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既然温度越高铜排载流量越小,为何铜排运行温度高,载流量却大?

创作时间:
作者:
@小白创作中心

既然温度越高铜排载流量越小,为何铜排运行温度高,载流量却大?

引用
1
来源
1.
http://www.360doc.com/content/24/0705/18/29215996_1128049075.shtml

前几天在和一位粉丝朋友交流铜排载流量问题时,他提了这样一个问题,大意就是“既然温度越高,铜排载流量越低,那为何铜排运行最高温度高了,载流量却大了,不应该是最高运行温度越高,载流量越小么?”听了后,我感觉到很多人肯定会被这个问题绕晕,因为我们很多人习惯了记忆,却少于思考,没有去思考温度越高,铜排载流量越低的“温度”什么含义,也没有去思考“铜排最高允许运行温度与环境温度的联系”,虽然这位朋友说自己初学者,但是无论是否初学,我觉得能思考这种问题,说明是用心的,是用心思考的,先点个赞,然后我来解释这个问题:

一、“温度越高,铜排载流量越低”是否正确?

正确!抓住重点,这里的温度指“环境温度”具体原因如下:

  1. 电阻变化: 当温度升高时,铜的电阻率也会增加。根据欧姆定律(V=IR),在电压(V)保持不变的情况下,如果电阻(R)增加,则通过导体的电流(I)将减少。
  2. 温升限制: 铜排允许的最大工作温度是有一定限制的,一般小于105℃,超过这个温度,铜排的强度会降低,从而影响其动稳定性。当环境温度升高时,铜排的起始温度也较高,这意味着在达到最高工作温度之前,铜排能够承受的额外热量就会减少(我们知道铜排温度稳定的过程实际是热平衡的过程,即发热量等于散热量,当环境温度高了,意味着可散热量就低了,那就发热量也同步变低),从而降低了载流量。
  3. 安全与性能: 从安全的角度来看,过高的温度可能导致铜排微变形、绝缘材料老化或损坏,以及接头容易搭接不良甚至松动等问题,所有这些都会进一步降低铜排的载流量和整个系统的可靠性。

二、为何铜排运行最高温度高了,载流量却大了?

首先我们先看公式,根据铜排发热量=铜排散热量,有公式(后面的公式记住即可,伟大科学家牛顿的杰作):

I是通过铜排的电流(安培,A),
R是铜排的电阻(欧姆,Ω),
Kt是铜排表面的综合散热系数(瓦特每平方米开尔文,W/m²·K),
A是铜排的散热表面积(平方米,m²),
ΔT 是温升,即铜排表面温度与环境温度之差(开尔文,K 或摄氏度,°C)。

严谨一些说,通过以上公式,我们发现对于同一铜排,温升与电流平方成正比,温升为铜排运行最高允许温度减去环境温度,所以在环境温度一定的情况下,铜排可以运行的最高温度越高,温升就越高,这就是为什么我们常说铜排最高运行温度高了,其载流量变大的原因。所以平常有时候说的温度越高,载流量越大,实际是“允许的温升越高,载流量越大”。

对于我们成套设计,运行过程中除了温升还有哪些因素影响载流量呢?如下:

  1. 载流量主要取决于铜排的横截面积,铜排的横截面积越大,铜排载流量也越大。当然同截面积的情况下,铜排越薄其载流量越大,因为其周长长,也即散热表面积大。
  2. 铜排折弯程度及毛刺、杂质、打孔过多等情况也会影响载流量,所以在设计过程中,我们尤其注意对于大电流情况下,折弯的使用,打孔的数量等,需要考虑其载流量的折损。
  3. 铜排在成套柜内部的安装方式也会影响铜排载流量,一般有平放和竖放两种形式,竖放的载流量略大于平放,所以配电柜主母排大多采用竖放来增大铜排的载流。

本篇文章暂时讲到这里!关于铜排还有疑问请留言,欢迎交流!

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