WCA July 2015

61 / 64

59 Wire & Cable ASIA – July/August 2015
Brand-Rex Ltd
Glenrothes
Fife
United Kingdom
电话: +44 1592 778459
电子邮件:
网址:
❍ 图6: 测量的导体温度变化
美国线规 直流环路抗阻 (Ω)
超6类网线 26 23.3
铜包铝线 24 28.4
5类网线 24 18.2
❍ 表1: 每种电缆类型的被测线对直流环路电阻
Δ
导体温度 (摄氏度)
电流 (安)
超6类网线——美国线规26
铜包铝线——美国线规24
5类网线——美国线规24
电阻增加，(为满足欧姆定律的)必要电压超过工作台电源的
最高电压60伏。为了得到五个数据点，我们选择了1.95安的
电流值。
图6显示导体温度相对直流电流水平的变化，电流水平是测量
计算的。对于铜包铝线电缆样本，我们发现，导线温度升近
似等于：
我们知道，焦耳热效应引起的温度升高等于I2R损耗 [8]，因
此，由于每个测量点上电流是固定的，每对被测电缆的电阻
会导致温度不同程度的上升。因此，正如预测的，直流电阻
最高的电缆温度上升最快，反之亦然。
讨论
我们都知道，电缆受热会加速衰减[9] ，从而对电缆延展性产生
限制作用。对以太网供电来说，最高温度很可能在用于数据
传输的受电导体附近。因此，应当考虑到直流供电对同一对
线的延展性所产生的后果。
本文的结果展示了将电缆置于20 摄氏度环境温度下，同一对
直流电受电线的温度升高情况。现实中，周围环境温度可能
因时因地变化，因此，在不可控的和/或更温暖的环境中安装
以太网供电系统应当格外谨慎。
还应当进一步考虑模拟数据和安装环境数据的相关性。一方
面，模拟可能基于一种最糟糕的情景案例，然而在现实中，
占空比可能要求仅能在一小部分时间供电。实践中要尽可能
地采用精良的安装，比如使捆尺寸最小化，计算最大电缆长
度的温度上升以及清除道路和空间中的隔热材料。
请注意，虽然单组电缆的模拟和测量结果之间看来有极好的
相关关系，但本文并不能复现成捆电缆的表现，这很重要。
然而，我们预期，理论和实践之间良好的相关性对外露成捆
布局和多种电缆密封系统，如托盘、线槽和管道仍然适用。
美国线规24铜包铝非屏蔽双绞线和美国线规26超6 类铝箔对对
屏蔽电缆样本对比表明，施以同样水平的直流电流，导体尺
寸更小的电缆有可能比尺寸更大的导体放射更小的热量。我
们也知道，屏蔽电缆中的导电箔充当着散热器，有助于减少
电缆散发的热能[10]。因此，不仅要考虑以太网供电系统配置
的导体直径，也有必要考虑电缆的构造。
很明显，人们需要供电端设备向受电端设备输送更强大的能
量，希望所有四对线供电都符合IEEE标准[11] ，且目前市面上
已经可获得大量非标准产品，这些产品提供的功率超过IEEE
802.3at描述功率。更高的功率水平会提高性能风险，但也使
得以太网供电能够被用于更广泛的用途。
结论
为了复现测量结果，本文运用多物理场耦合分析软件创建了
一个二维模型。文章中遵循国际电工委员会46C 专门小组提出
的测试方法对以太网供电电缆进行了评估，这种方法概述了
通过直流电流使数据电缆发热的测量。文章展现了单个电缆
的模拟和测量结果之间极好的相关性。这种相关性鼓励我们
对密集分布网络中的电缆运用软件进行散热预测。预计本文
也将为不同捆尺寸、周围环境和密封系统等的温度升高程度
提供很好的指导。本文同时证明，在直流供电条件下，铜包
铝线电缆的热性能要比施加相同电流值的实心铜导线电缆散
发更多的热量。
运用以太网供电技术进行安装在布局和环境方面有很大差
异。随着人们对更高功率的追求，很可能要求所有四对线均
供电，因此有必要对电缆和零部件性能进行深入研究，包括
不同外围温度环境下的成捆电缆和发热属性、以太网供电时
电缆延展性以及连接件承重时脱节等领域。
[1] IEEE Standard 802.3at, 2009
[2] M Gilmore, ‘The impact of copper clad aluminium (and steel)
conductors within balanced pair cables (intended for use within
implementations of generic cabling),’ FIA-IAN-002, 2011
[3] IEC Subcommittee 46C, ’Proposal for measuring of heating of data
cables by current,’ 46C/906/NP, 2009
[4] COMSOL Multiphysics:
[5] G J Anders, Rating of Electric Power Cables in Unfavorable Thermal
Environment, Wiley-Blackwell, pp 2-4 (2004)
[6] National Instruments LabVIEW:
[7] Minitab:
[8] J Wilson and C Hernández-Hall, Physics Laboratory Experiments,
Brooks/Cole, p 361 (2009)
[9] F S Akinnuoye, H Sasse, V Kang, A Duffy, ‘Heating Effects on channel
performance for Power over Ethernet (PoE) applications,’ Proceedings
of the International Wire & Cable Symposium (IWCS), November, 2013
[10] H Congdon, B Davis, ‘Mythbusting takes on shielded cabling,’ Bicsi
Presentation, 2009
[11] Four-pair PoE study group:
该论文由2014 年11月在美国罗德岛举行的第63 届IWCS 技术研讨
会提供