一種異形導體模具設計的簡單方法

陳長江，苗雪鵬

(河南科信電纜有限公司，河南 周口461322)

0 引言

關于電力電纜的異形導體模具設計的方法有很多種，可是大部分較為復雜，有時候還需要求解較多的多元多次方程，要經過大量的計算才能確定模具的最終尺寸。由于計算過程有很多近似值的使用，會存在很多誤差，對最后的結果也構成一定的影響，甚至設計出來的不符合生產的需要，針對此種情況，本文介紹一種較為簡單的設計異型導體模具的方法，供大家參考。

本文以低壓電力電纜YJV 0.6/1 kV 4×95+50中瓦型導體壓輥模具設計為例進行講解。

1 確定壓輥模具的截面積

在異形線芯的生產中，往往采用壓輥一次緊壓，所以緊壓系數比較大，根據經驗及本公司的實際情況，本文取填充系數η=0.84;考慮到所用銅材質較好和單線直徑處于正偏差時對截面的修正，取修正系數為0.97，具體計算壓輥模具截面見式(1):

式中，S瓦為瓦形模具截面積;S標為標稱截面積，即95 mm2;η為填充系數，取0.84。

通過以上數據可以求出S瓦=109.7 mm2。

2 計算壓輥模具瓦形夾角

由于我們選用的是YJV 0.6/1 kV 4×95+50，即一個中心緊壓圓形線芯和四個瓦形線芯圍繞結構，考慮到生產時四個瓦形線芯不能過于緊密，以免壓傷絕緣;還有生產實際的影響，取四個瓦形線芯的瓦形夾角均為89°，表示為α=89°。

3 確定模具圓角半徑

在生產中，從節約材料、縮小外徑及降低成本的角度看，瓦形線芯的底圓弧半徑r1和兩側弧圓角半徑r2越小越好，但是如果數值太小，則會引起電場強度集中，同時也會因為尖角的存在對絕緣有損傷。為使這對矛盾得以統一，我們采用式(2)來計算取值:

式中，S標為標稱截面積，即95 mm2;δ為與導體幾何形狀及電壓等級有關的經驗系數，見表1。

表1 導體形狀與系數δ關系

我們這里取δ1=0.85，δ2=0.54。通過計算可得底弧圓角半徑r1=2.65 mm;兩側弧圓角半徑r2=1.68 mm。

4 計算導體的內、外圓弧半徑

根據本例所用YJV 0.6/1 kV 4×95+50電力電纜的相關標準及技術要求，我們運用相應的繪圖軟件可以大致地繪制出其成纜后的結構圖(見圖1)。

圖1 YJV 0.6/1 kV 4×95+50結構圖

首先參考GB 12527—1990標準，取50 mm2圓形緊壓導體直徑為8.2 mm;再參考GB/T 12706.1—2008標準，取50 mm2圓形緊壓導體絕緣厚度為1.0 mm;取95 mm2線芯的絕緣厚度為1.1 mm。通過式(3)可以計算出瓦形導體的內圓弧半徑為:

外圓弧半徑可由下式估算:

代入相應的數據，可求得R外=13.40 mm。

5 建模

在這里我們用CAD軟件進行建模繪制，以r內=6.2 mm，R外=13.40 mm，α=89°，進行95 mm2瓦形導體截面的繪制，如圖2所示。

圖2 瓦形導體截面圖

考慮到線芯擠絕緣時，絕緣厚度的影響，故應將瓦形兩側邊向內各移動1.0 mm，然后將底弧圓角半徑r1=2.65 mm，兩側弧圓角半徑r2=1.68 mm代入，再將外圓弧向上移動1.0 mm(估計值，根據經驗，以后要調整的)，見圖3粗線部分。

圖3 瓦形導體截面的粗線部分

通過創建面域，可用CAD直接讀出面積為117.7488 mm2，但是其瓦形截面S瓦=109.7 mm2。我們要求的誤差±10%，遠遠大于我們要求的截面積，所以需要對其調整，在這里只需移動外圓弧即可，直至誤差在我們規定的范圍內。

通過不斷地調整發現，當R外=14.30 mm時，瓦形截面面積為109.715 mm2，和S瓦=109.7 mm2只相差0.015 mm2，所以滿足要求。

根據上述數值得:

r內=6.2 mm，R外=14.30 mm，α=89°，底弧圓角半徑r1=2.65 mm，兩側弧圓角半徑r2=1.68 mm?？梢岳L制出精確的瓦形模具結構圖(見圖4)，然后開始進行模具的制作。

圖4 95 mm2瓦形模具的結構與相應的尺寸

6 結束語

異形線芯模具的選配是電纜結構設計的重要環節之一。通過計算、分析并實測導體電阻證明，采用這種方法是合理的，符合國家有關標準，且具有節省材料、提高企業經濟效益的優點;同時，對于初學者來說，較容易理解并接受。