.1432 北京科技大学学报 第31卷 性能的影响 析法计算的功率损耗系数完全可满足工程的计算 当环境温度为T=20℃、扁排表面与环境的 要求 当量换热系数为a=10Wm2K-1时，以包覆层面 表1扁排功率损耗系数的比较 积比为SA=20%,包覆层均厚（òh=δw),断面尺寸 Table 1 Comparison of busbar power loss coefficient 分别为60mm×10mm、80mm×10mm和100mm× 功率损耗系数，k: 10mm的铜包铝扁排为对象，分析平均电流密度对 规格 本文计算结果文献[15]文献[16] 工作温度的影响， 80mmX10mm (Cu) 1.157 1.18 1.15 当环境温度T=20℃、平均电流密度为J= 80mm×10mm(Al) 1.087 1.09 1.5Amm-2时，以包覆层面积比SA=20%,包覆层 3.2工作温度对导电性能的影响 均厚(8h=8w),断面尺寸分别为60mm×10mm、 长时间工作时，扁排自身的功率损耗和散热之 80mm×10mm、100mmX10mm的铜包铝扁排为对 间达到一个热平衡，使扁排维持在较高温度。当电 象，分析当量换热系数(5~20Wm2.K-1)对工作 流频率为f=50比时，包覆层面积比为S=20%、 温度的影响， 包覆层均厚（òh=òw)及断面尺寸为80mmX10mm 最后，当环境温度为Th=20℃、当量换热系数 铜包铝扁排工作温度对导电性能的影响如图2所 为a=10Wm-2.K及载流量为I=1600A时，以 示.从图2(a)中可以看出，扁排单位长度的直流电 包覆层面积比SA=20%,包覆层均厚（òh=δw),断 阻与温度呈近似线性关系，当工作温度从20℃升高 面尺寸分别为80mm×10mm和111mm×10mm的 至80℃时，直流电阻R从2.98×10-52m-1增大 铜包铝扁排和断面尺寸为80mm×10mm铜扁排为 为3.70×10-52m-1,增长24.1%.从图2(b)中 例，分析扁排载流量和工作温度的关系，并对铜扁排 可以看出，随工作温度的升高，功率损耗系数呈线性 和铜包铝扁排的各性能参数进行比较 降低，当工作温度从20℃升高至80℃时，功率损耗 3结果与分析 系数从1.101降低为1.073，减小约2.5%.从以上 分析可知，工作温度的升高对导电性能起着两个相 3.1计算实例 反方向的作用：一方面，工作温度升高，直流电阻增 电流频率为f=50Hz、断面尺寸为80mm× 大，从而增加功率损耗：另一方面，工作温度升高，功 10mm的铜、铝扁排的功率损耗系数如表1所示.从 率损耗系数减小，从而功率损耗降低 表中可以看出，采用本文计算方法求得80mm× 在以上两方面的综合作用下，随工作温度的升 10mm铝扁排的功率损耗系数为1.087，与文献[15] 高，铜包铝扁排的交流功率损耗呈近似线性增加 结果(1.09)相近.求得80mm×10mm铜扁排的功 (图2(b)·当工作温度从20℃升高至80℃，载流量 率损耗系数为1.157，与文献[15]结果(1.18)相比 为1=1200A时，铜包铝扁排的功率损耗从 偏小，而与采用其他数值分析法计算的文献[16]结 46.99Wm1增大为56.78W·m-1,增加了 果(1.15)接近，从以上对比可以看出，采用数值分 20.8%,其小干直流电阳增加的出例. 0 60 (a) (b) 3.8 8h=80 L.14 。k 6h=60 PAc Sx=20% 6 S,-20% 80mm×10mm 1.12 80mm×10mm 6 1-1200A 3.4 54 色32 三30 1.08 50 28 48 1.06 26 20 30405060 7080 2030405060 7080 工作温度/℃ 工作温度℃ 图2工作温度对导电性能的影响，(a)对直流电阻的影响；(b)对功率损耗的影响 Fig.2 Effect of operating temperature on conductibility:(a)effect on direct current resistance:(b)effect on power loss 3.3载流量对工作温度的影响 当量换热系数为a=10Wm2K时，包覆层面积 当环境温度为Th=20℃、扁排表面与环境的 比为SA=20%,包覆层均厚（òh=òw),断面尺寸分性能的影响． 当环境温度为 Th＝20℃、扁排表面与环境的 当量换热系数为 a＝10W·m －2·K －1时‚以包覆层面 积比为 SA＝20％‚包覆层均厚（δh＝δw）‚断面尺寸 分别为60mm×10mm、80mm×10mm和100mm× 10mm的铜包铝扁排为对象‚分析平均电流密度对 工作温度的影响． 当环境温度 Th＝20℃、平均电流密度为 J＝ 1∙5A·mm －2时‚以包覆层面积比 SA＝20％‚包覆层 均厚（δh＝δw ）‚断面尺寸分别为60mm×10mm、 80mm×10mm、100mm×10mm的铜包铝扁排为对 象‚分析当量换热系数（5～20W·m －2·K －1）对工作 温度的影响． 最后‚当环境温度为 Th＝20℃、当量换热系数 为 a＝10W·m －2·K －1及载流量为 I＝1600A 时‚以 包覆层面积比 SA＝20％‚包覆层均厚（δh＝δw）‚断 面尺寸分别为80mm×10mm和111mm×10mm的 铜包铝扁排和断面尺寸为80mm×10mm铜扁排为 例‚分析扁排载流量和工作温度的关系‚并对铜扁排 和铜包铝扁排的各性能参数进行比较． 3 结果与分析 3∙1 计算实例 电流频率为 f ＝50Hz、断面尺寸为80mm× 10mm的铜、铝扁排的功率损耗系数如表1所示．从 表中可以看出‚采用本文计算方法求得80mm× 10mm铝扁排的功率损耗系数为1∙087‚与文献［15］ 结果（1∙09）相近．求得80mm×10mm铜扁排的功 率损耗系数为1∙157‚与文献［15］结果（1∙18）相比 偏小‚而与采用其他数值分析法计算的文献［16］结 果（1∙15）接近．从以上对比可以看出‚采用数值分 析法计算的功率损耗系数完全可满足工程的计算 要求． 表1 扁排功率损耗系数的比较 Table1 Comparison of busbar power loss coefficient 规格 功率损耗系数‚kf 本文计算结果 文献［15］ 文献［16］ 80mm×10mm （Cu） 1∙157 1∙18 1∙15 80mm×10mm （Al） 1∙087 1∙09 — 3∙2 工作温度对导电性能的影响 长时间工作时‚扁排自身的功率损耗和散热之 间达到一个热平衡‚使扁排维持在较高温度．当电 流频率为 f＝50Hz 时‚包覆层面积比为 SA＝20％、 包覆层均厚（δh＝δw）及断面尺寸为80mm×10mm 铜包铝扁排工作温度对导电性能的影响如图2所 示．从图2（a）中可以看出‚扁排单位长度的直流电 阻与温度呈近似线性关系‚当工作温度从20℃升高 至80℃时‚直流电阻 R 从2∙98×10－5Ω·m －1增大 为3∙70×10－5Ω·m －1‚增长24∙1％．从图2（b）中 可以看出‚随工作温度的升高‚功率损耗系数呈线性 降低‚当工作温度从20℃升高至80℃时‚功率损耗 系数从1∙101降低为1∙073‚减小约2∙5％．从以上 分析可知‚工作温度的升高对导电性能起着两个相 反方向的作用：一方面‚工作温度升高‚直流电阻增 大‚从而增加功率损耗；另一方面‚工作温度升高‚功 率损耗系数减小‚从而功率损耗降低． 在以上两方面的综合作用下‚随工作温度的升 高‚铜包铝扁排的交流功率损耗呈近似线性增加 （图2（b））．当工作温度从20℃升高至80℃‚载流量 为 I ＝1200A 时‚铜 包 铝 扁 排 的 功 率 损 耗 从 46∙99W·m －1 增 大 为 56∙78 W ·m －1‚增 加 了 20∙8％‚其小于直流电阻增加的比例． 图2 工作温度对导电性能的影响．（a） 对直流电阻的影响；（b） 对功率损耗的影响 Fig．2 Effect of operating temperature on conductibility：（a） effect on direct current resistance；（b） effect on power loss 3∙3 载流量对工作温度的影响 当环境温度为 Th＝20℃、扁排表面与环境的 当量换热系数为 a＝10W·m －2·K －1时‚包覆层面积 比为 SA＝20％‚包覆层均厚（δh＝δw）‚断面尺寸分 ·1432· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷