铜排表面涂漆后载流量为何会比裸铜排高？

来源：线束世界•作者：线束世界-Jimmy•2023-08-14 11:44

在上一篇文章：铜排的载流量如何确定？中，DIN43671-1975提供了涂漆铜排（Painted）和裸铜排（Bare）的载流量。

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%。

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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。

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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-T14 )

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。

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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：

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。

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。

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。

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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会影响表面散热系数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%。

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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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