銅排載流量的計(jì)算公式就是牛頓公式：I2×R=Kt×A×ΔT，其中I為額定電流，R是銅排的電阻值，A是銅排散熱表面積(m2)；ΔT是溫升，即銅排表面溫度與環(huán)境溫度之差；Kt是銅排表面的綜合散熱系數(shù)(W/m2·K)，它表明銅排表面的散熱能力，與銅排的表面狀況和所處環(huán)境有關(guān)。
以一根豎直安裝的銅排為例，其截面的寬為b，高度為a，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則散熱表面A為2(a+b)×L。
將牛頓公式進(jìn)一步轉(zhuǎn)換得到如下式子：
上面最后一個(gè)公式中，可以看出銅排載流量與電阻率、綜合表面散熱系數(shù)、銅排截面以及允許溫升等因素有關(guān)。
1、導(dǎo)體的電阻率
導(dǎo)體的電阻率ρ與導(dǎo)體溫度有關(guān)，一般可寫(xiě)作：
ρ=ρ20[1+α(θ-20)]
ρ=ρ0(1+αθ)
其中，ρ20為導(dǎo)體20℃時(shí)的電阻率(Ω·m)，ρ0為導(dǎo)體0℃時(shí)的電阻率(Ω·m)，α為電阻溫度系數(shù)(1/K)，θ為導(dǎo)體溫度(℃)。
常用金屬材料的ρ20和α數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：
銅導(dǎo)體在不同溫度下的電阻率ρ見(jiàn)下表，例如銅在60℃時(shí)的電阻率為0.0206×10-6Ω·m，在65℃時(shí)的電阻率取近似值0.0209×10-6Ω·m。
2、導(dǎo)體綜合散熱系數(shù)Kt
導(dǎo)體綜合散熱系數(shù)Kt的物理意義是，溫升為1K的物體每秒鐘經(jīng)過(guò)每平方米表面積所散失的熱量。
綜合散熱系數(shù)Kt通常靠實(shí)驗(yàn)確定，在一定溫度范圍內(nèi)其值取常數(shù)，如下表：
空氣中的銅母線(xiàn)，以狹邊直立，綜合表面散熱系數(shù)Kt通常取6~9W/m2·K。
不過(guò)，我們也通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算：
上面經(jīng)驗(yàn)公式中L0通常取導(dǎo)體散熱最強(qiáng)的方向，對(duì)于水平安放的銅排可取銅排的高度，而對(duì)于同樣安放的圓導(dǎo)體可取導(dǎo)體的直徑；發(fā)射率εf同樣影響綜合散熱系數(shù)，DIN43671標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)射率εf取值為0.4(裸銅排、部分氧化)，如果是噴涂銅排，發(fā)射率εf取值為0.9。
所以，對(duì)于豎直放置的100*10銅排，如果按DIN43671標(biāo)準(zhǔn)里的要求，環(huán)溫35℃，銅排允許溫度65℃，那么理論計(jì)算的綜合散熱系數(shù)Kt約為9.8475。
3、銅排載流量計(jì)算
現(xiàn)在我們有了如下信息，銅排規(guī)格100×10，豎放，環(huán)境溫度35℃，允許允許的最高溫度為65℃，即允許銅排的溫升為30K，銅在65℃時(shí)的電阻率取近似值0.0209×10-6Ω·m，理論計(jì)算的綜合散熱系數(shù)Kt約為9.8475，則套用公式計(jì)算：
很湊巧！TMY100×10理論計(jì)算的載流量為1762A，與DIN43671查表所得的1810A，只有2%左右的誤差。
4、總結(jié)
總結(jié)一下，銅排載流量的理論計(jì)算水分還是比較多的，比如綜合散熱系數(shù)Kt的取值或近似計(jì)算就比較麻煩，對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響還是很大的，前面的計(jì)算取了一些巧，但是通過(guò)這樣的計(jì)算，至少可以讓我們知道銅排的載流量與哪些因素有關(guān)：
①安裝方式、散熱方式、表面狀況對(duì)綜合散熱系數(shù)Kt的影響；
②銅排規(guī)格和截面；
③允許溫升ΔT。
銅排的允許溫升對(duì)載流量影響極大，比如同樣的環(huán)境溫度，如果允許銅排的運(yùn)行溫度高，會(huì)發(fā)現(xiàn)銅排的載流量與溫升ΔT的開(kāi)方成正比。
正因?yàn)槿绱耍?023年新發(fā)布的低壓柜標(biāo)準(zhǔn)GB/T7251.1-2023，可以基于不同的溫升計(jì)算導(dǎo)體的載流量：
作者：賓昭平
