铜排表面涂漆后载流量为何会比裸铜排高?

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例如铜排规格100*10,涂漆铜排的载流量为1810A,而裸铜排载流量为1490A,比涂漆铜排低了17.6%。

有读者提出质疑,认为铜排“涂漆”是一种落后工艺,现在铜排都用镀银、镀锡、镀镍等工艺,其实这些表面处理方式的作用完全不一样。
铜排搭接面镀银、镀锡、镀镍等表面处理方式,是降低搭接面接触电阻和保持长期稳定的低电阻状态,而铜排“涂漆”相对于裸铜排,其表面粗糙度不一样,有利于提高辐射散热的发射率,进而提高了铜排的允许载流量。
另一个疑问,铜排表面“涂漆”为何会提高铜排的载流能力呢?
我们知道导体的散热有三种方式:热传导、对流以及辐射。热传导就是高温通过导体传导至低温侧,最终实现温度平衡,对流是通过空气流动带走热量,热辐射是通过电磁波传播能量。
铜排表面涂漆对热传导和对流散热影响不大,但是对于热辐射散热有一定帮助。根据斯忒潘-玻尔兹曼定律,物体单位面积的辐射功率为:
Pf=σεf(T24-T1) 
其中σ为斯忒潘-玻尔兹曼常数T2为发热体表面温度,T1为接受辐射物体表面的温度,εf为发射率。
发射率εf与发热体表面状况及颜色有关。对于绝对黑体,它的辐射和吸收能力最强εf =1,对于一般物体εf在0到1之间。
经验数据表明,黑色磁漆的发散率为0.95,氧化了的铜的发散率为0.5~0.6,抛光的紫铜发散率为0.15,见下表1-5。
DIN43671-1975中涂漆铜排的发散率基于0.9,而裸铜排的发散率是基于0.4。

我们计算铜排载流量时,其理论基础就是牛顿公式。在正常运行情况下,当发热与散热达到平衡时,满足牛顿公式:文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/why-is-the-current-carrying-capacity-higher-than-bare-copper-bars-after-painting-the-surface-of-copper-bars/

I2R=Kt*A*ΔT 

I为额定电流,R是母线电阻,A是母线散热表面积(cm2),ΔT是温升,即母线表面温度与环境温度之差:TC-T0,Kt是综合散热系数(瓦/cm2度),它表明母线的散热能力,与母线材料的表面状况和所处环境有关。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/why-is-the-current-carrying-capacity-higher-than-bare-copper-bars-after-painting-the-surface-of-copper-bars/

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对于某特定规格的铜排,电阻、表面散热面积、综合散热系数都是固定的,所以铜排载流量就只和铜排温升有关系。
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我们以DIN43671-1975中的K2系数表为例,在系数为1的位置做一条水平线,你会发现只要环境温度与母排温度差值等于30K,铜排的载流量就和环温35℃、母排温度65℃的载流量相等,即此时铜排载流只与铜排温升相关。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/why-is-the-current-carrying-capacity-higher-than-bare-copper-bars-after-painting-the-surface-of-copper-bars/

如果综合散热系数Kt发生变化呢,那么铜排载流量会怎么样呢?

根据相似理论求得的导体综合散热系数计算公式可以看出热辐射散热的发射率εf会影响面散热系数Kt
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实验数据表明,复以绝缘漆的铜表面综合散热系数Kt为10~14,而紫铜扁平母线的综合散热系数Kt为6~9,系数比率相差10%~40%。
根据牛顿公式,对于某特定规格的铜排,当电阻、表面散热面积、温升不变时,铜排载流量与综合散热系数成正比,系数高则载流量高。
涂漆铜排的热辐射散热发射率高于裸铜排,所以综合散热系数大,载流能力也高于裸铜排。
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