线！10下五，16、25四，35、50三，70、95两倍半，100上二。
穿管、温度八、九折，裸线加一半。
铜线升级算。
对于1.5、2.5、4、6、10mm2的导线可将其截面积数乘以5倍。
对于16、25mm2的导线可将其截面积数乘以4倍。
对于35、50mm2的导线可将其截面积数乘以3倍。
对于70、95mm2的导线可将其截面积数乘以2.5倍。
对于120、150、185mm2的导线可将其截面积数乘以2塑料铜芯线载流量(安)表导线截面积与载流量的计算一、一般铜导线载流量导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度、冷却条件、敷设条件来确定的。
一般铜导线的安全载流量为5~8A/mm 2，铝导线的安全载流量为3~5A/mm 2。
如：2.5 mm 2 BVV 铜导线安全载流量的推荐值2.5×8A/mm2=20A 。
4 mm 2 BVV 铜导线安全载流量的推荐值4×8A/mm 2=32A 。
二、计算铜导线截面积利用铜导线的安全载流量的推荐值5~8A/mm 2，计算出所选取铜导线截面积S 的上下范围：5~8I SS-----铜导线截面积（mm 2） I-----负载电流（A ）三、功率计算一般负载（也可以成为用电器，如点灯、冰箱等等）分为两种，一种是电阻性负载，一种是电感性负载。
对于电阻性负载的计算公式：P=UI 对于日光灯负载的计算公式：P=UIcosф，其中日光灯负载的功率因数cosф=0.5。
铜趋肤深度计算公式
铜趋肤深度计算公式在介绍铜趋肤深度计算公式之前，先来了解一下产生铜趋肤深度的原因。
当交流电通过导体时，由于电磁感应的作用，导体内部会产生感应电流。
这些感应电流会在导体内部形成一个自感磁场，与外部电流产生相互作用。
由于电流在导体内的分布是不均匀的，导致感应电流主要分布在导体表面，而在导体内部的分布逐渐减弱。
铜趋肤深度就是指感应电流主要分布在导体表面的深度。
铜趋肤深度的计算公式如下：δ = √(2ρ/πμf)其中，δ表示铜趋肤深度，ρ表示铜导体的电阻率，μ表示铜导体的相对磁导率，f表示交流电的频率。
这个公式是根据麦克斯韦方程组的推导得出的。
在实际应用中，一般会采用简化的铜趋肤深度计算公式：δ ≈ 5030/√fρ其中，ρ的单位为Ω·m，f的单位为Hz，δ的单位为m。
这个公式是在一定条件下对原始公式的近似计算，可以更简便地得到铜趋肤深度的估算值。
下面通过一个实例来说明如何使用铜趋肤深度计算公式。
假设有一根直径为10mm的铜导体，导体的电阻率为1.72×10^-8Ω·m，交流电的频率为50Hz。
根据上述的简化计算公式，可以计算得到铜趋肤深度的估算值为：δ ≈ 5030/√(50×1.72×10^-8)≈ 1.38mm通过这个计算，我们可以得到在50Hz频率下，电流主要分布在导体表面的深度约为 1.38mm。
这个结果可以作为工程设计和实际应用中的参考。
需要注意的是，铜趋肤深度的计算公式是建立在一定条件下的近似计算，实际应用中还需要考虑导体的几何形状、材料的温度等因素对铜趋肤深度的影响。
此外，铜趋肤深度还与交流电的频率相关，频率越高，铜趋肤深度越浅。
总结起来，铜趋肤深度是铜导体中电流主要分布在导体表面的深度。
通过铜趋肤深度计算公式可以估算出在不同频率下的铜趋肤深度。
在实际应用中，需要根据具体情况考虑其他因素对铜趋肤深度的影响。
铜趋肤深度的研究和应用对于电力系统、电磁加热、电磁防护等领域都具有重要的意义。
导线与电流的关系
物理上规定电流的方向，是正电荷定向运动的方向（即正电荷定向运动的速度的正方向或负电荷定向运动的速度的反方向）。
电流运动方向与电子运动方向相反。
电荷指的是自由电荷，在金属导体中的自由电荷是自由电子，在酸、碱、盐的水溶液中是正离子和负离子。
在电源外部电流由正极流向负极，在电源内部由负极流回正极。
导体通电时会发热，把这种现象叫做电流热效应。
例如：比较熟悉的焦耳定律，是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。
磁效应电流的磁效应：奥斯特发现，任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。
化学效应电的化学效应主要是电流中的带电粒子（电子或离子）参与而使得物质发生了化学变化。
化学中的电解水或电镀等都是电流的化学效应。
电流分为交流电流和直流电流。
交流电：大小和方向都发生周期性变化。
生活中插墙式电器使用的是民用交流电源。
交流电在家庭生活、工业生产中有着广泛的使用，生活民用电压220V、通用工业电压380V,都属于危险电压。
直流电：方向不随时间发生改变。
生活中使用的可移动外置式电源提供的的是直流电。
直流电一般被广泛使用于手电筒（干电池）、手机（锂电池）等各类生活小电器等。
当直流电流通过导线时，电流在导线截面上是均匀分布的。
但当通过交流电特别是高频交流电时，电流分布就不再是均匀的，而是越接近导线表面处电流密度越大，越靠近导线中心，则电流密度越小，这种现象称为交流电流的趋肤效应。
由于趋肤效应的影响，高频电流比较集中地分布在导线表面，而导线内部电流密度较小。
在频率很高的情况下，导线中心几乎没有电流，这实际上等于减少了导线的有效截面，所以导线电阻增大了。
这种现象随着频率的增高和导线截面的加大而更为显著。
因此导线对直流的电阻（欧姆电阻）和对交流的电阻（有效电阻）在数值上是有差别的。
在50Hz工频电流情况下,铜导线的直径若不超过Icm,有效电阻与欧姆电阻的比值为1oOI7。
这时由于趋肤效应而增加的电阻很小，常常忽略不计。
趋肤深度——精选推荐
0.00670
3.15
0.055 0.079
2.铜包铝线与纯铜、纯铝线的性能对比
特性
单位
铜包铝线
导线 纯铜线
纯铝
铜面电阻率 导电率 抗拉强度(软态) 抗拉强度(硬态) 伸长率(软态)
%
g / cm3 kcal / kg·K
1 /℃ Ω·mm2 /m (IACS) %
1. 高频信号电流通过导体时主要集中在导体表面层传输，产生所谓“趋肤效应”，而在导体 芯部
传输的电流却很少，甚至没有电流通过。电流聚集在导体表面的深度，可用透入深度 δ 来表 示。
对于铜导体，其透入深度一般用下式来估算： δ=67/f1/2（mm） 式中，f 为频率（Hz）
67 (m m) f
伸长率(硬态)
0.5～2.0
0.5～2.0
0.5～2.0
MPa
%
15.11 40 3.64
0.149 22×10-6 0.0252
68.4 90～120 180～240 25～30
100 100 8.89 0.092 17×10-6 0.01724 100 220～270 350～470 30～45
0 0 2.70 0.215 24×10-6 0.02740 62 70～110 150～210 23～25
f 频率Hz
同轴电缆常用铜包铝线的最薄铜层厚度和 5～100MHz 信号传输时的趋肤深度如下表：
铜包铝线直径 mm
最薄铜层厚度 mm
趋肤深度 mm
10A 10H 15A 15H 5MHz 15MHz
100MHz
2.15
0.038 0.054
2.77
0.048 0.069 0.02996 0.02119
铜箔的趋肤效应和低粗糙铜
铜箔的趋肤效应和低粗糙铜
铜箔的趋肤效应在导线中表现为当频率提高时，电流会趋向于导线的表面，这是由于高频电流的集肤深度减小，使得电流更靠近导线表面。
由于这一效应，导线的电阻会增大，进而导致更大的导体损耗。
对于趋肤效应的影响，我们可以通过增加传输导体的表面积来降低损耗。
例如，可以使用多芯导线代替单根实心导线，或者使用空心导线传输交流电。
至于铜箔的粗糙度，它对趋肤效应也有影响。
粗糙的表面相当于增加了电流传播路径的长度，从而导致更大的电阻性损耗。
特别是在高频情况下，趋肤深度变小，这可能使得铜箔的粗糙度对损耗的影响更为显著。
为了降低这种损耗，需要使用低粗糙度的铜箔。
例如，在高速产品中，通常会选择使用低粗糙度的铜箔。
常规电解铜的表面粗糙度约为5um，这对于5GHz左右的信号可能不会有太大影响。
然而，随着频率的提高，趋肤深度减小，低粗糙度的铜箔变得更加重要。
总的来说，为了应对趋肤效应和低粗糙铜箔的影响，需要采取相应的措施来降低损耗。
这些措施可能包括使用多芯导线代替单根实心导线、使用空心导线传输交流电以及使用低粗糙度的铜箔等。
趋肤效应实验报告
一、实验目的1. 了解趋肤效应的基本原理和产生原因；2. 通过实验验证趋肤效应的存在；3. 探究趋肤效应与频率、导体材料等因素的关系。
二、实验原理趋肤效应（Skin effect）是指在交流电路中，由于电磁感应的作用，电流密度在导体表面逐渐增大，而导体内部的电流密度逐渐减小，使得电流主要集中在导体表面附近的现象。
趋肤效应的产生主要是由于变化的电磁场在导体内部产生涡旋电场，与原来的电流相抵消。
趋肤效应的公式为：δ = √(2ρf)，其中δ为趋肤深度，ρ为导体的电阻率，f为交流电的频率。
三、实验器材1. 实验平台：高频信号发生器、示波器、交流电流表、交流电压表、标准电阻、标准电容、标准电感、导线等；2. 实验样品：不同材料、不同尺寸的导体（如铜线、铝线等）。
四、实验步骤1. 连接实验电路，确保各元件连接正确；2. 将高频信号发生器输出端连接至示波器，示波器显示信号波形；3. 将标准电阻、标准电容、标准电感等元件依次连接至实验电路中，观察示波器波形变化；4. 改变高频信号发生器的频率，记录不同频率下示波器波形的变化；5. 更换不同材料、不同尺寸的导体，重复实验步骤，观察趋肤效应的变化；6. 计算不同频率、不同导体材料下的趋肤深度，分析趋肤效应与频率、导体材料等因素的关系。
五、实验结果与分析1. 频率对趋肤效应的影响实验结果表明，随着频率的增大，趋肤深度δ减小。
这是因为频率越高，变化的电磁场在导体内部产生的涡旋电场越强，使得电流集中在导体表面的趋势越明显。
2. 导体材料对趋肤效应的影响实验结果表明，不同材料的导体在相同频率下，趋肤深度δ存在差异。
电阻率越高的导体，其趋肤深度越小。
这是因为电阻率高的导体对电流的阻碍作用更大，使得电流集中在导体表面的趋势更明显。
3. 导体尺寸对趋肤效应的影响实验结果表明，导体尺寸对趋肤效应的影响较小。
当导体尺寸较小时，趋肤效应更加明显；当导体尺寸较大时，趋肤效应逐渐减弱。
六、实验结论1. 趋肤效应的存在得到了验证；2. 频率、导体材料等因素对趋肤效应有显著影响；3. 趋肤效应在实际工程中具有重要的应用价值，如高频传输线的设计、滤波器的设计等。
趋肤效应(集肤效应)
集肤效应在微波频率时，导体的电流密度将不会是平均分布于整个导体内部，而是在表面附近有较大的电流密度，在导体中心部分的电流密度是最小的。
我们称这种现象为〝集肤效应〞。
〈因为电流密度集中于表面处。
〉图一高频时的导体电流密度分布情形，大致如<<图一>>所示，由表面向中心处的电流密度逐渐减小。
在此引进一个临界深度δ〈critical depth〉的大小，此深度的电流密度大小恰好为表面电流密度大小的1/e倍：其中，f为频率，μ为导磁率〈H/m〉，ρ为电阻率〈mho/m〉。
由(1)可知，当频率愈高时，临界深度将会愈小，结果造成等效阻值上升。
因此在高频时，电阻大小随着频率而变的情形，就必须加以考虑进去。
skin effect趋肤效应简介趋肤效应亦称为“集肤效应”。
交变电流(alternating electric current, AC)通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。
这种现象称“趋肤效应”。
趋肤效应使导体的有效电阻增加。
频率越高，趋肤效应越显著。
当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大。
既然导线的中心部分几乎没有电流通过，就可以把这中心部分除去以节约材料。
因此，在高频电路中可以采用空心导线代替实心导线。
此外，为了削弱趋肤效应，在高频电路中也往往使用多股相互绝缘细导线编织成束来代替同样截面积的粗导线，这种多股线束称为辫线。
在工业应用方面，利用趋肤效应可以对金属进行表面淬火。
交变磁场会在导体内部引起涡流，电流在导体横截面上的分布不再是均匀的，这时，电流将主要地集中到导体表面。
这种效应称为趋肤效应。
电流的频率愈高，趋肤效应越明显。
利用趋肤效应，在高频电路中可用空心铜导线代替实心铜导线以节约铜材。
架空输电线中心部分改用抗拉强度大的钢丝。
虽然其电阻率大一些，但是并不影响输电性能，又可增大输电线的抗拉强度。
交流电流的趋肤效应及其对载流导线损耗的
)2
4。
圆线的直径D或扁线的窄边高度a unit mm 5.0 4.8
436.9 109.2
0.20 0.40
4.6
48.5
0.60
4.4
27.3
0.80
4.2
17.5
1.00
4.0
12.1
1.20
3.8
8.9
1.40
3.6 3.4
6.8Rac =
1.60
3.2
趋肤深度小于圆线线
5.4
1.80
3.0
Ω
2-2 扁线导的线
的 同截样面，
扁 电形流导的
频 扁率形(导f
a 线的直
Rdc = ρ x [ ρ --
式中 导k 体--材导
T体材--料导
线L 的--温导
对铜扁
S线的-- 长导 线的截
形导
0.0174 ρ= 9Ω-
例如，
k = 0.00393
对窄边 Rdc/20 0.0017
℃ = 49x(1
在100
2。 圆的导直线
2-1 的 由直上流可
知 电，流导的
频 圆率导(线f
a 的直流 ρ x [
Rdc = 1 + k x ρ -式中 导k 体--材导
T体材--料导
线L 的--温导
S线的-- 长导
对铜圆
线的截
导线：
0.0174 ρ= 9Ω-
例如，
k = 0.00393
对直径 Rdc/20 0.0017
℃ = 49x(1
= 0.02186
Ω
℃时的 Rdc/10 0.0017
0℃ = 49x(1
= 0.02874
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实际导线直径（mm）需要填写当前频率实际面积
（mm*mm）
实际允许电流
（A）
0.270.0572555250.343533151
10.782037851 4.692227108 10.78539815 4.7123889 10.193893446 1.163360674 10.654071612 3.924429671
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当导线通过交流电时，因导线的内部和边
缘部分所交链的磁通量不同，致使导线表
电流按1平方毫米6A计算。
面上的电流产生不均匀分布，相当于导线
有效截面减少，这种现象称为趋肤效应。
开关变压器工作频率一般在20kHz以上，随
着元器件的改善，工作频率的提高，趋肤
效应影响越大。
因此，在设计绕组选择电
流密度和线径时必须考虑趋肤效应引起的
有效截面的减小。
导线通有高频交变电流时，有效截面的减
少可以用穿透深度来表示。
穿透深度的意
义是：由于趋肤效应，交变电流沿导线表
面开始能达到的径向深度，计算公式为
Δ——穿透深度（m）
ω——角频率，ω=2πf（rad/s）
μ——磁导率（H/m）
γ——电导率（S/m）
当导线为铜线时，
(S/m)，铜的相对磁导率
，因此，式中
即为真空磁导率
H/m。