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銅排的載流量如何確定？
2023年10月10日 |
閱讀次數(shù)：3422關(guān)于矩形銅排的載流量，國內(nèi)中低壓成套廠一直都是各自有各自的算法，因為行業(yè)內(nèi)沒有相關(guān)的GB或者IEC標準可以參考。
作為一個職場新人，如何去理解銅排的載流量呢？
一、配四設計手冊中的銅排載流量
設計院工程師在繪制低壓成套一次系統(tǒng)圖時，主母線的規(guī)格和載流量經(jīng)常會參照《工業(yè)與民用配電設計手冊》第四版（簡稱配四）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℃、銅排允許運行溫度70℃時，平放時載流量為2174A，豎放時載流量為2265.A。
豎放比平放載流量高，是因為豎放時母排散熱更好，如下圖：
實際上這張表格對低壓成套廠的意義不大，因為配四表格9.3-35中銅排載流量是基于：環(huán)境溫度25℃，銅排zui高運行溫度是70℃，銅排的溫升是45K。
低壓柜的設計和制造標準是GB/T 7251.1和GB/T 7251.12，在驗證銅排載流量試驗（即溫升試驗）時是基于：環(huán)境平均溫度35℃，銅排的zui高運行溫度是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，福州大學張冠生教授的《電器學》和GB/T25840-2010 規(guī)定電氣設備部件
（特別是接線端子）允許溫升的導則等材料中，關(guān)于導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，說明導體允許流過的電流越大。
p值取決于導體的表面散熱系數(shù)，通常在1.5到2之間，一般取平均值1.76。
低壓柜設計標準GB/T7251.1中的環(huán)境溫度是柜外環(huán)境溫度，如果要考慮銅排周圍的環(huán)境溫度，依據(jù)GB∕T 24276-2017
通過計算進行低壓成套開關(guān)設備和控制設備溫升驗證的一種方法中的經(jīng)驗，
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)銅排周圍環(huán)境溫度按55℃考慮。
基于上述分析，我們才說《工業(yè)與民用配電手冊》第四版中銅排載流量對于指導低壓柜廠母排選型意義不大，甚至會出現(xiàn)按配四選型后，銅排規(guī)格與低壓柜CCC證書不符的情況。
既然GB和IEC沒有權(quán)威的相關(guān)標準可以指導銅排載流量選型，那么是否有其他標準可以參考呢？其實還是有的，它就是接下來我們要討論的德國標準DIN43671。
二、DIN43671-1975 銅排載流量標準
銅排載流量比較權(quán)威的標準是DIN43671-1975，該標準定義了矩形銅排在環(huán)境溫度35℃，銅排運行溫度65℃時的載流量，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，主要是因為二者熱輻射散熱時的發(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同時還給出了不同環(huán)境溫度和不同銅排運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，當環(huán)境溫度35℃、銅排允許溫度65℃、豎放時，單根涂漆的銅排100*10的載流量為1810A。
如果要換算成《工業(yè)與民用配電設計手冊》第四版中的環(huán)境溫度25℃、銅排允許溫度70℃時載流量，則需要查表得到K2=1.25。
經(jīng)過計算，銅排載流量為1810*1.25=2262A，與配四給出的載流量2265.A相差無幾。
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℃時的載流量，則需要查表得到K2=1.3。
經(jīng)過計算，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)與民用配電設計手冊、GB/T7251.1標準中銅排載流量理論計算的系數(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)境溫度和允許運行溫度的影響；
2、DIN43671-1975給出了環(huán)境溫度35 ℃、運行溫度65℃下銅排的載流量，其他環(huán)境溫度和運行溫度下銅排載流量，可以通過查表乘以相應的系數(shù)；
3、工業(yè)與民用配電設計手冊中銅排載流量，是基于環(huán)境溫度25℃和運行溫度70℃，而低壓柜設計制造標準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，低壓柜內(nèi)或其他場合銅排載流量的計算，只要能確定環(huán)境溫度和運行溫度，都可以得到相應的載流量
