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一种简单的设计异形导体模具的方法
2016-05-26 21:57:12  作者:陈长江 苗雪鹏  来源:互联网
  •   1 引言   关于低压电力电缆的异形导体模具设计方面的文献已有很多种方法,可是大部分较为复杂,有时候还需要解较多的多元多次方程,要经过大量的计算才能确定模具的最终尺寸,由于计算过程有很多近似值的 ...

  1 引言

  关于低压电力电缆的异形导体模具设计方面的文献已有很多种方法,可是大部分较为复杂,有时候还需要解较多的多元多次方程,要经过大量的计算才能确定模具的最终尺寸,由于计算过程有很多近似值的使用,会存在很多误差,对最后的结果也构成一定的影响,甚至设计出来的不符合生产的需要,针对此种情况,本文介绍一种较为简单的设计异型导体模具的方法,供大家参考。

  本文以低压电力电缆YJV 0.6/1KV 4×95+50 中瓦型导体压辊模具设计为例进行讲解。

  2 确定压辊模具的截面积

  在异形线芯的生产中,往往采用压辊一次紧压,所以紧压系数比较大,根据经验及本公司的实际情况,本文取填充系数 =0.84;考虑到所用铜材质较好和单线直径处于正偏差时对截面的修正,取修正系数为0.97,具体计算压辊模具截面见下式:

  

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  式中 S瓦 —瓦形模具截面积; S标—为标称截面积,即95mm2

  η —填充系数,即0.84;

  通过以上数据可以求出 S瓦=109.7mm2。

  3 计算压辊模具瓦形夹角

  由于我们选用的是YJV 0.6/1KV 4×95+50 ,即一个中心紧压圆形线芯和四个瓦形线芯围绕结构,考虑到生产时四个瓦形线芯不能过于紧密,以免压伤绝缘;还有生产实际的影响,取四个瓦形线芯的瓦形夹角均为89°,表示为 α=89°。

  4 计算压辊模具瓦形底弧圆角半径r1 和两侧弧圆角半径 r2

  在生产中,从节约材料,缩小外径及降低成本的角度而言,r1 和 r2 越小越好。但是如果数值太小,则会引起电场强度集中,同时也会因为尖角的存在对绝缘也有损伤。为了这对矛盾得以统一,我们采用下面公式来计算取值:

  

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  式中 S标—为标称截面积,即95mm2 ;δ—与导体几何形状及电压等级有关的经验系数,见表1:

  

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  我们这里取 δ1=0.85,δ2=0.54。

  通过计算可得底弧圆角半径r1=2.65mm ;两侧弧圆角半径r2=1.68mm 。

  5 估算紧压瓦形导体的内、外圆弧半径

  根据本例所用YJV 0.6/1KV 4×95+50电力电缆的相关标准及技术要求,我们运用相应的绘图软件可以大致地绘制出其成缆后的结构图,如下

  

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  图1 为YJV 0.6/1KV 4×95+50结构图

  首先参考GB12527—1990标准,取50mm2 圆形紧压导体直径为8.2mm ;再参考GB/T12706.1—2008标准,取50mm2 圆形紧压导体绝缘厚度为1.0mm ;取95mm2 线芯的绝缘厚度为1.1mm 。通过下式我们可以计算出瓦形导体的内圆弧半径为:

  

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  外圆弧半径可由下式估算:

  

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  代入相应的数据,可求得R外=13.4mm 。

  6 运用计算机绘图软件进行数学模型的建立,并修正估计值

  在这里我们用CAD软件进行绘制,r内=6.2mm,r外=13.4mm,α=89°,进行95mm2 瓦形导体截面的绘制,如下图

  

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  图2 瓦形导体截面图

  考虑到线芯挤绝缘时,绝缘厚度的影响,故应将瓦形两侧边应内各移动1.0mm ,然后将底弧圆角半径r1=2.65mm ,两侧弧圆角半径r2=1.68mm 代入,再将外圆弧向上移动1.0mm (估计值,根据经验,以后要调整的),如下图(粗线部分)

  

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  图3 粗线部分

  通过创建面域,可用CAD直接读出面积为117.7488mm2 ,但是其瓦形截面S瓦 =109.7mm2 。

  我们要求的误差±10%mm2 ,远远大于我们要求的截面积,所以我们需要对其调整,在这里只需移动外圆弧即可,直至误差在我们规定的范围内。

  通过不断的调整发现,当R外=14.30mm 时,瓦形截面面积为109.715mm2 ,和 S瓦=109.7mm2 只相差0.015mm2 ,所以满足要求。

  根据上述数值:r内=6.2mm,r外=14.30mm,α=89°,底弧圆角半径 r1=2.65mm,两侧弧圆角半径 r2=1.68mm。可以绘制出精确的瓦形模具结构图,同时标注如下图:

  

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  图4 95 瓦形模具的结构与相应的尺寸

  7 结束语

  针对其他的异形导体线芯(3芯、3+1芯、4芯等),也可以用此种方法进行计算,并且还可用于计算耐火等有特殊用途的电缆。

  该种方法准确、简单、快捷, 对于电缆配模的初学者,容易接受和理解。



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