如何去理解銅排的載流量呢？設(shè)計(jì)手冊(cè)中的銅排載流量介紹

關(guān)于矩形銅排的載流量，國(guó)內(nèi)中低壓成套廠(chǎng)一直都是各自有各自的算法，因?yàn)樾袠I(yè)內(nèi)沒(méi)有相關(guān)的GB或者IEC標(biāo)準(zhǔn)可以參考。

作為一個(gè)職場(chǎng)新人，如何去理解銅排的載流量呢？

一、配四設(shè)計(jì)手冊(cè)中的銅排載流量

設(shè)計(jì)院工程師在繪制低壓成套一次系統(tǒng)圖時(shí)，主母線(xiàn)的規(guī)格和載流量經(jīng)常會(huì)參照《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版（簡(jiǎn)稱(chēng)配四）第9章的表9.3-35 ，如下表。

比如，單根涂漆矩形銅排100*10，在環(huán)境溫度25℃、銅排允許運(yùn)行溫度70℃時(shí)，平放時(shí)載流量為2174A，豎放時(shí)載流量為2265A。

豎放比平放載流量高，是因?yàn)樨Q放時(shí)母排散熱更好，如下圖：

實(shí)際上這張表格對(duì)低壓成套廠(chǎng)的意義不大，因?yàn)榕渌谋砀?.3-35中銅排載流量是基于：環(huán)境溫度25℃，銅排最高運(yùn)行溫度是70℃，銅排的溫升是45K。

低壓柜的設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 7251.1和GB/T 7251.12，在驗(yàn)證銅排載流量試驗(yàn)（即溫升試驗(yàn)）時(shí)是基于：環(huán)境平均溫度35℃，銅排的最高運(yùn)行溫度是105℃，銅排的溫升是70K。

我在之前的文章：低壓電器的端子為何要鍍銀或者鍍錫？中提到，福州大學(xué)張冠生教授的《電器學(xué)》和GB/T25840-2010 規(guī)定電氣設(shè)備部件（特別是接線(xiàn)端子）允許溫升的導(dǎo)則等材料中，關(guān)于導(dǎo)體載流量與溫升的關(guān)系是：溫升與電流的p次方成正比，溫升允許值越高，說(shuō)明導(dǎo)體允許流過(guò)的電流越大。

p值取決于導(dǎo)體的表面散熱系數(shù)，通常在1.5到2之間，一般取平均值1.76。

低壓柜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T7251.1中的環(huán)境溫度是柜外環(huán)境溫度，如果要考慮銅排周?chē)沫h(huán)境溫度，依據(jù)GB∕T 24276-2017 通過(guò)計(jì)算進(jìn)行低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備溫升驗(yàn)證的一種方法中的經(jīng)驗(yàn)，柜內(nèi)的溫度一般比柜外溫度高20℃，所以低壓柜內(nèi)溫度一般按55℃考慮，即：低壓柜內(nèi)銅排周?chē)h(huán)境溫度按55℃考慮。

基于上述分析，我們才說(shuō)《工業(yè)與民用配電手冊(cè)》第四版中銅排載流量對(duì)于指導(dǎo)低壓柜廠(chǎng)母排選型意義不大，甚至?xí)霈F(xiàn)按配四選型后，銅排規(guī)格與低壓柜CCC證書(shū)不符的情況。

既然GB和IEC沒(méi)有權(quán)威的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以指導(dǎo)銅排載流量選型，那么是否有其他標(biāo)準(zhǔn)可以參考呢？其實(shí)還是有的，它就是接下來(lái)我們要討論的德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN43671。

二、DIN43671-1975 銅排載流量標(biāo)準(zhǔn)

銅排載流量比較權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)是DIN43671-1975，該標(biāo)準(zhǔn)定義了矩形銅排在環(huán)境溫度35℃，銅排運(yùn)行溫度65℃時(shí)的載流量，如下表。

例如豎直擺放，單根涂漆的銅排100*10的載流量為1810A，而單根裸銅排100*10的載流量為1490A。

涂漆銅排與裸銅排載流能力不一樣，主要是因?yàn)槎邿彷椛渖釙r(shí)的發(fā)射率不一樣，發(fā)射率與發(fā)熱體表面狀況以及顏色有關(guān)。

涂漆銅排的發(fā)射率為0.9，而裸銅排的發(fā)射率為0.4。

DIN43671-1975同時(shí)還給出了不同環(huán)境溫度和不同銅排運(yùn)行溫度下的載流量換算方法。

表格中橫軸為銅排允許溫度，曲線(xiàn)簇為環(huán)境溫度，縱軸為換算系數(shù)K2，如果環(huán)溫35℃、銅排允許溫度是65℃，則系數(shù)K2=1。

在DIN43671中，當(dāng)環(huán)境溫度35℃、銅排允許溫度65℃、豎放時(shí)，單根涂漆的銅排100*10的載流量為1810A。

如果要換算成《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版中的環(huán)境溫度25℃、銅排允許溫度70℃時(shí)載流量，則需要查表得到K2=1.25。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，銅排載流量為1810*1.25=2262A，與配四給出的載流量2265A相差無(wú)幾。

同樣的道理，如果要換算成GB/T7251.1低壓柜內(nèi)環(huán)境溫度55℃、銅排允許溫度105℃時(shí)的載流量，則需要查表得到K2=1.3。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，銅排載流量為1810*1.3=2353A。

低壓柜內(nèi)的銅排一般都為裸銅排，所以如果按照柜內(nèi)溫度55℃，銅排運(yùn)行溫度105℃，則豎放情況下，100*10的銅排載流量為1490*1.3=1937A。

將DIN43671-1975的銅排載流量作為參考，工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)、GB/T7251.1標(biāo)準(zhǔn)中銅排載流量理論計(jì)算的系數(shù)如下表。

三、總結(jié)

1、銅排的載流量除了要考慮擺放方式和表面處理方式之外，更重要是考慮其環(huán)境溫度和允許運(yùn)行溫度的影響；

2、DIN43671-1975給出了環(huán)境溫度35 ℃、運(yùn)行溫度65℃下銅排的載流量，其他環(huán)境溫度和運(yùn)行溫度下銅排載流量，可以通過(guò)查表乘以相應(yīng)的系數(shù)；

3、工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)中銅排載流量，是基于環(huán)境溫度25℃和運(yùn)行溫度70℃，而低壓柜設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)GB/T7251.1-2013，要求柜內(nèi)環(huán)境溫度55℃（柜外平均環(huán)境溫度35℃）、運(yùn)行溫度105℃下的載流量，所以配四中的數(shù)據(jù)不能直接采用；

4、DIN43671-1975中銅排載流量可以作為參考基準(zhǔn)，低壓柜內(nèi)或其他場(chǎng)合銅排載流量的計(jì)算，只要能確定環(huán)境溫度和運(yùn)行溫度，都可以得到相應(yīng)的載流量

審核編輯：劉清