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1、IPS电动独轮车产品设计报告设计艺术学院工业设计12-1班姬广会(1209540118)目录第一部分设计计划背景及进度4第二部分市场调研一、消费者调查5二、市场调查5三、同类产品的调查6第三部分、资料分析一、分析调查资料7二、设计定位8第四部分、设计构思一、相对电动车的改进10二、初步设计构思，画草图11第五部分、设计展开一、深入设计12二、开展细部设计，画草图13三、评价反馈14第六部分、确定方案一、确定方案16二、设计效果图1719三、三维建模第六部分、综合评价一、整理19二、评价19三、制作报告书19第一部分设计计划背景及进度一、背景及进度在中国过去30年里发生的巨大变化中，交通方式的改
2、变应该算是最显而易见的了。曾经挤满自行车的城市街道上，现在却布满了大大小小的汽车。随着经济的发展和生活水平的提高，小汽车已经成为了现在中国人出行的主要交通工具。然而，这也造成了严重的交通拥挤，交叉路口、高速公路上汽车堵塞成为常见景观。然而现在，从这拥堵的车辆中一种新的运输道路被“见缝插针”般开启，中国人的出行方式又在经历一场悄然转变一一不用汽油，没有废气排放，没有噪音污染的电动自行车，成为了运输新革命的先驱。环境污染、能源紧缺正日益成为我国可持续发展和建设和谐社会所必须面对的严峻课题，为了应对上述挑战，绿色、环保、节能成为当今社会流行的话题。政府为了提高发展的质量，也积极鼓励各行业发展节能环保
3、产品，因此,环保节能产品在当今社会充满了活力，是经济增长新的源动力。电动车作为一种有效替代燃油汽车的绿色交通工具，无论从环保角度还是能源角度看，未来电动车都需要有一个大的发展。第二部分市场调研一、消费者调查从1995年清华大学第一台轻型电动车面世,短短10多年时间，我国已从无到有,发展出一个全球最大的电动车工业。统计显示，2008年中国共销售出2100万辆电动自行车，相比之下，同期内汽车的销量仅为940万辆。中国现在街道上已有的汽车数量达到约2500万，而电动自行车的数量是汽车的四倍。二、市场调查1 .被访者对电动车的基本使用情况；2 .被访者对电动车的使用时间；3 .被访者性别对电动车注重方
4、面的关系；4 .被访者对电动车优缺点的看法；5 .被访者对电动车有关方面的要求或建议三、同类产品调查爰玛电动车奇乐爱玛电动车2014演品青乐详细配置名称奇乐价格区间l0-20品牌爱玛电动车系列20140电机无刷永磁酸48V/12AX04/轻便结实的车篮是日常使用最多的储存空间，网状设计使它可以放置细小物品也不会漏出08/仪表盘车速，电量等信息在仪表盘上一 目了然，简单明了带来轻松自如 的架势感官7/前灯前LED照明系统有着良好的聚光性能，同时比传统灯泡节能省电,保证了电动车良好的续航能力小刀电动车2014注品双动力金胡匙讦在Zi钠双勋全祖K品悔刀电动车电机48V3S0t高效率电机价格区间200
5、0-3000韧2osa电池4SV20AK外形尺寸/长*宽*高mm：1500*605*1130中心距mm:1070电机:48V350W高效率电机电池:48V20AH控制器:48V24A小刀专用控制器刹车方式:前95毂刹，后90随动闸避震方式:前避震，后减震电彩车独特点1 .强劲爬坡力（扭矩）252 .超长续航里程110公里3 .前后液压减震骑行更舒适4.2.5加粗防侧滑轮胎骑行更平稳5 .超大鞍座，骑行更舒适6 .“香”型转把，弥久留香好心情第三部分、分析问题，提出概念一、分析调查资料1、电动车因环保方便受到居民欢迎在能源危机日益加剧和空气污染日益严重的今天，不使用有机能源、零排放是电动车相比汽
6、车和其他私用交通工具的一大优点。电动车体积小、重量轻、价格低廉、驾驶操作简单、走街串巷便捷、容易停放，既方便了居民出行，又保护了环境，因此成为现代居民出行的主要交通工具。在问卷中了解到，95%以上的居民认为小区车棚的电动车不断增加，并解释道：“汽车太贵买不起，摩托车太危险，公交车人太多不想挤，骑自行车又太累，而电动车占用车位小，行驶通畅、环保最适合我们J2、电动车的电源问题比较突出电动车作为居民理想的交通工具，有些性能需要进一步开发，约60%的居民遇到过电动车因电量不足而抛锚的情况。目前已上市的蓄电池电压一般有46V、48V等，最大的60V,理论上60V电压可以供单人持续行驶40公里。电池充电
7、时间比较长，一次完全充电需要8-10小时，短途骑行时耗电不完全，为了不影响电池使用寿命不宜充电。长途骑行时电动车电量有限，仍无法与一般机动车辆的性能相比拟。当处于完全亏电时，它由于自身较重、机械动力差，不像普通自行车那样容易运行，居民靠人力蹬骑非常吃力。电动车充电器体积较大不方便携带，而市场上暂无电动车辆移动电源，快速充电站点稀少，出行紧急充电不易。小区车棚也没有“充电计量”设备，居民楼上楼下搬运电瓶，实在苦不堪言。有的居民直接在楼前乱拉乱扯电线，为火灾和触电埋下安全隐患。3、电动车被盗事件呈多发态势电动车成为盗窃分子的目标原因主要有三个：第一，电动车因为无需办理行车证，也没有登记管理措施，这
8、使得电动车主几乎没有所谓的“拥有权”，并且电动车质量较轻、防盗系统差容易盗取。第二，二手电动车市场火爆。对消费者来说二手电动车价格低廉、性能良好、不影响使用，对车主来说，既不造成资源浪费、闲置又能取得一定经济收益。盗窃分子看好二手市场，盗取电动车以牟取可观利润。4、电动车交通事故愈演愈烈现在交通事故中，因电动车单方违法而导致的事故比例正逐年上升。调查表明，原因主要有四个方面：第一，电动车实际车速一般可达30公里/小时，有的能达到40公里/小时，几乎接近汽车在市区的行驶速度，大大超过城市非机动车15公里/小时的限速。二、设计定位上班族-工作-下班、学生族-学习-放学、运动族未来1、进入用户生活2
9、、成为新型代步工具3、熟练掌握行车技能第四部分、设计构思一、电动车的改进以前都把蓄电池放在车子后方，跟摩托车的造型一致，并且操作按钮也尽量做得大一些。现在把他们隐藏的约好的则销量越好。我猜测在电动自行车刚出现时候，大家都觉得它跟摩托车类似，越是笨重骑上去越是拉风，但是随着他的普及，大家则倾向于小巧型，越是易于携带越是喜爱，开始注重它的便捷了。不管是什么原因让小巧便携的电动自行车更加讨人喜欢，我想商家最应该做的则是转变以前的观念，将电动自行车向小而轻便发展，才会更加迎合大众的需求。第五部分、设计展开一、深入设计oy人体工学提手设计确刚!手，适合人体工学,手感更加舒适,久提不伤手.先进安全充电槽设
10、计采用全封闭式三项插口,防进水、防漏电，有效保护电池充电时安全性，大大提高安全系数，细致开关按键设计细致的开关敏设计，程轻一按,电平直车随即就发动！0少航空铝合金脚踏板材质采用最新航空铝含金材质，一级硬度,结实耐用经过最新科技加工，表面变光拉丝,质感强,高档美现优越天然橡胶轮胎天然楹胶,专用轮胎配合凹凸纹理设计，抓地性能优旌堪比宴车专用怆的,增加安全系数.超强电动车电机设计采用国新电动车同一类型电机设计,动力强劲节能酎热,安全系敷高于行业水平.选车必看性能指标IPS3fflWThethreemainpartsoftheIPSIPSiSfIiIIEaControlboard7年自平衡系统技术沉淀
11、领先安全1驱动板、保沪板行业率先二合一全面防护率先采用32位处理器高效住能艮正强波非伪正弦波掾控败晚,IPSfl11Motor全尺寸电机14八6寸全地形阖S性铝合金轮iS防水防尘防锈5A级供J应淘晶质值旧信赖IPS电HDBatteryIPS其他品牌A级品建电池成本31C级S电池动力型电电放电性能IQCK音通电池充放次数200次300次充放次数使用简介产品品牌品牌IPS其他品牌趣味性知名度通过性好,轻便侵控灵活.诉的技!国内苜家,产品远峭海外,全国捐事 领先,央视节目报道,的星粉丝众多.路况要求2,笨不易座控 出行负担！网络水军浮夸，高价软文. 虑极交易,狂刷蜩。典材实料虎标浮夸.%质配件,安全
12、性6大安全防护.全面过理！安全等级低，缺少实轴犯试!专业度7年研发,规Hi化生产.三代 产显更新新品匆忙上市团队婚时拼凄1服务呆障全国数百家授权的停点!多则几十.少剜几个！.上海研发中心数据：10瓦时=Ll公里，配色方案享价详细配置电机；尺寸：14寸动力参数：450W最高时速：18KMh极限承重：12Okg电池；电池容量：200WH续航里程：25km左右充电时间：约2小时控制器；处理器：DSPx2自平衡系统：IPSV2.0陀螺仪：MEMS陀螺仪预警系统：声光限速控制方式：矢量/正弦波重量；自重：10.6kg外观；长/宽/高：372/475/152配件；充电器：50.4v2a踏板：铝合金外壳：A
13、bS材料烤漆工艺环境；工作温度：-1050CIP等级：IP65极限爬坡：15。第六部分、深入设计，模型制作一、确定方案IPsrfiafffflnDetailedIPSproducts全面解读自平衡电动车结构图翔电源开关/充电口H级轮胎外凫二、设计效果图五、三维建模第六部分、综合评价一、整理,科学流线型手柄设计经过科学研究跟测量，使手握起来更舒服。如果不骑的时候，手一提就可以带走了。安全贴士：面对危险路面时，建议手提通过充电接口配备橡胶防尘帽，贴合紧密，防水，防尘，防脱落。充电完毕后，请别忘记将防尘帽扣好。另外内置LED电量显示灯，AirWheel使用4颗LED来显示电量状态，当电量大于85%时
14、4颗LED灯圈亮，当剩余电量小于15%时，4颗LED会全部闪烁。因此出行时请先检查电量，避免路程过远无法返回。建议每次使用后都及时充电。二、评价试用体验：L比想象的难学学了一个小时能把这辅助带走但是上车的时候经常不稳刚开始腿太紧张一下午下来俩个小腿都肿肿的电池冲了一次感觉不如第一次耐用试试再看反正电池质量包半年。很拉风的车子代步很勉强把因为毕竟在马路上不安全。出去玩在小区校园里是很不错的。2.首次接触火星车，车子加速和刹车都很灵敏。跑出去很吸引眼球。但是双轮有一点遗憾的地方，在经过凹凸不平的路面时，建议大家一定要减速，因为这时平衡系统进行调整，车子稳定性不容易掌握。总体来说，这款车适合平整的马
15、路或者旅游区游玩三、制作报告书一 .概述2二 .范围2-3.参考标准及参数取值依据3四.符号说明3-4五.IEC287-3-2/1995标准电力电缆截面经济最佳化计算方法的应用4-11六 .电力电缆经济截面最佳化数据查找的使用方法11-12七 .电缆经济截面与发热截面总费用比较及投资回收年计算12-15八 .经济截面的校验条件16-17附录1铜芯电力电缆综合造价统计表18-19附录2电缆造价类别的平均A值20附录3电缆型号与电缆造价类别对照表20附录4T铜芯电力电缆经济电流范围（bA类别）21-23附录4-2铜芯电力电缆经济电流范围（II-A类别）24-26附录4-3铜芯电力电缆经济电流范围（
16、HI-A类别）27-29附录4-4铜芯电力电缆经济电流范围（IV-A类别）30-32附录4-5铜芯电力电缆经济电流范围（V-A类别）33-35附录5铜芯电力电缆经济电流密度计算数据及图表（不同电价）36-40附录6电缆导体交流电阻及感抗41-42附录7铜芯电力电缆允许载流量表42附录8损耗费用辅助量F-Tmax-P关系的统计值43附录9最大负载利用小时Tmax与最大负载损耗小时T和COS中的关系43附录10不同行业的年最大负载利用小时Tmax,（h）44九 .参考资料44电力电缆经济选型实用手册一.酸导体的经济电流密度是选择导体的必要条件之一。当选择导体的诸多技术条件（如发热温升、机械强度及电
17、压降要求等）得到控制或改善时，往往是经济电流密度起着支配作用。实践证明，经济电流密度对于选择导体进而节省能源，改善环境，提高电力运行可靠性有着重要的技术经济意义。过去，在计划经济的条件下，工程设计往往偏重技术、轻视经济；重视初投资，忽视长期运行的经济性。工程建设也因此付出过沉重代价。当前，我国己经进入到社会主义市场经济的发展时期，工程投资方和经营方都越来越注重投资效益和运营效益。追求工程建设整体的、长远的合理性，倡导基建优化设计。而导体的经济电流密度正是这种优化设计的内容之一。传统的设计方法按载流量选择导体截面时只计算初始投资，导体的截面选择过小，将增加电能的损耗；选择的过大，则增加初始投资。
18、研究和确定导体电流密度的目的，就是在己知负荷的情况下，选择最佳的导体截面；或是在己选定导体截面的情况下，确定经济的负荷范围，以寻求投资的最优方案，取得最理想的经济效益。本实用手册应用IEC287-3-2/1995电力电缆尺寸的经济最佳化标准和方法，采用我国常用的铜芯聚氯乙稀绝缘聚氯乙稀护套（PVC绝缘）和交联聚乙稀绝缘聚氯乙稀护套（XLPE绝缘）中低压电力电缆数据，统计和汇集了为计算电缆系列截面的经济电流范围、经济截面和电缆经济电流密度所需资料，可供电气设计人员和运行人员选择电缆导体经济截面参考。二.范围1 .本实用手册适用于电压为66kV,8.7/1OkV及0.6/1.OkV中低压等级铜芯电
19、力电缆的经济选择。电缆类型为铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（VV型），铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆（VV22型），以及交联铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（YJV型），交联铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆（YJV22型）。电缆芯数包括：根据产品目录有等截面的三芯、四芯及五芯，非等截面的四芯及五芯。2 .按照IEC287-3-2/1995国际标准，导体截面经济选择只计及发热损耗，不考虑电压有关的损耗，也不包括诸如维修等因素。参考标准及参数取值依据国际电工委员会标准IEC287-3-2/1995电力电缆截面的经济最佳化。国家标准GB/T16895.15-200
20、2等效于IEC60364-5-523:1999建筑物电气装置电气设备的选择和安装布线系统载流量以及GB50217-94电力工程电缆设计规范。金融贴现率，电价年增长率等按照近年来国家电力公司经济研究中心提供的数据。低压电力电缆出厂价格根据北京工程造价信息2001年第2期。中压电力电缆价格及中低压电缆敷设综合费用根据西北电力设计院1981年及东北电力设计院2001年的专题报告导体的经济电流密度资料。四.符号说明本手册使用的符号及其量值说明如下：A与导体截面有关的单位长度成本的可变部分（造价费用斜率）元mmm2B邻近效应、集肤效应的综合系数一C与敷设条件等有关的单位长度成本的不变部分元小CT电缆系统
21、总成本（总费用）元Imax最大负载电流A1.电缆截面某段长度mCJ年期间内电缆导体发热损耗费用的现值元N电缆使用的经济寿命期年Np每回路相导体数目一Nc传输同型号电缆和负载值的回路数目P电价，电度电费元/kWhD每年最大需量电费元kW年F由公式（6）定义的辅助量（线损辅助量）元/WQ由公式（4）定义的辅助量-r由公式（5）定义的辅助量aImax的年增长率%b电价P的年增长率，不计及通货膨胀%i计算现值用贴现率CI拟确定某段长度的标准截面规格的初始费用元CIl最接近某段长度较小标准截面规格的初始费用元CI2最接近某段长度较大标准截面规格的初始费用元R拟确定电缆截面规格的单位长度交流电阻kmRl最
22、接近较小标准截面规格的单位长度交流电阻kmR2最接近较大标准截面规格的单位长度交流电阻kmTmax最大负载利用小时hT最大负载损耗小时hS电缆导体截面mm2Sec电缆导体的经济截面mm2P20导体20下的电阻率.m20导体20下的电阻温度系数1/0m导体平均运行温度K温度及B系数的综合系数T投资回收年年五.IEC287-3-2/1995标准电力电缆截面经济最佳化计算方法的应用1.电缆的总费用。总拥有费用法（TOC,TotalOwningCost）是全面评价电气装置能效费用的方法，包含：初始投资（采购及安装费用）及其寿命期运行费用的两个部分。其表达式如下：总费用CT=CI+CJ（1）式中：Cl所
23、安装的电缆造价（初始投资），包括电缆购置费及敷设安装费用，（元）CJ等效于电缆购买时的线路损耗费用，即电缆N年经济寿命期发热损耗费用现值，阮)。1.1 电缆初始投资Cl包括电缆出厂价及敷设费用(附录1),敷设费用以综合造价系数来折算，综合造价系数计及电缆的运输，敷设安装及电缆构筑物等费用，综合造价系数随电缆截面增大而降低。以下用单位长度和截面有关系的投资费用斜率A来表示，又叫做投资费用的可变部分A值。各种类型电缆的A值因价格不同而异，为求得各类型电缆截面与投资的线性关系，其斜率A(以下简称A值)按下式计算：A=(截面S2电缆的初始投资-截面Sl电缆的初始投资)/(截面S2-S1),(7C/m.
24、mm2)(2)对于每一种型号电缆，都存在各自变化幅度不大的系列截面斜率A。本手册共统计28种型号电缆的A值,将其之间误差小于10%的A合并为同一类平均A值，平均A值由小到大分成五组以I-A,II-A,III-A,IV-A,V-A类别标志，见附录2。电缆造价类别与电缆型号对照表见附录3。五个组的平均A值代表型号数量不等的电缆单位造价，它们之间的偏差为18125%。为了使电缆导体截面范围建立较好的线性关系，以平均A值对相应型号电缆的初始造价做线性调整。采用平均A值比用自身A值计算经济截面和经济电流密度所得结果只有小于3%很小的误差。1.2 电缆在N寿命年期间发热损耗现值CJ这是计算电缆造价以外的运
25、行费用，它与负载大小、年运行时间、电价、电缆截面、使用寿命期及资金贴现率等因素有关。(1)电缆在N经济寿命年运行的电能损耗费,折算到电缆购买日的现值：CJ=(I2maxRLNpNc/1000)(P+D)Q/(1+i100),(TC)(3)式中：Q为计及N年负载增长、电价增长和贴现率的系数，Q=(l-rN)/(l-r)(4)其中r=(l+a100)2(l+b/100)/(1+i100)-(5)(2)为方便于以后对不同截面损耗费用的一系列计算，将式中除导体电流和电阻以外的所有参数以线损辅助量F来表示。令F=NPXNCX(P+D)Q/(1+i%)/1000,(元/W)(6)F总括了回路相数NP和Nc
26、、电价P、D、最大负载损耗小时T和现值系数Q(1+i%)。此处采用我国常用的最大负载损耗小时(T)法来计算线损。因此最大负载损耗小时需由已知的年最大负载利用小时TmaX和功率因数cos关系表中查出，见附录9。功率因数CoS对经济电流范围和经济截面的计算结果影响很小，本手册采用该关系表的中间值cos=0.9,在Tmax=100Oh至8500h范围取下T值作为计算用数。按公式(6)便可算得Tmax/范围内的线损辅助量F(见附录8),它在经济电流范围和经济电流密度计算过程是经常使用的中间量值。在绘制经济电流密度j曲线中习惯用Tmax而不用来表示。不同行业的TlnaX可从现成统计资料查出(见附录10)
27、。公式的线损辅助量F算式中现值系数Q(l+i%)的参数：a,b,i,和N均系根据国家电力公司经济研究中心近年提供的数据，即a=0,b=2%,i=10%,N=30年，按公式算出r=0.927,进而算得Q和现值系数Q/(1+i%)=11.2这样，总费用的计算式简化为：CT=CI+I2maxRF(元)(7)2 .系列标准截面中每一导体经济电流范围的算法原理：电缆系列截面的经济电流范围是在总费用相等和敷设条件相同的条件下取得。计算公式可以有两种表达方式：一种是按总费用计算式通过输入电缆初始投资和电缆线路电阻等参数来计算电流范围(IEC表达方式)，另一种是通过输入单位造价平均A值，电缆截面S和导体电阻率
28、等参数替代第一种公式原形计算。2.1 第一种计算的表达式：每一线芯截面都有一个经济电流范围，按电缆相邻线芯截面总费用相等为条件，其低限值和高限值分别由下列公式给出：IInaX(低限值)=(CI-CI1)(FXL(Rl-R)0.5(8)IinaX(高限值)=(CI2-CI)/(FXLX(R-R2)0.5(9)式中：CI拟确定某段长度电缆截面规格的初始费用，(元)R拟确定电缆截面规格的单位长度交流电阻，(Qkm)CIl最接近某段长度较小标准截面规格的初始费用，(元)Rl最接近较小标准截面规格的单位长度交流电阻，(Qkm)CI2最接近某段长度较大标准截面规格的初始费用，(元)R2最接近较大标准截面规
29、格的单位长度交流电阻，(Qkm)1.确定电缆截面规格某段长度，(km)2.2 第二种表达式：为便于对每一线芯截面经济电流范围的计算，原理不变，将电缆造价平均A值替代Cl以及电阻率除以截面替代电阻R来表达。因交流电阻R=20XBXl+20(011-20)106/S,(m)令K=Bl+a20(m-20),于是交流电阻R=p20K106/S,(m)式中：P20为铜导体直流电阻率，P20=18.3510-9,(.m)B为综合邻近效应、集肤效应的系数，取VV型和YJV型电缆的B平均值=LoO6。a20为铜线20的电阻温度系数等于0.00393,(C)Onl为导体温度，在经济电流运行时导体温度可降低，m=
30、400C(IEC推荐)代入相关参数，取得K=Lo85。将A、S和P20替换(8)(9)式中的Cl与R。公式经整理后，可得经济电流范围高低限值的另一表达式：InIax(低限值)=A(SIS)/F0.01990.5(10)Imax(高限值)=A(S2S)/F0.01990.5(11)3 .给定负载电流下经济截面的算法原理：计算以给定负载电流下电缆总费用为最小时的截面，公式演算如下。电缆总费用按公式可写成以导体截面S为函数的表达式：CT(三)=CI(三)+I2maxR(三)XLXF,(元)(12)3.1 CI(三)以上述不同电缆类型初始投资推导为线性模型的A值表示：CI(三)=L(AS+C)式中：A
31、-成本的可变部分(元/m.mm2),各型电缆可取平均A值；S-导体截面(mm2)；C-成本的不变部分(元m);1.电缆长度(m)O3.2 交流电阻以导体截面S的函数式表示：R(三)=p20Bl+a20(m-20)X106/S,(m)3 .3总费用为最小时的经济截面Sec可通过以总费用公式(12)对截面S求导，并令其为零取得：See=I2maxFp20Bl+20(m-20)X106/A0.5,式中：P20、a20、Om、B和K的取值与上节相同，代入公式(13)整理后可得经济截面：Sec=I2maxF0.0199/A0.5,(mm2)(14)4 .电缆导体经济电流密度的算法电力电缆经济电流密度的计
32、算方法很多，例如年费用最小法，计算费用法，返本期法和财务表报法等，但因出发点不同，各个国家的各部门都采用不同的计算方法。以上IEC287-3-2标准的两种计算方法实际上已表述了电缆经济电流密度的内容，因为经济电流密度就是流过经济截面中电流的密度。4.1 经济电流密度的算式：j=Imax/See(Amm2)将公式(13)的SeC代入上式，得:j=Imax/I2maxFp20Bl+20(m-20)X106/A)0.5或公式(14)的SeC代入上式,得:j=(A/F0.01990.5(Amm2)(15)为求电缆的经济电流密度,只需代入电缆造价平均A值与Tmax小时下的F值(设定不同的电价P条件)，便
33、可求得Tmax与j的关系数据和曲线。本手册收集28种常用的中低压电力电缆造价(附录D合并为5种类别的平均A数值(见附录2)。由公式(15)计算不同电价(设P=0.2L0元kWh)5种类别28种常用的中低压电缆的经济电流密度数据及曲线(见附录5)O4 .2各参数对经济电流密度j的影响由经济电流密度j的算式(15)可见，经济电流密度j与A值开方成正比，A的增加表明电缆投资增加，j便应该增大，即要求采用较小截面是经济的(为要求投资回收年不因此而增长)。j与F值开方成反比，F是TnIaX和P的中间辅助量值，F增大相当于运行时间加长或电价增加，j应该减小，j减小就是要使截面加大使损耗费用减小才经济。不可
34、能对每一种型号电缆都分别给出它们的经济电流密度，只能按不同类型电缆A的大小分组合成的平均A值来设置，虽存在一定误差，在TmaX不变的情况下平均A值开方的差值控制j之间的差值范围，而平均A值与其组内各型电缆本身A值的误差范围从0.58%不等，影响j的误差小于3%是允许的。考虑我国地区电价差别较大，电价P对j的影响偏差宽度不等，低电价影响j的宽度比高电价大，可以控制j之间的差值1015%来确定P值，附录5列出的经济电流密度Tmax-J曲线是以电价整数P=O.2、0.3、0.4、0.5、0.7、LO元/kWh范围，在两电价数值间的实际电价可在曲线间按插入法就近取值，由于高电价中的误差所影响最终经济截
35、面的选择很小，可不于计较。必要时(例如电价超出所列范围很大)仍可按计算公式修改线损辅助量F值来补充新电价条件下的j值。5 .电力电缆截面经济最佳化计算方法举例以上电力电缆截面经济最佳化的三种计算方法，简单易行，只要代入相关参数(大多已汇集在附录中)就可取得所需结果。举例如下：5.1 题1:计算VV-I型3X50mm2电缆导体的经济电流高低限值范围。假设条件:TmaX=5000h,电度电价P=O.5元/kWh,L=1km,电缆为明设。已知：由附录1查得VV-I型电缆数据：335mm2,350mm2,3X7Onlm2初始投资Cl每公里分别为55418元,74993元,101093元，导体交流电阻R
36、由附录6查得每公里分别为0.566,0.397Q,0.284d由附录8查得线损辅助量系数F=65.60元/W。解：(1)3X5OmIn2电缆导体的经济电流高低限值范围由上列参数代入公式(8),(9)计算：Imax(低限值)=(74993-55418)(65.6l(0.566-0.397)0.5=42.OAImaX(高限值)=(101093-74993)/(65.61(0.397-0.284)0.5=59.3A50mm2截面的经济电流低限是35mm2截面经济电流的高限，50mm2截面的经济电流高限是70mm2截面经济电流的低限。(2)同上,用(10),(11)公式计算，由附录2、3查VV-I型电
37、缆为I-A类别，其A=L305元/m.mm2,计算结果与(1)相同。IInaX(低限值)=1.305X(50X35)/(65.60.0199)0.5=41.8AIlnaX(高限值)=1.305X(50X70)/(65.60.0199)0.5=59.1A(3)查附录4的电力电缆经济电流范围数据表，可直接得到ImaX范围为4259A与或相同数值。5.2 题2:计算一路VVT型电缆负载电流IlnaX=IooA的经济截面，电缆长度为IknI(假设不计较电压损失)。假设条件:TmaX=5000h,电度电价=0.5元/kWh。解：由附录2、3查VV-I型电缆属卜A造价类别，其平均A值=L305(元/m.m
38、m2),附录8查F=65.6(元/W)。将相关数据代入公式(14),电缆经济截面为：Sec=1002X65.6X0.0199/1.3050.5=100.0mm2因为由计算公式得出的截面数不可能正好等于一个标准截面，一般宜选用小于计算值的标准截面95mm2。如需要精确计算，也可由公式(7)计算总费用大小来确定。此时还需查电缆的单位长度造价(附录1)和截面的交流电阻(附录6)。CT95=133718+10020.209X65.6=270822元CT120=166343+10020.166X65.6=275239元比较总费用的计算结果，最经济的截面应是95mm2。5.3 题3:题同5.2例,用经济电
39、流密度选择电缆截面。解：由经济电流密度数据表或曲线(附录5)查：当TmaX=5000h,电缆为I-A类别，A=I.305元/m.mm2,得j=l.0Amm2,对于Imax=100A,经济截面S=100/1.0=100mm2,同样仍按5.2题选小的原则，选用95mm2。5.4 题4:如何修改经济电流密度。当要求电价P=O.85元/kWh,Tmax=6500h,采用的电缆为YJV-IOkV,求经济电流密度。解：(1)查附录9,设CoSd)=O.9,当TnIaX=650Oh,得=5100h,(2)代入公式(6)：F=NpXNcX(P+D)Q/(1+i%)/1000,(元/W),假设公式(6)的其他条
40、件不变，即Np=3,Nc=I,D=252元kW,现值系数Q/(1+i%)=11.2,(3)新的F=3(51000.85+252)Xll.2/1000=154.1元/W,(4)查附录2、3,YJVTOkV属电缆造价II-A类别，其平均A值=1.598元/m.mm2,(5)修改新的经济电流密度，代入F与A于公式(15),当TmaX=6500h,j=A/F0.01990.5=(1.598/154.1X0.01990.5=0.722Amm26.总结经济截面最佳化的计算方法综上所述，电力电缆经济电流范围、经济截面和经济电流密度的计算公式是很简捷的，从这些计算公式可见，只要输入以下必要的参数进行计算就可获
41、得所需数据：(1)不同型号电缆的平均A值(由附录3先查出电缆造价类别，由附录2即得平均A值)O例如W-I-(3XS)型电缆的造价类别为I-A,其平均A值等于1.305元m.Inm2。(2)电缆线损辅助量F,是计算过程的中间值，由不同的年运行最大负载利用小时TInaX(计算过程用负载损耗小时T)和不同的电费价格P计算确定。在计算经济电流范围和截面的公式都用着它，为计算操作方便，附录8列出了损耗费用辅助量F-Tmax-P关系的统计值。(3)当单独计算线路损耗费用或总拥有费用时，需要输入实际使用的最大负载电流Imax和电缆导体交流电阻(附录6)以及电缆线损辅助量F值。六.电力电缆经济截面最佳化数据查
42、找的使用方法应用IEC的计算方法所取得电力电缆截面经济最佳化的计算数据，为便于在实际工作中查找使用，大多己汇集在附录之中，其方法与步骤都比较简单易行。不论求取各种型号电缆和不同运行条件的经济电流范围、负载电流的经济截面和经济电流密度，只要按步查找附录中的相关参数和自定条件(如己知电价或最大负载利用小时)即可取得。1 .已知电缆型号，负载电流IInaX和运行小时TInaX,求经济截面。从附录3类别对照表查出给定电缆型号的造价类别。例如YJVTO型,造价类别为II-A。(2)己知项目电缆所在电网的最大负载利用小时Tmax,和电价P。例如TnIaX=7000h,P=O.5元/kWh。从附录4中，找到
43、对应电缆造价类别为H-A的经济电流范围表，找出给定电价P的经济电流范围小表，选定最大负载利用小时TmaX一列，确认负载电流在高低限电流范围的一行，其左端对应的截面就是所求的经济截面。例如在附录4-2电缆造价类别为II-A的经济电流范围表中，找到P=O.5元/kWh的小表,查Tmax=7000h一列，找到经济电流范围中InIaX=150A正包括在145-183A一行，左端对应的截面一列185mm2就是它的经济截面。2 .已知电缆型号和截面，求经济电流范围。(1)从附录3查出给定电缆型号的造价类别。例如VVT-(3X70)型，造价类别为卜A。(2)己知项目电缆所在电网的最大负载利用小时Tmax,和
44、电价P。例如Tmax=7000h,P=O.4元/kWh。从附录4中，找到对应电缆造价类别为I-A的经济电流范围表，找出给定电价P的经济电流范围小表，选定最大负载利用小时TmaX一列，从已知截面一行便可查到未知的电缆经济电流范围。例如从已知截面为70mm2的一行，它与已知Tmax=7000h一列的交点处便是该截面的经济电流范围5271A3 .已知电缆型号，求经济电流密度。(1)从附录3查出给定电缆型号的造价类别。例如VVT-(5XS),查类别为IV-A。(2)己知项目电缆所在电网的最大负载利用小时Tmax和电价P。例如Tmax=7000h,P=O.7元/kWh。(3)从附录5查电缆造价类别的经济
45、电流密度数据表和曲线。例如类别为IV-A,按数据表查Tmax=7000h一列与P=O.7元/kWh一行的交点便是经济电流密度j=0.89Amm2.若需要按曲线查，在IV-A类别经济电流密度曲线图，P=O.7的曲线与纵坐标Tmax=7000h水平交点处取得对应的经济电流密度j为0.89Amm2o七.电缆经济截面与发热截面总费用比较及投资回收年计算以上是按IEC总费用最小的方法来求取经济电流和经济截面。比较发热截面与经济截面的ToC总费用，以电缆寿命为30年和年运行小时为三班制来算，下面的例子可见发热截面的总费用明显大于经济截面。但是如果电缆负载电流不大，使用年限不长，年运行小时为一班工作制，两种截面方案的经济效益总费用就有比较的可能。以下比较两种截面的总费用情况。1.给定负载电流下发热截面与经济截面的总费用比较当己知给定负载电流下的发热截面与经济截面，比较其中三个班制年运行小时的
