馬達小教室：電流 ( III )

每當有人詢問筆者，馬達線材可承受的最大電流是多少? 腦中的第一個想法是要優先確認目標線材，馬達當中會有兩種線材需要確認電流狀況，分別為出口線及漆包線。若是詢問出口線的部分，那十分簡單，查閱電工法規就會告知多少電流需要使用多粗的線徑，甚至連絕緣皮膜的種類耐溫規範都直接規定，只需要照表操課就可以，如下圖所示；請注意此為美規標示，AWG係線徑標示，數字越大代表線徑越細。

電工法規

由電工法規中其實可以發現，真正導致可使用的電流極限其實跟溫度有關，當導線絕緣層的耐溫越高時，就代表這條銅導線可以容納更大的電流值；以表格最底層的2 AWG為例，當外側絕緣層耐溫僅80度時，可安全工作的電流為170A，但採用耐高溫200度的絕緣材料時，電流可承載到240度。由此可知，導電線材的電流上限，是受到表面絕緣層的耐溫影響，而非線材本身。

主要是電流流經導體時會產生損失，以數學表示式如下，其中P_loss就是導通損，i為流經電流值，R為導體上的電阻值。這損失就換轉換為熱的形式散發，但由於銅的熔點溫度為1084度，故首先會受到溫度影響破壞的，反倒是外側絕緣塑膠料；這就是法規為何以絕緣層耐溫做區分的原因。

將此概念同樣延伸至馬達漆包線做判斷，漆包線的絕緣層亦有不同的耐溫標準，因此可以完全比照出口線的電工法規做為參考值，以溫度及線徑作為分類，定義安全的工作電流。但實務上，少考慮的熱傳導因素，出口線在規劃時，僅針對線材本體的熱影響做評估；但漆包線因捲繞在矽鋼片上，熱傳導效果會變好，但整體被悶在馬達內部，環境溫度的對流效果會變差，詳細的傅立葉熱傳導公式如下，其中q為熱傳導量，k是熱傳導係數，A代表熱傳導面積，ΔT為溫度差，Δd是熱傳距離。藉由公式可以簡單判斷，當物體的表面積越大時，熱傳導的效果越好，同時本身發繞的溫度與周遭溫度差異越大時，也越容易導熱；而距離則是反效果，越遠越差。

對於出口線而言，大多僅是因線徑的粗細，導致表面積A會有所變化；也就是線越粗，表面積越大，散熱越好，因此可以容納更大的電流，而不需要擔心絕緣層過熱燒毀的情況；同時線徑越粗，電阻越小，也代表導通損失變小，不易發熱。但就是因為線徑的變化影響十分明顯，導致人們的認知變成線徑要加粗，才可以容納更大的電流；但其實可承受的電流大小其實跟線徑僅是間接關係，若是一條純銅線，只要達到熔點溫度之前，電流可以無窮的增加，甚至只要增加絕緣層的耐熱能力，電流就可以持續增加。

而馬達的情況遠較出口線複雜，不僅是線徑與表面積的考慮，熱傳導公式中的溫度差、距離以及不同材質的熱傳導係數通通都會在馬達內部造成影響，這就導致馬達設計在考慮電流極限時，是無法直接套用出口線的電工法規。

因此較為穩妥的回覆方式，其實無論是出口電線或是漆包線，單就線材的電流討論，其實都可以參考電工法規的標準；只是需要補充告知，漆包線因纏繞於馬達內部，會受到馬達散熱能力的影響，進而產生變化波動。

重點整理：

相同的絕緣層耐溫，出口線與漆包線可以對照相同法規，僅是漆包線會再受到馬達散熱能力影響。

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