采用CAXA軟件簡易設(shè)計型線絞合導(dǎo)體

崔海洋 田 鳴（安徽太平洋電纜股份有限公司，安徽 蕪湖 238331）

采用CAXA軟件簡易設(shè)計型線絞合導(dǎo)體

崔海洋 田 鳴
（安徽太平洋電纜股份有限公司，安徽 蕪湖 238331）

摘 要：隨著“以鋁節(jié)銅”政策的貫徹，國家相關(guān)行業(yè)對鋁合金芯電力電纜的制造、應(yīng)用逐漸成熟，作為該類電纜核心的鋁合金芯導(dǎo)體的質(zhì)量至關(guān)重要。為實(shí)現(xiàn)提高載流量、減少電纜外徑等技術(shù)目標(biāo)，部分制造企業(yè)對各工序做了大量的技術(shù)研究，本文主要從采用CAXA軟件設(shè)計型線導(dǎo)體的過程進(jìn)行相關(guān)技術(shù)闡述。

關(guān)鍵詞：鋁合金；CAXA軟件；型線；擠鋁

1 引言

近年來，隨著電力工業(yè)快速發(fā)展，國家電網(wǎng)公司開始全面推廣實(shí)施“兩型三新”（資源節(jié)約型、環(huán)境友好型，新技術(shù)、新材料、新工藝）線路建設(shè)，可在確保輸電線路功能可靠的前提下，節(jié)約走廊資源，提高線路輸送容量，降低建設(shè)和運(yùn)行總體成本。其中對異型導(dǎo)體諸如梯形、扇形、S型、Z型的使用1已波及到其它相關(guān)產(chǎn)品，比如目前市場上較熱的鋁合金芯電力電纜。

本文通過論述圓形鋁合金型線導(dǎo)體的設(shè)計，且通過CAXA軟件反推得出擠鋁機(jī)模具，旨在給各位電纜行業(yè)同仁提供一種型線導(dǎo)體設(shè)計思路，以共同推動鋁合金電纜技術(shù)的良性發(fā)展。

2 導(dǎo)體設(shè)計過程

下面我們以95mm2圓形鋁合金導(dǎo)體為例，逐步反推。

根據(jù)GB/T 3956-2008標(biāo)準(zhǔn)表2中查知：

20℃時95mm2圓形鋁合金導(dǎo)體最大直流電阻為0.32Ω/km，導(dǎo)體最少單線根數(shù)為15根。

2.1 求出稱重截面

利用公式

式中：

ρ為導(dǎo)體經(jīng)退火絞合后單絲電阻率，與單絲基材以及加工硬化系數(shù)有關(guān)，單絲絞合前電阻率取0.028264Ω· mm2/m，加工硬化系數(shù)暫取1.05，二者相乘ρ為0.02968Ω·mm2/m。

將ρ及R代入公式（1）中，求出稱重截面S=92.75mm2。

2.2 求出導(dǎo)體輪廓截面S輪

設(shè)定導(dǎo)體緊壓系數(shù)η為0.91，依據(jù)公式

推導(dǎo)出S輪=101.9mm2。

2.3 求出導(dǎo)體最外層絞合模具D

依據(jù)公式

求出D=11.4mm。

2.4 預(yù)設(shè)單絲根數(shù)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求最少單線根數(shù)為15根，考慮到導(dǎo)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及生產(chǎn)工藝系列化取18根結(jié)構(gòu)，即1（中間芯，圓形）+6（次外層，梯形）+11（最外層，梯形）結(jié)構(gòu)。

2.5 合理分配每層截面積

在模具設(shè)計時應(yīng)使模具系列化、簡省化，減弱模具多帶來負(fù)面的管理影響，推薦使用下列組合設(shè)計模具方案：組1：35mm2、95mm2、185mm2；組2：50mm2、120mm2、240mm2、400mm2；組3：70mm2、150mm2、300mm2。

即：95mm2內(nèi)層為標(biāo)稱截面35mm2導(dǎo)體，185mm2內(nèi)層為標(biāo)稱截面95mm2導(dǎo)體，這樣可以實(shí)現(xiàn)成套化、系列化生產(chǎn)。

2.6 每根線芯絞合后截面積

35mm2設(shè)計導(dǎo)體稱重截面積最少為34.03mm2，其中心層截面積為4.91mm（單絲直徑為2.50mm），外層每根截面積4.86mm2～5.0mm2，其梯形大圓弧角度設(shè)計為（360÷6-1）=59°，主要考慮到后續(xù)絞合工序節(jié)距以及擠鋁機(jī)模具磨損，如圖1所示。

外層共計11根梯形單線構(gòu)成最少（92.75-34.03）=58.72mm2，其梯形大圓弧角度設(shè)計為（360÷11-1）≈32°，如圖2所示。

整體截面=4.91+4.98×6+5.5×11= 95.29mm2，略大于設(shè)計稱重截面S= 92.75mm2約2.5mm2，在保證直流電阻合格情況下可采取如下措施進(jìn)行優(yōu)化處理：

使用圓形緊壓納米整形模具11.2mm進(jìn)行緊壓成型。

將最外層單線設(shè)計時單線截面積控制在5.3mm2以下。

2.7 擠鋁機(jī)用模具設(shè)計

前文已列出各層單線根數(shù)以及實(shí)際需求截面，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中從擠鋁、熱脹冷縮、導(dǎo)體穿線、絞合等過程中單線還存在拉伸變形、延長等客觀因素，所以應(yīng)該對擠鋁機(jī)用模具設(shè)計時將此因素考慮在內(nèi)。

我公司在前期設(shè)計時是通過反復(fù)驗(yàn)證：將擠鋁機(jī)所收線多處測量其截面，再多處測量該批單線經(jīng)絞合后實(shí)際剩余截面，二者之比就是該單線的加工延伸系數(shù)。經(jīng)過多次反復(fù)測量對比，延伸系數(shù)定位1.02～1.03。

那么在設(shè)計擠鋁機(jī)模具時應(yīng)在保證角度的條件下，將實(shí)際需求截面乘以延伸系數(shù)，即為擠鋁機(jī)用模具孔徑，如：

內(nèi)層圓形孔徑：直徑為2.6mm。

內(nèi)層梯形孔徑：寬度為3.25mm，高度為2.2mm，如圖3所示。

最外層梯形孔徑：寬度為3.05mm，高度為2.25mm，如圖4所示。

結(jié)語

本文僅對鋁合金電力電纜型線導(dǎo)體的設(shè)計過程作簡單敘述，旨在給同樣用擠鋁機(jī)擠制鋁合金單線的同仁提供一種設(shè)計思路，因不同廠家生產(chǎn)設(shè)備有所不同，同時還存在諸如分電機(jī)拉絲機(jī)的型線拉絲設(shè)備，對于鋁合金單線的電阻率、拉伸變形率等會有所區(qū)別，在設(shè)計時應(yīng)分別對待，需繼續(xù)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1]徐睿.型線同心絞架空導(dǎo)線設(shè)計系統(tǒng)開發(fā).

中圖分類號：TM246

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A