一、決定電纜的載流量（核心電氣性能）

1. 載流量與橫截面積的正相關關系

• 電流通過導體時會產生電阻熱（$Q=I^{2}Rt$），橫截面積越大，導體電阻越小（$R=\rho L/S$，$\rho$為電阻率，$L$為長度，$S$為橫截面積），允許通過的電流越大。

• 實例數據（銅芯電纜，環境溫度 25℃）：

  橫截面積（mm2）	單芯電纜載流量（A）	對應功率（220V，kW）
  1.5	12~15	2.6~3.3
  16	80~90	17.6~19.8
  95	260~280	57.2~61.6

2. 過載保護與橫截面積的匹配

• 斷路器 / 保險絲的額定電流需與電纜橫截面積匹配：

• 例：2.5 mm2 電纜（載流量 20A）需搭配 16A 或 20A 斷路器，若強行接入 32A 斷路器，過載時電纜先發熱燒毀，而非斷路器跳閘。

二、影響電纜的電壓降（供電穩定性）

1. 電壓降計算公式與橫截面積的關系

• 電壓降（$\Delta U$）公式：$\Delta U=I\times (2L\times \rho /S)$，其中$2L$為往返線路長度。

• 結論：橫截面積$S$越大，電壓降越小，適合長距離供電。

• 案例：380V 三相電機，距離配電箱 100 米，負載電流 50A：

• 選用 10 mm2 電纜：$\Delta U\approx 5.2V$（電壓損失 1.3%）；

• 選用 6 mm2 電纜：$\Delta U\approx 8.7V$（電壓損失 2.2%），可能導致電機啟動困難。

三、關聯電纜的機械強度與柔韌性（物理特性）

1. 機械強度：橫截面積越大，抗拉 / 抗壓能力越強

• 大截面積電纜（如 35 mm2 以上）常用于戶外架空或重型機械連接，因導體更 “粗壯"，不易被外力拉斷。

• 例：建筑工地塔吊電纜需選用 16~25 mm2 橡套電纜，避免起吊時因電纜自重或擺動導致導體斷裂。

2. 柔韌性：橫截面積越大，彎曲靈活性越差

• 詳見前序回答：小截面積（如 1.5 mm2）導體多為細股絞合，類似 “軟繩"；大截面積（如 50 mm2）導體股數少、單股直徑粗，彎曲時需更大半徑（如 R≥10D）。

四、決定電纜的成本與敷設空間（經濟性與安裝適配性）

1. 成本與橫截面積的非線性關系

• 銅價占電纜成本的 70%~80%，橫截面積翻倍，用銅量翻倍，但絕緣 / 護套材料成本增加有限。

• 性價比建議：

• 短距離小功率（如家用照明）：選 1.5~2.5 mm2；

• 大功率長距離（如工廠車間）：優先用大截面積電纜降低電壓降，避免因電壓不足導致設備故障。

2. 敷設空間限制

• 穿管敷設時，電纜總截面積（含絕緣層）不得超過線管內徑的 40%：

• 例：20mm PVC 管最多穿 3 根 4 mm2 電纜（單根直徑約 6mm，總面積≈3.14×32×3=84.78mm2，線管截面積≈314mm2，占比 27%）；若穿 3 根 16 mm2 電纜（單根直徑約 10mm），總面積≈3.14×52×3=235.5mm2，占比 75%，超過標準導致散熱不良。

五、影響電纜的散熱與溫度等級（安全性）

1. 橫截面積與散熱效率的平衡

• 大截面積電纜雖電阻小，但直徑大、散熱面積相對更小（表面積 / 體積比下降），需搭配更高耐溫等級的絕緣材料：

• 小截面積（≤6 mm2）：常用 PVC 絕緣（耐溫 70℃）；

• 大截面積（≥16 mm2）：多選用交聯聚乙烯（XLPE，耐溫 90℃）或硅橡膠（耐溫 180℃），避免因散熱差導致絕緣老化。

2. 溫度對載流量的修正系數

• 環境溫度超過 25℃時，載流量需乘以修正系數（K），橫截面積越大，K 值下降越明顯：

• 例：40℃環境下，16 mm2 電纜 K=0.87，載流量從 90A 降至 78.3A；而 2.5 mm2 電纜 K=0.91，載流量從 20A 降至 18.2A。

六、適配不同應用場景的選型邏輯（實際應用）

1. 按場景匹配橫截面積的典型案例

• 家用布線：

• 照明：1.5 mm2（載流量 15A，滿足 LED 燈具需求）；

• 空調 / 熱水器：4 mm2（載流量 32A，適配 2~3 匹空調）。

• 工業場景：

• 小型電機（1.5kW）：3×2.5 mm2 電纜；

• 大型水泵（75kW）：3×50 mm2+1×25 mm2 電纜（三相五線制）。

• 移動設備：

• 手持電鉆：3×1.5 mm2 橡套電纜（YZ 型），兼顧柔韌性與載流量；

• 港口起重機：3×35 mm2+1×16 mm2 重型電纜（YC 型），允許一定彎曲但需固定敷設。

總結：導體橫截面積的 “四維決策模型"

1. 電氣需求：載流量、電壓降是否滿足設備功率與距離；

2. 機械條件：敷設方式（固定 / 移動）、彎曲頻率對柔韌性的要求；

3. 環境因素：溫度、散熱條件決定絕緣耐溫等級；

4. 成本限制：在滿足安全前提下，避免 “大馬拉小車" 造成浪費。