导体载流能力计算

导体的载流能力由两部分组成,稳定电流的载流能力和有电流冲击时的载流能力。

下面的这张图即为载流能力曲线。横轴为时间,纵轴为电流,在曲线的后半平直段,即为导体能通过的稳恒电流的允许值,前半段为对数关系的斜线可以看到在不同的时间长度下可以允许的电流最大值, 比如可以允许2000A的冲击电流通过导体1s,时间多了不行,电流大了也不行。这给我们设计选排提供了依据,所有的工作电流情况都需要在这条曲线以下,否则需要选择更大的截面的导体。

 导体载流能力计算的图1

那这条曲线是如何得到的呢,为了便于理解,下面将分两个部分来阐述:
1. 导体稳定电流载流能力

2. 有电流冲击时的载流能力

这两部分分别代表了曲线的斜线和直线两部分。

第一部分:稳定电流载流能力

对于目前分析的一段导体来说,导体通过电流后产生热量,热量通过对流和辐射向外界耗散热量,当产生的热量等于耗散的热量时,导体的温度不再发生变化,此时的导体温度即为在通过特定电流下的导体温升。

导体产生的热量很好计算,如果是直流电的话就是I^2*R,对于平直的排交流电也有经验乘数来反映肌肤效应,此处不做详细讨论。耗散的热量主要有两块,对流和辐射,可以由换热系数h来进行衡量,换热系数和导体特征长度、所处环境、本身温度等很多因素有关,一般自然对流的换热系数在10~20w/m^2K之间,当然此参数也可进行详细计算,此文重点不在这里,不做详细讨论。通过换热系数的单位w/m^2-K可以看出,这个参数表达的意思为单位面积下,物体温度高于环境温度1k时,向外界传输的热功率。可以得到下式

导体载流能力计算的图2

导体载流能力计算的图3

I:电流 R:电阻 h:换热系数 A:换热面积 Tc:导体温升 T∞:环境温度

在上式中,左边为电流产生的热量,右边为导体耗散的热量,两者相等时Tc达到稳定。如果已知Tc,只有电流I为未知,以上式就可以得到导体的最大载流能力,也就是曲线的平直部分的数值。

在附件中提供了计算表格,包含两个部分的计算,可以使用表格对参数进行修改即时得到数据,比如不是50mm^2的导体,而是80mm^2的导体,将表格里面的50改为80后可以即刻得到一组新的数据和曲线。

导体载流能力计算的图4

该付费内容为:第二部分: 有电流冲击时的载流能力/计算表格

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花钱买了,很值!
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铜排的计算公式有吗?
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