导线电流密度

按经济电流密度选导线

按经济电流密度选导线 1 降低线损的主要措施 线损率是供电量与售电量之差同供电量之比的百分数，是供电企业的一项重要技术经济指标，在实际工作中可采取以下措施降低线损。 选定负荷中心的最佳位置，减少或避免供电半径过长。 提高负荷功率因数，尽量使无功就地平衡。电力系统的电压是随着线路输送的有功和无功功率变化而变化的，当线路输送一定量的有功功率和始端电压不变时，如输送的无功功率越多，线路的电压损失就越大，线损率就越高；当功率因数提高以后，负荷向系统吸取的无功功率就减少了，线路的电压损失也相应减少，线损率就降低。 减少输配电层次，也就是说减少变压次数，提高输电电压的等级。 按经济电流密度选择供电线路的截面积。选择导线既要考虑经济性，又要考虑安全性。导线截面大，线损就小，但会增加投资；导线截面小，线损就大，满足不了今后发展的需要，而且安全系数降低。在实际工作中，最好的办法就是按经济电流密度来选择导线的截面面积。 2 实例 现结合邓州市的湍构35 kV线路，进行分析如下。 湍构线路全长17.91 km，导线型号LGJ-120/20（2 km）、LJ-70（15.91 km），年最大负荷5600 kW，最大负荷利用小时数为4900 h。LGJ-120/20导线阻抗R = 0.2496Ω/km，LJ-70导线阻抗R = 0.424Ω/km。 2.1 按经济电流密度 假设最大负荷时，功率因数cosΦ = 0.95，则I = 88.4 A。 由最大负荷利用小时数，查表可得经济电流密度为A = 1.15 A/mm2。则：S = 77 mm2，从而可以看出，应该选择截面面积大于77 mm2 2.2 采用均方根电流法计算理论线损 均方根电流法计算理论线损公式为 湍沟线路2005年6月20日典型负荷曲线见图1。 下面以湍构线路2005年6月20日典型负荷日数据为依据进行计算。

电流密度计算

例：求电镀规格为φ1.15mm 的钢丝，Dv 值为65，镀层质量W 为4.6g/kg ，百分 铜Cu%为63.5%，镀铜电流效率η为95%，整个电镀过程浸液长度L 为1.42 ×14m 的电流密度D k ？(ρFe =7.85×103 kg/m 3) 解：相关公式推导： t I C m cu cu ??= t C m I cu cu ?= d D V v = d L C D m 60I cu v Cu ???=? （1） v D 60d L t ??= V 60L t = 6Fe 2Fe 6210%Cu W L d 4 1 %Cu W L 10d 41m --??????=??????= ρπρπ （2） 将（2）式带入（1）式得： 6Cu v Fe Cu 10C % Cu D W d 15I -??????= ρπ （3） 将（3）式带入Cu Cu I I η= 总得： 6Cu Cu v Fe 10C % Cu D W d 15I -????????= ηρπ总 （4） （=6Cu v 310186.1% Cu D W 1085.7d 1415926.315?????????η =)dm /A (/%Cu d V W 312.02Cu 2η???= )dm /A (185.1% Cu d Dv W 37.02Cu η????） A k S I D 总 = 6Cu Cu Fe k 10C L % Cu Dv W 150D -??????= ηρ L d 1.010L 10d S 2A ??=????=-ππ ∴ )dm /A (98.910% 95186.11442.1% 5.6365 6.41085.7150D 263k =?????????= -

电流密度的测量

实验名称：电镀--赫尔槽法计算最佳电流密度 姓名班级：1 学号日期：2015年月日 实验目的： 1.掌握霍尔槽的使用规则及操作技巧。 2.了解霍尔槽的结构和用途。 实验原理： 1.霍尔槽法计算电流密度经验公式：:D = I(5.1019-5.2402 lg L) K ---电流密度，A/dm2 D K I---霍尔槽使用的电流强度，A L---阴极上某点距阴极近端的距离，cm 2.镀镍液配方 溶液组成及工艺条件数值 七水硫酸镍300g/L 氯化钠15g/L 六水氯化镍30g/L 硫酸钠60g/L 硼酸40g/L 温度50℃ 时间5--10min 实验仪器级设备： 超声波仪、恒压直流电源、电解池、烧杯、导线若干、乙醇、七水硫酸镍、氯化钠、六水氯化镍、硫酸钠、硼酸 实验步骤： 1、溶液配置 按照所给的镀液配方称量并在烧杯中加热搅拌溶解配置1000ml镀液，然后在水浴锅中50℃水浴加热至镀液温度达到同样的50℃，备用。 2、电镀 取3张铜片放在烧杯中庸乙醇浸没，放入超声波仪器中除油10min，开始电镀。 A.取赫尔槽清洗干净，以铜片做阴极，镍板做阳极安装电镀装置，然后加入水浴好的镀液，使镀液的刚好达到赫尔槽250ml刻度停止加入，打开电源，将电流从最小逐渐增大至1A，开始持续电解，并保持电流示数稳定。电解10min后关闭电源，取出铜片冲洗后晾干，选取镀层最好的部分，为距离近端6.5--8.5cm处为最佳。在电镀过正中，铜片上有气泡产生，且近端有大量气泡向远端，气泡的逐渐减少，最远端气泡几乎没有。 B.将A过程中镀后的镀液放入烧杯中，并加入0.25g糖精，充分搅拌溶解，再次放入水浴锅中使其温度达到50℃。安装赫尔槽使用加入糖精后的镀液，开始电流示数1A开始电解。电解10min后关闭电源，取出铜片冲洗后晾干，选取镀层最好的部分，为距离近端6.0--8.0cm 处为最佳。实验现象相似，铜片上有气泡产生，且近端有大量气泡向远端，气泡的逐渐减少，最远端气泡几乎没有 C.将B过程中镀后的镀液放入烧杯中，并加入0.13g1,4-丁炔二醇，充分搅拌混合均匀，再次放入水浴锅中使其温度达到50℃。安装赫尔槽，使用加入1,4-丁炔二醇，后的镀液，开始电流示数1A开始电解。电解10min后关闭电源，取出铜片冲洗后晾干，选取镀层最好的部分，为距离近端5.5-7.5cm处为最佳。实验现象同上。

PEM燃料电池膜中电流密度分布及电池性能

PEM燃料电池膜中电流密度分布及电池性能 李湘华1,2，覃有为2,3，肖金生2,3 1广西玉林柴油机厂，广西537000； 2武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，3汽车工程学院，湖北430070 摘要：为了研究质子交换膜燃料电池（PEMFC）膜中电流密度分布及电池性能的影响因素，利用FLUENT软件的燃料电池模块进行了单流道电池的数值模拟，得到了在阴阳极加湿温度和电池运行温度等条件不同的情况下质子交换膜中电流密度的分布特点，然后讨论了阳极加湿温度、阴极加湿温度、燃料电池运行温度、气体扩散层孔隙率等参数对燃料电池性能的影响。结果表明随阴极加湿温度的提高，在低电流密度运行时膜的润湿条件改善，燃料电池性能提高，在高电流密度运行时扩散层中液态饱和度增加，燃料电池性能下降；随阳极加湿温度的提高，膜的润湿条件改善，燃料电池性能提高；随燃料电池运行温度的提高，扩散层中液态饱和度下降，燃料电池性能提高;随气体扩散层孔隙率增加，气体扩散层阻力减小，燃料电池性能提高。。模拟结果与实验结果基本吻合，这说明计算数学模型是合理的，FLUENT计算结果是可信的。 关键词：质子交换膜；燃料电池；模拟 质子交换膜燃料电池输出电压随电流密度的增加而减小，这主要是由于存在各种极化的影响。质子交换膜的电阻和膜的润湿状况有很大关系，膜的润湿条件好，膜电阻则低，反之则膜电阻变得非常大，欧姆极化也就很大，燃料电池性能下降[1]。而燃料电池膜中电流密度对质子交换膜中水含量有着非常重要的影响，在低电流密度时，由于电化学反应生成水量以及电拖引起的水迁移量都较少，所以膜中水含量相对比较均匀；而在高电流密度运行时，即使进行阳极加湿，膜的阳极侧也有失水干凅的危险[2]。因此，质子交换膜燃料电池中影响电池性能和膜中电流密度分布的各种因素是我们必须要给予特别注意的问题。本文首先讨论了表1各个系列条件下质子交换膜中电流密度的分布特点，然后讨论阳极加湿温度、阴极加湿温度、燃料电池运行温度等因素对燃料电池性能的影响。 1 计算模型 本文采用FLUENT软件的燃料电池模块进行了模拟计算。由于许多燃料电池运行参数和结构参数都对电池性能有影响，本文针对单流道燃料电池，详细研究了燃料电池运行温度，阳极和阴极加湿温度、扩散层孔隙率等因素对质子交换膜中电流密度和电池性能的影响。为了分别研究各个参数的影响，采用的方法是将其他所有参数固定，而只改变其中一个参数，从而将计算结果进行比较，分析该参数的影响。 2质子交换膜中电流密度的分布 在质子交换膜中，在穿过膜的方向上电流密度的变化较小，所以选取质子交换膜正中间平面（y＝0）上的电流密度分布进行讨论。为了使膜中电流密度的分布更直观，选取该平面上靠近近口（z＝－0.005）、流道中间（z＝－0.025）、靠近出口（z＝－0.045）三个位置处的三条线上电流密度随坐标x的变化关系曲线进行讨论。 2.1 燃料电池运行温度对膜中电流密度分布的影响 图1(a)是在平均电流密度都为0.6A/cm2、不同燃料电池运行温度下膜中间位置上（即z＝－0.025位置）电流密度分布比较图。在平均电流密度相同的情况下，膜中电流密度最小值随燃料电池运行温度的提高而降低，膜中电流密度分布更加均匀。这是因为在燃料电池运行温度提高时，气体扩散层和催化层中液态饱和度下降，气体扩散阻力减小，所以到达岸下方催化层表面的气体增多，所以最小电流密度增加。 2.2阴极加湿温度对膜中电流密度分布的影响 图1(b)是在系列2不同燃料电池阴极加湿温度下膜中间位置上电流密度分布比较图。从图中可以看出：在阳极保持70℃加湿不变的条件下，膜中电流密度的均匀度随阴极加湿温度的提高而降低。这是因为随着阴极加湿温度的提高，阴极加湿量增加，在相同平均电流密度下，阴极气体扩散层和催化层中水的液态饱

经济电流密度值(2020年10月整理).pdf

架空导线的选型 一、经济电流密度值 导线名称年最大负荷利用小时数 3000以下3000~5000 5000以上 裸铜导线 3.0 2.25 1.75 裸铝导线 1.65 1.15 0.9 铜芯电缆 2.5 2.25 2.0 铝芯电缆 1.92 1.73 1.54 二、按经济电流密度计算导线截面公式 S=I/J 其中： S——导线截面 I——线路计算电流 J——经济电流密度 三、选择电缆截面 1、董东矿最大负荷为12400KW，计算线路电流为 I=P/(1.732UcosΦ） =12400/(1.732x35x0.85) =240.7A 说明：上式中功率因数cosΦ=0.85是假设的，具体的要看董东矿的实际功率因数带进去计算。得出的数值可能不一样。计算方法是一样的。 S=I/J=240.7/0.9=267.4mm2 查附表选标准截面为240mm2（接近上述计算值即可）。选择LG—240型铝绞线。 2、校验安全载流量 查附表知LG—240铝绞线在室外30℃下允许载流量为574A>240.7A，满足要求。 3、校验机械强度 查表知35KV架空铝绞线的最小允许截面为35mm2，所选LG—240铝绞线机械强度满足要求。 附表：LG型裸铝绞线的载流量 截面mm2 室外 30℃35℃40℃ 150 414 387 356 185 470 440 405 240 574 536 494 300 640 597 550

变压器容量选择 简单的计算公式 S=P/cosΦ 其中： S——变压器的容量 P——矿井总负荷 cosΦ——功率因数（带无功补偿可达0.9） 所以计算可知 S=12400/0.9=13778KV A 所以变压器的容量不应低于13778KV A，对照变压器的标准额定值选择合适的变压器即可。 上述所有计算仅作参考！其余的比较复杂，我也搞不了，请另觅高手。

极限摩尔电导率

一.实验目的及要求 1、理解溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念。 2、掌握由强电解质稀溶液的电导率测定极限摩尔电导率的方法。 3、用电导仪测定KCl溶液的摩尔电导率，并用作图外推求其极限摩尔电导。 二.实验原理 1.电导、电导率与摩尔电导率 （1）电导：(conductance) 物体导电的能力可用电阻R (resistance，单位为欧姆，用符号Ω表示)或电导G来表示。G为电阻R的倒数，即G =1/R，单位为西门子(siemens)，用S或Ω-1表示。 （2）电导率( conductivity )：电导率κ为电阻率ρ的倒数，即 由上式可知，κ的单位是S ·m-1。其物理意义是电极面积各为1m2、两极间相距1m时溶液的电导。其数值与电解质的种类、溶液浓度及温度等因素有关。 （3）摩尔电导率(molar conductivity) ：摩尔电导率是指在相距为1m的两个平行电极之间充入含1mol电解质的溶液时所具有的电导，用公式表示为 式中V m为含有1mol电解质的溶液的体积(单位为m ·mol )，c为电解质溶液的物质的量浓度(单位为mol ·m )，所以的单位为S ·m2·mol-1。

注意：在使用摩尔电导率时，要注明所取的基本单元。如以1mol元电荷的量为基本单元， 则(1/2CuSO 4)=7.17×10S ·m2·mol-1。 2. 强电解质溶液的摩尔电导率与浓度的关系 柯尔劳施（Kohlrausch）根据实验结果得出结论： 在很稀的溶液中，强电解质的摩尔电导率与其浓度的平方根成直线关系，即 —无限稀释时的摩尔电导率 Λ∞ m A —常数 下图为几种电解质的摩尔电导率对浓度的平方根的图。由图可见，无论是强电解质，还是弱电解质，其摩尔电导率均随c→0 而增大。对于强电解质，c→0 ，离子间引力减小，离子运动速度增加，所以摩尔电导增加。在低浓度时成为一条直线，将直线外推到，得到的截距即是无限稀释摩尔电导率Λ∞ ，也称为极限摩尔电导 m 率。

经济电流密度的计算方法

经济电流密度：导线截面影响线路投资和电能损耗，为了节省投资，要求导线截面小些；为了降低电能损耗，要求导线截面大些。综合考虑，确定一个比较合理的导线截面，称为经济截面积，与其对应的电流密度称为经济电流密度。 按年最大负荷利用时间/h 电缆：3000以内的铝1.92A/mm铜2.5A/mm,3000~5000铝1.73A/mm铜2.25A/mm,5000以上铝1.54A/mm铜2.00A/mm, 架空线路：3000以内的铝1.65A/mm铜3.00A/mm,3000~5000铝1.15A/mm铜2.50A/mm,5000以上铝0.90A/mm铜1.75A/mm, ??1降低线损的主要措施 当2实例 2.1 由最大负荷利用小时数，查表可得经济电流密度为A=1.15 A/mm2。则：S=77 mm2，从而可以看出，应该选择截面面积大于77 mm2 2.2采用均方根电流法计算理论线损 均方根电流法计算理论线损公式为 湍沟线路2005年6月20日典型负荷曲线见图1。

下面以湍构线路2005年6月20日典型负荷日数据为依据进行计算。 由LJ-70导线参数，可得湍构线路总阻抗为 RL=0.2496×2+0.424×15.91=7.25 从而可得这种状态下理论线损率为：2.3%。 假若年典型负荷平均运行时间为：6500h(结合邓州局2005年湍构线供电量情况，取T=6500h)，电价按0.38元/kWh计算，年线路损耗价值为 M1= 若按2005 M2=38.6 由表1LGJ-150线，万元。 资。同时，加大了该线路的输送电能力，对提高该供电区域供电可靠性和电压合格率也是很有好处的 如何按经济电流密度选择导线截面？ 答：(1)先初步按下式计算导线截面：S=mm2 ?P—线路的输送功率，kw。 ?U—线路的额定电压，kv。 ?COSФ—功率因数。 ?J—经济电流密度，A/mm2

电流密度、电荷密度

电荷守恒定律、电荷和电场公式小结 1. 电荷密度 V q V ??=→?0lim ρ ∑-=i i i x x q )(δρ s q S ??=→?0lim σ l q l ??=→?0lim λ 2 电流密度 电荷的运动形成电流，通常用j 来描述，其定义为 v j ρ= v 代表电荷密度ρ的运动速度。 3.电流强度 单位时间内垂直穿过导线横截面的电量称为电流强度，用I 表示，显然I 与j 的关系为 ???=S s d j I 4.电荷守恒定律 对于封闭系统，总电荷保持不变。实验表明电荷是守恒的。即一处电荷增加了，另一处的电荷必然减少，而且增加和减少的量值相等。 若在通有电流的导体内部，任意找出一个小体积V ，包围这个体积的闭合曲面为S ，并且假定电流的体积V 的一面流入，从另一面流出。 ???-=?V S d dt d s d j τρ 0=??+??t j ρ 5.库仑定律(Coulomb ’s Law)： 库仑定律是描写真空中两个静止的点电荷q’和q 之间相互作用力的定律。其数学表达式为 r r q q F 3 041'=πε ?? = 12213 21041 V V d d r r F ττρρπε 6、叠加原理 若空间存在n 个电荷q 1, q 2···q n ，这时任意一个电荷q j ，受到其它所有电荷对它的作用力为

∑==n i ji ji i j j r r q q F 13 041 πε 称为线性叠加原理。 实际上电荷分布是不连续的，因为电荷是量子化的，任何物体所带的电荷总是电子电荷的整数倍。但在考查物体的宏观性质时能观察到的总是大量微观粒子的平均效应，因此常 用到电荷连续分布的概念来代替电荷的分立性。 ?? = 12213 21041 V V d d r r F ττρρπε 其中定义体电荷密度为 τ τρτd dQ Q =??=→?0lim 7、电场（electric field ） 作用在电荷q 上的力仅与该电荷的电量q 及其位置有关，即 )(x E q F = 式中x 是点电荷q 所在的位置矢量，)(x F 是点x 的某一矢量函数， ∑='-'-= n i i i i x x x x q x E 1 30 ||)(41)( πε 或者 ??''=''-'-'=V V d r r x d x x x x x x E τρπετρπε?)(41| |) )((41)(3030 式中x 是场点位置，x ' 为源点位置，x x r '-= 。要讨论点电荷q 的运动就要知道它受到的 作用力。求作用力现在不归结为求函数)(x E ，而它决定于空间除q 外其余电荷的分布，这 个函数就称为电场强度。 8、高斯定理 高斯定理主要是讨论电场强度)(x E 的面积分，在点电荷场中，设s 表示包围着点电 荷q 的一个闭合面，s d 为s 上的定向面元，以外法线方向为正。 θ S q r E s d Ω d s d '

电流密度

第十章 恒定电流 10 -1 电流 10-1 电流密度
1

10-1 电流 电流密度
一、电流
1. 电流 大量电荷作定向运动形成电流。 .电流
导体处于静电平衡状态时，E内＝0； 若E内≠0时，电荷在电场作用下发生宏观定向移动。 有大量可移动的自由电荷 电流产生条件 有电场力的作用 构成回路 电流方向的规定：正电荷移动的方向。负电荷移动方 向与电流方向相反。 注意：电流是标量，不是矢量。“电流的方向”只是 正电荷移动的方向。 2

10-1 电流 电流密度
一、电流
2. 电流的分类 .电流的分类 电荷的携带者称为载流子，如自由电子、质子、 正负离子等。 ①.传导电流，由带电粒子定向运动形成的电流。 ?金属为第一类导体，自由电子为载流子。 ?电解质溶液（酸、碱、盐）为第二类导体，正 负离子导电。 ②.运动电流，带电物体作机械运动所形成电流。 如电子、离子运动，气体放电，带电圆盘转动等。
3

10-1 电流 电流密度
二、电流强度I
描写电流强弱的物理量。
1.定义 通过导体截面S的电荷随时间的变化率。
Δq dq = I = lim Δt →0 Δt dt
单位时间内流过导体截面的电量。 恒定电流
S
q I= t
安培（A）
3 6
I
（10-1）
2.国际单位
1A = 10 mA = 10 μA
4

10-1 电流 电流密度
三、电流线
为形象地描绘电流的分布而引入的一组空间曲线。 电流在大块导体内流动时，导体内各处的电流分布是 不均匀的，可以仿照电场线的方法用带有箭头的曲线— 电流线表示电流的流向。 电流线上某点的切线方向为该点的正电荷移动的方向。 电流线的密度表示电流的大小。
I
I
电流线
半球形电极附近导体 5 导体的电流的分布

11经济电流密度选择高压导线

摘要：导线是架空输电线路的主要元件之一，在架空输电线路的建设中占有很大的比重。导线截面大小直接影响有色金属的消耗量。如何合理地选择导线截面积是个非常重要的问题，其导线截面积，一般按经济电流密度来选择。中国解放初期没有自己的标准，是按前苏联的标准选择经济电流密度。中国在50年代中期和80年代中期，根据国民经济的发展、科技进步及认识的提高，两次颁发了经济电流密度。使电力设计工作者有标准可依，使之更接近客观实际情况。 关键词：架空输电线路；经济电流密度；导线截面选择 导线是架空输电线路的主要元件之一，在架空输电线路的建设中占有很大的比重。导线截面选择过大，不仅增加有色金属的消耗量，而且还显著地增加线路的建设投资。导线截面选择过小，则运行时在线路中的电压和电能损耗加大，使电能传输受限和运行经济性变差。 架空输电线路导线截面一般按经济电流密度来选择，并根据电晕，机械强度和事故情况下的发热条件进行校验。必要时通过技术经济比较确定。对超高压线路，电晕往往是选择导线截面的决定因素，应进行选择导线截面的技术经济专题论证。 在进行电力系统规划时，一般考虑线路投入运行后5～10年的输送容量，根据经济电流密度选择导线截面。在进行系统设计、系统专题论证(如电站接入系统，向大用户供电，联网专题等)时，一般是先按输送容量，根据经济电流密度初选导线截面，然后可按照具体条件进行两个以上方案的技术经济论证比较，最后确定导线截面。 故在一定的输送容量条件下，经济电流密度是选择输电线路导线截面的基本依据。本文主要是论述按经济电流密度初选导线截面问题，并根据中国1987年修订后颁布的经济电流密度，编制了在不同电压等级(6 kv、10 kv、35 kv、110 kv、220 kv)，不同利用小时数(2 000 h ～ 7 500 h)，不同输送容量情况下查选导线截面的简易表。以供在电力系统规划、系统设计、系统专题论证中初选导线截面时使用。 1中国在不同时期所采用和颁布的导线经济电流密度 大家都知道，导线经济电流密度的确定是一个技术经济问题，与国家在不同国民经济发展阶段的经济政策和生产水平有着密切的关系。所以在不同的历史时期，往往要对原定的经济电流密度作必要的修订，以便与当时的经济政策及现状相适应。 中国在选择输电线路导线截面，所采用的经济电流密度，大致可分为三个阶段：

母线槽最关键的安全技术参数——极限温升

母线槽最关键的安全技术参数——极限温升 随着我国经济及现代化建设的飞速发展，用电的负荷越来越大。近几年来，母线槽代替电缆使用在发达国家已是普遍现象，我国也形成发展趋势。但由于部分用户及质量监督人员对母线槽的认识和了解不深，致使工程上存在投资浪费和安全隐患。笔者从事20多年母线槽的研发和生产，掌握着涉及到母线槽较多的安全技术，所以现浅谈一点母线槽最关键的技术参数—极限温升，以供大家探讨。 一、母线槽标准对母线槽的温升要求： 国际电工标准IEC60439.2—2000与国家标准GB7251.2--2006标准规定是一样的：母线槽温升是根据绝缘材料耐热等级来确定温升的。如果母线槽绝缘材料F级，其耐热≥155℃的绝缘材料，那么它允许温升则是115K（150℃-环境温度40℃）。所以母线槽是满负荷试验后才能确定母线槽的载流能力，它是母线槽最关键的一项技术参数。 二、温升高涉及到母线槽问题： 母线槽如同电线电缆，故同样是作为电力输送的干线设备使用。同样一条电线35㎡它可以用来承载80A额定电流也可以承载125A额定电流，不同的是当额定电流80A和125A温升有差距。母线槽也是一样的，极限温升70K和90K时，同样的母线槽，其载流能力相差15%以上。市场上母线槽温升值有55K、70K、90K、100K，甚至以上。但温升值高涉及以下问题： 2.1 电能的损耗加大。 2.2 温升越高，绝缘材料老化越快，母线槽的使用寿命急骤缩短。 2.3 涉及对周围的绝缘材料设备老化加快，（如与母线槽在相邻搭（或转）接的电线电缆；或电气绝缘支撑件等）甚至容易引起火灾事故。 2.4 母线槽内部温升高，电压降加大。 2.5 降低了安全系数，外壳高温容易烫伤人。 2.6 对周围的环境温度有影响。 三、温升的起源： 3.1 铜排的含铜量低，电阻率大。 人们常提到铜排的含铜量以及电阻率等，它们确实与母线槽的载流能力有关。有些企业想方设法以这些设立门槛挡住同行来竞争。某些企业精炼一块铜排去做铜排纯度检测，凭一张试验报告说自己企业用的含铜量是99.99%的铜母排。但这只是有些企业找产品竞争差异化的理由。要知道，在母线行业，含铜量达到99.95%，电阻率ρ≤0.01777（欧姆·平方毫米/米）已经是很好的铜排。以电阻率约束铜母排好过含铜量的约束，因电阻率很多地方及现场都可以检验，含铜量只有指定的检测单位能检测，含铜量低、电阻率大，导体则要加大，否则，温升就会高。 3.2 导体规格小，载流能力不足。 现因市场用户对母线槽的了解不深，有些厂家按电工手册上或电气设计手册上的环境温度25℃，或30℃，或35℃时的裸体导电排的载流能力来选择导体，这是被误导了。由于母线槽的工艺是导电排外包扎有绝缘材料和外壳，所以按设计手册和电工手册的表格上40℃时环境温度时导电排规格，要降15%～20%才能达到≤70K的温升值；按30℃环境温度选择要降25%—30%左右才能达到≤70K温升。选择导体的规格与温升和载流能力有直接关系。 3.3 绝缘材料及外壳结构散热差。 以上提到是结构工艺处理较好，绝缘材料散热较好的按设计手册或电工手打折扣后能满足载流能力的。但有些产品绝缘材料是树脂浇注，或采用其他散热较差的绝缘材料，以及空气型母线结构，和散热较差的密集型母线要下降的折扣要更多。据实验，有些大电流空气型母线槽4000A～5000A的，按设计手册、电工手册上的导体40℃环境温度来确定铜导体规格，则只能达到40%的载流能力，且都超出70K温升，所以不要轻视绝缘材料及产品的结构。 3.4 超负荷运行。 有些项目，设备的增加，负荷增大，及原设计的母线不能满足现场需要，而且有些项目施工订货时采用变容节变容，也

铜导线电流密度及电阻率

铜导线电流密度及电阻率【含表】 今天的主题是铜导线电流密度及电阻率。铜导线电流密度的情况怎么样？铜导线电流密度计算公式是什么？铜导线电阻率是多少？铜导线电阻率计算公式有吗？铜导线电阻率的单位和符号是什么？这些都是我们今天要解决的问题。好了，废话不多说，在进入今天的主题铜导线电流密度及电阻率之前先来看看什么是铜导线电流密度。铜导线电流密度是指铜导线某点电流强弱和流动方向的物理量。它是矢量，其大小等于单位时间内通过某一单位面积的电量，方向向量为单位面积相应截面的法向量，指向由正电荷通过此截面的指向确定。导线中不同点上与电流方向垂直的单位面积上流过的电流不同，为了描写每点的电流情况，有必要引入一个矢量场——电流密度J，即面电流密度。每点的J的方向定义为该点的正电荷运动方向，J 的大小则定义为过点并与J垂直的单位面积上的电流· 了解完什么是铜导线电流密度后的定义后，让我们来看看铜导线电流密度的其他信息。 铜导线电流密度及电阻率之铜导线截面积与电流的关系 一般铜线安全计算方法是： 2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。 4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A。 6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A。 10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A。 16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A。 25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A。 如果是铝线，线径要取铜线的1.5-2倍。 如果铜线电流小于28A，按每平方毫米10A来取肯定安全。 如果铜线电流大于120A，按每平方毫米5A来取。 铜导线的截面积所能正常通过的电流可根据其所需要导通的电流总数进行选择，一般可按照如下顺口溜进行确定： 十下五,百上二,二五三五四三界,柒拾玖五两倍半,铜线升级算. 定义就是10平方以下的铝线,平方毫米数乘以5就可以了,要是铜线呢,就升一个档,比如2.5平方的铜线,就按4平方计算.一百以上的都是截面积乘以2,二十五平方以下的乘以4,三十五平方以上的乘以3,柒拾和95平方都乘以2.5。 说明:只能作为估算,不是很准确。 另外如果按室内记住电线6平方毫米以下的铜线，每平方电流不超过10A就是安全的，从这个角度讲，你可以选择1.5平方的铜线或2.5平方的铝线。 10米内，导线电流密度6A/平方毫米比较合适，10-50米，3A/平方毫米,50-200米，2A/平方毫米，500米以上要小于1A/平方毫米。从这个角度，如果不是很远的情况下，你可以选择4平方铜线或者6平方铝线。

按照年最大负荷利用小时及经济电流密度选择导线截面积

摘自我撰写的《余热（中册）》 二六七、何谓年负荷最大利用小时？何谓经济电流密度？如何按经济电流密度选择导线截面积？ 1.年负荷最大利用小时，就是年总用电量除以年最大实际负荷所得的小时数。计算公式： 年负荷最大利用小时（H ）） 年最大实际负荷（） 年总用电量（KW KWh = 2.经济电流密度，就是当输电线路单位导线截面上流过这一电流时，使输电线路的建设投资、电能损耗和运行维护费等综合起来的费用将会最小、最经济。经济电流密度是通过各种经济技术比较得出的最合理的单位导线截面的电流值。它作为新建线路选择导线截面的依据，也可以作为运行线路经济与否的判定标准。所以经济电流密度既是一个很重要的技术指标，也是一个很重要的经济指标。我国现在采用的经济电流密度值如下表： 2 3.在高、低压输配电线路中，均应采取按经济电流密度选择导线截面的方法，先确定导线的截面，然后再按照电压损失、导线发热条件、机械强度等条件进行校验。按经济电流密 度选择导线时的计算公式：S dx J cos U 3P ?= 式中 P ——输配电线路的平均功率（KW ） U ——线路额定电压（KV ） cos ?——平均功率因数 J ——经济电流密度（A/mm 2 ） S dx ——导线截面的计算值 4.举例：水泥厂年用电量为3000000KWh ，年最大实际负荷为1050KW ，平均功率因数为0.92，线路电压为10KV ，按经济电流密度选择高压架空线路的铝导线截面应该为多少？ 解：1.年负荷最大利用小时==1050 30000002857（H ）；考虑今后的发展需要，选择为5000小时/年。 2.查表可知，铝导线经济电流密度值应该选择 J ＝1.15A/mm 2 3.计算铝导线截面 S dx == ???15 .192.010*******.3（mm 2） 按照计算结果，可选择LGJ －70mm 2 钢芯铝绞线； 综合考虑该企业的发展状况，10KV 架空线路应该选择LGJ －95mm 2 钢芯铝绞线。

太阳能电池极限效率的原理

太阳能电池极限效率的原理 一、细致平衡原理的提出 细致平衡原理是考量太阳能电池极限理论效率最重要和最常用的手段。 Detailedbalance这个概念是1954年Roosbroeck和Shockley在在应用物理（JournalofAppliedPhysics）杂志上发的一 篇文章提出来的。 1961年WilliamShockley,HansJ.Queisser在应用物理上发了Detailedbalancelimitofefficiencyofp-njunctionsolarcells的文 章，在这篇文章中提出了细致平衡效率极限（detailedbalancelimitofefficiency）的概念，在一些假设的基础上推导出一个公式用来计算效率极限，得出单结太阳电池效率极限为31%。 其中这几个假设为： 1、太阳和电池被假设为温度分别为6000K和300K的黑体。 2、电子和空穴的复合只有一种辐射复合（radiativerecombination），这是detailedbalance原理所要求的。 3、radiativerecombination只是总复合的特定的一小部分，其余的都是非辐射(nonradiative)的。 温度为6000K（Tsource）和300K（Tsink）的两个热库之间的能量转换效率受卡诺循环限制为95%。 这个数值没有考虑电池光子发射损失，模型假设这些损失能量又回到了太阳，使太阳保持自身的温度。修正 模型考虑这些光子损失，并假设过程是可逆的，满足卡诺循环的条件，由此得到的转换效率是93.3%。 二、所有的因素都最优化，太阳能电池最终能够达到怎么样的极限效率 如果所有的因素都最优化，包括电学的，光学的，材料的，那么太阳能电池最终能够达到怎么样的极限效率 ？这是人们最关心的问题之一，也是各种优化期望达到的方向。细致平衡原理的重要性就在于它是人们现今发现的最低的理论极限，低于卡洛效率，低于朗斯堡（Landsberg）极限，它是客观上能达的最高效率。 这个理论有这么几个假设： 1、只有能量大于带宽的光子能够被吸收，小的不能。 2、一个光子最多只能产生一个电子空穴对。 3、吸收的光子能量都用于激发电子空穴对并储存为电子空穴对的势能。 4、只有辐射复合一种情况。 5、半导体材料完全符合黑体的行为。 它的大意大概是：太阳如果是6000K的黑体的话（通常的假设），他会以符合"普朗克黑体辐射分布"的方式以 不同的能量流辐射出不同波长的光子能量，从0波长开始，到半导体的带宽为下限。照射到太阳能电池上的时候，比如我们假设电池有300K的温度（室温），那么有一部分能量的损失是不可避免的，那就是电池作为有一定温度的物体也必然会辐射能量。辐射的方式是怎样的呢？首先必须服从在300K下的"普朗克黑体辐射分布"；其次因为能量是以有"能差"（我叫它势能）的电子空穴对形式分布的，所以波长对应的能量的下限是带宽刨掉"势能"的值。 把太阳的光子能量分布以能量为变量积分得到总的电池吸收的能量；当电池短路的时候，电流密度=（得到的 光子流-电池本身辐射掉的电子流）X（电子电量）；电压=电子空穴对的"电势差"；输出能量=电流X电压；理论极限=输出能量/输入能量。 说起来很复杂但是刨开数学的本质并不这么麻烦。就是说你从太阳得到的有限量，而你自己除了消化了干别 的你自己还必须要辐射出去一部分（好像很难理解但是物理事实就是如此），那你最后可利用的极限就是效率极限。几个有趣的数据可以在脑子里面大概有个印象：在1sun的时候（不带concentrator的电池），如果你能够做N层（N为无限）把带宽覆盖到整个波长幅度，那你会得到最多不高于68.2%的效率；在45800sun的concentrator硅太阳能电池最多不高于40.8%；1sun硅电池的最多不高于30.0%。 这是理论极限了，比这个高的，按照人们现在的理解，是不可能实现的。

设计线路板如何计算电流密度

设计线路板如何计算电流密度 2010-11-10 21:30 提问者：610207500|浏览次数：712次 2010-11-25 09:05 最佳答案 开关电源的PCB设计规范在任何开关电源设计中，PCB板的物理设计都是最后一个环节，如果设计方法不当，PCB可能会辐射过多的电磁干扰，造成电源工作不稳定，以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析: 一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数－输入原理网表-设计参数设置-手工布局-手工布线-验证设计－复查-CAM输出。二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压，在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距，一般情况下将走线间距设为8mil。焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。三、元器件布局实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声；由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。每一个开关电源都有四个电流回路：(1).电源开关交流回路(2).输出整流交流回路(3).输入信号源电流回路(4).输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电，滤波电容主要起到一个宽带储能作用；类似地，输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量，同时消除输出负载回路的直流能量。所以，输入和输出滤波电容的接线端十分重要，输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源；如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连，交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流，这些电流中谐波成分很高，其频率远大于开关基频，峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍，过渡时间通常约为50ns。这两个回路最容易产生电磁干扰，因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路，每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置，调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似，最佳设计流程如下：·放置变压器·设计电源开关电流回路·设计输出整流器电流回路·连接到交流电源电路的控制电路·设计输入电流源回路和输入滤波器设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：(1)首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小则散热不好，且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状矩形，长宽比为3：2或4：3，位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。(2)放

经济电流密度

经济电流密度 （二）、根据发热条件即：“允许电流”效验导线截面。 允许电流（安全电流）—使导线温度不超过允许温度（70℃），导线能够通过的最大电流，用IY表示。 注：裸导线的最高允许温度为70℃ 绝缘导线的最高允许温度一般为55℃ 如果导线中通过的电流，小于等于相应环境温度下的允许电流，导线的温度就不超过70℃，反之导线的温度就可能超过70℃，且电流越大导线温度越高，至使导线接头处、导线与电器连接处，温度更高，甚至把导线烧红、烧断，造成事故或灾害。 允许电流是指某一环境温度下的允许电流，附表中所列的是标准温度（25℃）下的允许电流，它乘以允许电流校正系数K，就是相应温度下的允许电流，即IY= IBY×K 根据允许电流选择导线截面时，导线允许电流IY必须满足下列条件： IY≥IFM 即：新选择导线的允许电流一定大于等于线路的最大负荷电流IFM， 裸铜线、裸铝线及铜芯铝线的持续容许电流 附表(空气温度为+25℃，导线温度为+70℃)

对允许电流表的校正系数 根据允许电流选择导线截面的计算步骤： A、求最大负荷电流IFM IFM=PM/√3UECOSφ（A） PM……线路的最大负荷功率（KM） UE……线路额定电压（KV） B、根据最大负荷电流IFM求一定环境温度下的允许电流IYT IYT=IFM/K（由于高温40℃时裸导线的允许电流校正系数K=0.81,所以，IY40＝IFM/0.81） C、由标准温度（25℃）下的允许电流表选择导线型号. 即：IFM→IYT=IFM/K→查表→根据IBY≥IYT选择S IFM……最大负荷电流 IBY……标准温度下的导线允许电流 K一般取0.81……高温（40℃）时的允许电流校正系数 D，验算： 由所选截面的导线，标准温度下的导线允许电流，求相应温度下（一般取高温40℃时）的导线允许电流IY40= IBY×K=0.81×IBYK=0.81

电流密度对氨基磺酸镍电镀镍镀层的影响

电流密度对氨基磺酸镍电镀镍镀层的影响 邹森，李亚明，杨凤梅 (中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024) 摘要:为了解不同电流密度对氨基磺酸镍镀层的影响，分析了电流密度在0.1～20A/dm2时，氨基磺酸镍镀镍层的外观、硬度、应力和沉积速率。在工艺范围内，随电流密度的增加沉积速率增加、镀层硬度降低、孔隙率变大、表面出现针孔缺陷、应力变大，随后讨论了出现各种情况的原因。 关键词:氨基磺酸镍;电镀;电流密度 中图分类号:TQ153.1+2文献标识码:A文章编号:1008-021X(2011)08-0055-02 近年来随着全球电子行业的迅猛发展、电子产品的品质要求更是精益求精。越来越多的厂家对电镀金属层的品质要求也越来越高，镀层内应力低，延展性良好，极限强度高、硬度高、均匀性佳的镀液正被众多的厂家大力倡导和推广。氨基磺酸镍镀液能获得比传统的硫酸镍镀液机械性能更优良的金属镀层，它的镀层内应力低、极限强度高、沉积速度快、孔隙率低、再配合添加剂的使用能得到更佳的外观，适用于印制电路板或电铸。氨基磺酸盐镀液是一种多用途的镀液，在较低的温度和较小的电流密度操作时，能够得到应力较小甚至无应力的镀层，在一般条件下操作应力也较瓦特型溶液小。氨基磺酸镍镀液只要添加少量的应力减少剂，就能够明显地降低镀层应力。所谓的高速镀镍实际上就是一种高浓度的氨基磺酸镍溶液，它不含有机物或其他添加剂，镀层应力主要通过温度和电流调节，其最大的优点是可在大电流密度下操作[1]。氨基磺酸镍镀镍主要是功能性电镀，所以镀层的机械性能就非常重要。影响镀层机械性能的因素很多，一般有温度、电流密度、pH值、溶液 Ni2+的浓度等等。 1·实验部分 1.1工艺流程

影响电网中导线经济电流密度的几个因素

影响电网中导线经济电流密度的几个因素 雷敏剑1,万 涛1 (1.南昌高等专科学校工程系,江西南昌330009) 摘 要:从导线年计算费用的构成和计算入手,推出了导线经济电流密度jcc的计算式,指出导线价格 和电能单价 是影响导线经济电流密度的两大主要因素。 关键词:电网规划;经济电流密度;电能损耗 中图分类号:TM751 文献标识码:A 文章编号:1008-7354(2003)03-0075-02 导线截面的选择是电网规划设计中的一项重要工 作。较大的导线截面,虽工程一次性投资较大,但由于运 行中电能损耗较小,故能降低运行费用。反之,较小的导 线截面虽能降低工程投资,但对应的运行费用较高,这就 存在一个导线截面的最佳选择问题,也就是应按 经济电 流密度来选择导线截面,这样可使工程的年计算费用最 低。影响导线经济电流密度的因素较多,如抵偿年限、导 线种类、材料价格、电能单价等。目前使用的经济电流密 度是国家上世纪50年代公布的标准见表1。几十年来, 导线的材料价格、电能单价等发生巨大的变化。 表1 现行导线经济电流密度(A/mm2) 导线材料 年最大负荷利用小时数(h) <30003000-5000>5000 铝线 1.65 1.150.90 铜线 3.00 2.25 1.75 现行经济电流密度的经济性指标已不太合乎时宜, 为此,本文将对导线经济电流密度问题进行讨论。 1 导线的年计算费用及经济电流密度 所谓年计算费用,是将工程的初投资费、折扣维护费 与运行归算到抵偿年限内的年平均值。 抵偿年限内导线初投资的年均值为: Z1=A*L**a*103/N 年折旧维护费为: Z2=n*A*L**a*103 年运行费(电能损耗费)为: Z3=I2*L*!*?* *10-3/A 总年计算费用为上述三者之和,即: Z=A*L** 1 N +n+I2*L*!*?* /A* 10-3(元)(1) (1)式中: A!导线的截面积(mm2); L!导线的计算长度(m); !导线的体积质量(g/cm3),铝线为3.528,铜线为8.9; !材料价格(元/kg),铝线为14,铜线为30。 N!标准抵偿年限,一般取5-10年,本文8年; n!年折旧维护率,对高压输配电线路取n=7%; l!计算(A),取计算期内半小时平均最大电流; !!年最大负荷损耗时间(h),其值从!=f(Tmax)曲线中查取; !电价(元/kw?h), ?!导线电阻率,铝线为0.0315,铜线为0.0188。 将导线截面A用电流密度j的形式表示(A=l/j),则 Z=I*L** 1 N +n/j+I*L*!*?* *j* 10-3(元)(2)从式中(2)中可见,影响年计算遇用的因素较多,但主要是两大因素,一是工程的初投资及折旧维护费,二是导线的运行费(电能损耗费)。 图1中,曲线#、?、%分别标示出了工程初投资及折旧维护费、导线运行费、年计算费与电流密度的关系。由图可见,当j>j cc时,总的年计算费用随导线电流密度的减小而增大;j j cc时,则Z Zmin,曲线#成为Z=f(j)渐进线,工程的初投资及年折旧维护费成为影响年计算费用的主要因素。显然,这是由于所选导截面过大所致。当j>j cc时,总的年计算费用随着导线电流密度的增大而增大;若同样,j>j cc时,同样,Z Zmin,因此,把点j cc称为导线的经济电流密度。 对式(2)求一阶导数并令导数为0,可求得年计算费用最低时对应的电流密度,即经济电流密度j cc为: j cc= P? ? 1 N +n !? ??(3) 南昌高专学报 2003年第3期(总第50期) 2003年9月出版Journal o f Nanchang Jun ior Colle ge No.3(Sum50)Se pt.2003 75 收稿日期:2003-03-17