銅排載流量可以用牛頓公式計(jì)算：
，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)，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)；ΔT是溫升，即銅排表面溫度與環(huán)境溫度之差。你會(huì)發(fā)現(xiàn)：銅排的載流能力I與允許溫升值ΔT成正比。換句話說，銅排允許工作的溫度越高，其載流量會(huì)越高，但不能無限制的提高。
國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)銅排的工作溫度有嚴(yán)格限制，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS159規(guī)定銅排的最大允許溫升為50K，基于環(huán)境平均溫度35℃、最高環(huán)境溫度40℃。
美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANSI C37.20規(guī)定銅排(鍍銀+螺栓連接)的最大允許溫升為65K，基于最高環(huán)境40℃，如果非鍍銀銅排，其最大允許溫升為30K。
溫度受限主要是考慮：限制銅排表面氧化加劇影響搭接面的接觸電阻，以及降低循環(huán)變化溫度下銅排搭接處的機(jī)械應(yīng)力。
在英標(biāo)低壓柜標(biāo)準(zhǔn)EN60439中，如果銅排表面經(jīng)過鍍層處理，那么可以接受60K或更高的溫升，基于環(huán)境溫度40℃。
中國(guó)低壓柜標(biāo)準(zhǔn)GB/T7251.1(對(duì)應(yīng)IEC61439-1)關(guān)于銅導(dǎo)體溫升的要求，如果僅僅考慮銅排自身，不考慮與之相接觸的絕緣支撐、絕緣套管以及接觸電阻等因素的影響，其最大溫升應(yīng)不超過105K，再加上平均環(huán)境溫度35℃，那么銅母線和銅導(dǎo)體的最大允許工作溫度為140℃。
為何對(duì)銅母線和銅導(dǎo)體的工作溫度會(huì)有這樣的限制呢？這是因?yàn)椋?/span>
①溫度的升高首先會(huì)影響銅排自身的機(jī)械強(qiáng)度，比如溫度超過140℃時(shí)，銅排會(huì)出現(xiàn)退火現(xiàn)象，機(jī)械強(qiáng)度會(huì)明顯降低；
②其次，銅排溫度太高，對(duì)支撐絕緣子和熱縮套管的耐熱性能要求提高，比如大多數(shù)熱縮絕緣套管的長(zhǎng)期允許工作溫度只有90℃或105℃，甚至更低；
③再者，導(dǎo)體溫度太高會(huì)影響與之連接的低壓元器件或相鄰設(shè)備，甚至?xí)嬖谝鸹馂?zāi)等潛在風(fēng)險(xiǎn)；
④最后，銅排搭接面溫度太高會(huì)影響接觸電阻，導(dǎo)致額外的發(fā)熱。
銅導(dǎo)體和鋁導(dǎo)體開始氧化的溫度大約是90℃，氧化銅和氧化鋁的導(dǎo)電性較差，影響搭接面的導(dǎo)電性并引發(fā)過熱，所以搭接面的工作溫度一般限制在85~90℃。銅排搭接面做鍍銀處理，即使氧化生成氧化銀，還是具有良好的導(dǎo)電性，并且可以避免內(nèi)部銅排和搭接面氧化，所以鍍銀銅排可以允許在更高的溫度105℃下工作(溫升70K)。
自由空氣中裸銅排載流量可以參考DIN43671-1975，載流量基于環(huán)溫35℃，允許溫升30K。
在DIN43671中，當(dāng)環(huán)境溫度35℃、銅排允許溫度65℃、豎放時(shí)，單根裸銅排100×10的載流量為1490A。
DIN43671-1975同時(shí)還給出了不同環(huán)境溫度和不同銅排運(yùn)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。
如果要換算成環(huán)境溫度35℃、銅排(鍍銀)允許溫度105℃時(shí)的載流量，則需要查表得到K2=1.57。
經(jīng)過計(jì)算，銅排載流量為1490×1.57=2339A。
所以，我們想到第一個(gè)提高銅排載流量的辦法：銅排搭接面鍍層，因?yàn)樘岣吡似湓试S工作溫度，所以銅排允許的載流能力提高了。
比如GB/T14048.1規(guī)定了各種鍍層的允許溫升值，裸銅60K，銅鍍錫65K，銅鍍銀或銅鍍鎳70K：
銅排載流量的提高，還可以通過提高熱傳導(dǎo)、熱交換和熱輻射三種散熱效率來實(shí)現(xiàn)。
提高熱傳導(dǎo)的方式主要是在銅排上加散熱片，以此來帶走銅排表面的溫度，在限定的溫升條件下，提高銅排的載流能力。
熱交換的方式有銅排平放和豎放的區(qū)別，豎放的散熱效率更高，可以提高銅排的載流能力，其次自然冷卻或強(qiáng)制風(fēng)冷，同樣可以降低銅排表面溫度，實(shí)現(xiàn)提高銅排載流能力。
通過提高熱輻射散熱來提高銅排載流能力一直有些爭(zhēng)議，其核心是光亮裸銅排的輻射率為0.3左右，表面亞光黑色matt black或噴涂painting銅排輻射率為0.9左右，輻射率的提高有利于輻射散熱，降低銅排的溫度，提高了其載流量。
通過改善銅排表面狀況的方式提高其載流能力的方式盡管有爭(zhēng)議，但是我們直接引用文獻(xiàn)說話：Copper Development Association, Copper Bushar: Pub. No.22 47指出如果銅排表面做黑色非金屬的亞光面噴涂，其載流量會(huì)提高20%；同樣的DIN43671-1975中裸銅排與噴涂銅排的載流量相差21.5%(以TMY100×10為例)；施耐德技術(shù)材料How to assemble an electrical switchboard中指出環(huán)氧噴涂銅排載流量相對(duì)于裸銅排可以提高15%。
所以，總結(jié)下來：
1、銅排的最大載流量本質(zhì)上受制于其最大允許溫升，銅排工作溫度受限制主要是考慮搭接面氧化對(duì)接觸電阻的影響，以及搭接面在長(zhǎng)期溫度變化下機(jī)械應(yīng)力影響，通過在搭接面做表面處理可以提高銅排的允許工作溫度，提高其載流能力；
2、對(duì)于特定規(guī)格的銅排，通過增加傳導(dǎo)散熱和熱交換散熱效率如強(qiáng)制風(fēng)冷等方式，可以提高其載流能力，同時(shí)還可以在銅排表面做噴涂處理，增加輻射率來提高載流能力。
作者：賓紹平
