銅排表面涂漆為何會提高銅排的載流能力呢？

在上一篇文章：銅排的載流量如何確定？中，DIN43671-1975提供了涂漆銅排（Painted）和裸銅排（Bare）的載流量。

例如銅排規(guī)格100*10，涂漆銅排的載流量為1810A，而裸銅排載流量為1490A，比涂漆銅排低了17.6%。

有讀者提出質(zhì)疑，認為銅排“涂漆”是一種落后工藝，現(xiàn)在銅排都用鍍銀、鍍錫、鍍鎳等工藝，其實這些表面處理方式的作用完全不一樣。

銅排搭接面鍍銀、鍍錫、鍍鎳等表面處理方式，是降低搭接面接觸電阻和保持長期穩(wěn)定的低電阻狀態(tài)，而銅排“涂漆”相對于裸銅排，其表面粗糙度不一樣，有利于提高輻射散熱的發(fā)射率，進而提高了銅排的允許載流量。

另一個疑問，銅排表面“涂漆”為何會提高銅排的載流能力呢？

我們知道導(dǎo)體的散熱有三種方式：熱傳導(dǎo)、對流以及輻射。熱傳導(dǎo)就是高溫通過導(dǎo)體傳導(dǎo)至低溫側(cè)，最終實現(xiàn)溫度平衡，對流是通過空氣流動帶走熱量，熱輻射是通過電磁波傳播能量。

銅排表面涂漆對熱傳導(dǎo)和對流散熱影響不大，但是對于熱輻射散熱有一定幫助。根據(jù)斯忒潘-玻爾茲曼定律，物體單位面積的輻射功率為：

Pf=σεf(T24-T14)

其中σ為斯忒潘-玻爾茲曼常數(shù)，T2為發(fā)熱體表面溫度，T1為接受輻射物體表面的溫度，εf為發(fā)射率。

發(fā)射率εf與發(fā)熱體表面狀況及顏色有關(guān)。對于絕對黑體，它的輻射和吸收能力最強εf =1，對于一般物體εf在0到1之間。

經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明，黑色磁漆的發(fā)散率為0.95，氧化了的銅的發(fā)散率為0.5~0.6，拋光的紫銅發(fā)散率為0.15，見下表1-5。

DIN43671-1975中涂漆銅排的發(fā)散率基于0.9，而裸銅排的發(fā)散率是基于0.4。

我們計算銅排載流量時，其理論基礎(chǔ)就是牛頓公式。在正常運行情況下，當發(fā)熱與散熱達到平衡時，滿足牛頓公式：

I2R=Kt*A*ΔT

I為額定電流，R是母線電阻，A是母線散熱表面積（cm2），ΔT是溫升，即母線表面溫度與環(huán)境溫度之差：TC-T0，Kt是綜合散熱系數(shù)（瓦/cm2度），它表明母線的散熱能力，與母線材料的表面狀況和所處環(huán)境有關(guān)。

對于某特定規(guī)格的銅排，電阻、表面散熱面積、綜合散熱系數(shù)都是固定的，所以銅排載流量就只和銅排溫升有關(guān)系。

我們以DIN43671-1975中的K2系數(shù)表為例，在系數(shù)為1的位置做一條水平線，你會發(fā)現(xiàn)只要環(huán)境溫度與母排溫度差值等于30K，銅排的載流量就和環(huán)溫35℃、母排溫度65℃的載流量相等，即此時銅排載流只與銅排溫升相關(guān)。

如果綜合散熱系數(shù)Kt發(fā)生變化呢，那么銅排載流量會怎么樣呢？

根據(jù)相似理論求得的導(dǎo)體綜合散熱系數(shù)計算公式可以看出，熱輻射散熱的發(fā)射率εf會影響表面散熱系數(shù)Kt。

實驗數(shù)據(jù)表明，復(fù)以絕緣漆的銅表面綜合散熱系數(shù)Kt為10~14，而紫銅扁平母線的綜合散熱系數(shù)Kt為6~9，系數(shù)比率相差10%~40%。

根據(jù)牛頓公式，對于某特定規(guī)格的銅排，當電阻、表面散熱面積、溫升不變時，銅排載流量與綜合散熱系數(shù)成正比，系數(shù)高則載流量高。

涂漆銅排的熱輻射散熱發(fā)射率高于裸銅排，所以綜合散熱系數(shù)大，載流能力也高于裸銅排。

審核編輯：劉清