某雷达电缆转绕装置设计及温度测试分析

摘 要：随着现代雷达技术发展，雷达对功率要求越来越高。本文设计了电缆转绕装置同时对电缆进行了温度测试及分析，结果表明，当加载雷达工作电流为200 A时，其温升为20.5 ℃，是完全可以满足雷达环境使用要求。

关键词：汇流环 拖链 温度测试

中图分类号：TM303 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0122-02

雷达天线座转动部分上有各种驱动元件、测量元件和控制元件，而电源和控制机柜是固定不动的，通常需要汇流环在相互转动部件之间传输信号或功率[1]。随着雷达新技术发展，雷达对功率要求越来越高，需要天线座提供更大功率供雷达天线使用。如果采用汇流环结构形式传输功率，由于汇流环每一通道传输一定电流，通常会将汇流环设计成许多通道，同时考虑到某雷达天线座尺寸有限，对汇流环尺寸设计有一定限制。因此如何为雷达提供大功率传输成为设计难点。

本文针对某雷达实际需求，在雷达天线座中设计了电缆转绕装置。本文阐述了电缆转绕装置设计思路，该电缆转绕装置具有结构简单、紧凑等特点，本文最后对电缆进行了温度测试及分析，分析结果可以为以后相同产品设计提供参考。

1 电缆转绕装置设计

某雷达电缆转绕装置设计原则为：电缆转绕装置要具有保护、支撑电缆的能力，电缆转绕装置设计应遵从体积小、安装方便，便于拆卸、维修，可靠性高等要求，同时要求电缆转绕装置要能适应雷达使用环境要求。因此设计电缆转绕装置时，考虑到空间有限，电缆排布要涉及到电缆最小弯曲半径，并且电缆工作时发热量即要满足雷达使用要求，又不会对电缆本身造成伤害。

1.1 拖链及电缆特性

拖链是电缆移动应用的标准部件，其应用广泛，主要用于工业机器、机械加工、机器人技术中长期柔性使用的领域，拖链主要作用是移动传输功率、数据和其他介质。拖链链条由众多单元链条组成，各个单元链条链接之间可以自由转动。拖链外形类似像坦克链条一样，拖链各个单元链条之间连接自如，尺寸规格多种多样，拖链宽度、高度以及各个链条距离可以根据实际工程需要进行选择[2-3]。本文所采用拖链主要由链板、支撑板和连接件等组成，其材质主要是工程塑料。所选拖链主要用于保护电缆，将电缆放置在拖链中，可有效防止电缆磨损，增加电缆使用寿命，同时电缆可以合理均匀分布在拖链中，避免电缆在旋转时相互缠绕、翻滚，可以有效利用空间，又能利用周围有限的空间进行充分散热从而避免因电缆工作发热导致电缆存在安全隐患。

1.2 设计方案

电缆转绕装置设计所选用拖链、电缆均为标准部件，为了更好地固定拖链、电缆，在设计中增加外导轨和内导轨等部件。同时根据雷达天线座旋转行程和拖链弯曲半径确定导轨长度和直径、拖链宽度和高度、电缆长度等参数。在外导轨和内导轨之间的空间合理布局是雷达电缆转绕装置设计重点。设计导轨时，根据应用中动力学和负载特点，导轨材料选用钢材，对于高频循环使用，可以在导轨表面使用聚合物涂料，用来减少摩擦，从而提高拖链使用寿命。

该电缆转绕装置能够在一个拖缆中安全铺设不同类型动力电缆和数据电缆。可以根据电缆不同直径选择不同的分隔形式，使得电缆之间保持一定的间距，同时不同分隔形式使拖链可以满足各种特定的应用要求。此外，拖链中电缆的布置方式以及可用空间合理的分布可以提高整个拖链系统的使用寿命。电缆分布原则为电缆铺设必须保证任何时候都来可以自由运动，并且电缆在拖链弯曲半径位置处不受任何张力影响，对于运行速度超过0.5m/s，每年循环运转次数超过10000次的应用电缆之间要使用分隔片，如果不使用分隔片，但要保证电缆上下不得叠放。本文设计的电缆转绕装置电缆位置分布图如图1所示，每根电缆之间保持同样距离，合理利用空间，避免电缆之间相互缠绕。采用的拖链链条为标准化设计，链条结构一体化，不易丢掉部件，容易安装，该装置占用空间以及加工成本相对汇流环较小，同时维护方便。

2 电缆转绕装置温升测试实验

2.1 实验内容

为了验证电缆在工作电流200 A条件下工作电缆温升情况，采用电流加载仪器对拖链中所有电缆进行加载200 A电流，用热电偶对电缆温度情况进行测试，并用数字式钳型电流表进行电流测试。根据加载电流不同，试验分为4组，即150 A、200 A、250 A、300 A，每组测试记录时间间隔为10 min，试验环境温度为22.1 ℃，其测试情况如图2所示。

2.2 实验结果及分析

实验对电缆芯线以及表面进行加载电流为150 A、200 A、250 A、300 A共2组8次实验，通过热电偶读取实测温度数值，该电缆芯线温升情况见图3所示，电缆表面温升情况见图4所示。根据测试结果表明，电缆芯线温度比表面温度要高，当电缆加载200 A电流时，120 min温度稳定后电缆芯线温度为42.6 ℃，其温升为20.5 ℃，是完全可以满足雷达环境使用要求，同时不会对周围环境产生影响。

从图6、图7中可以看出当加载时间为100 min左右，电缆芯线和表面温度变化不再明显，温升已趋于稳定。同时当加载时间为从0～50 min时，加载电流为300 A电缆温度急剧上升，其他加载电流温度变化不明显，这是因为300 A电流已经接近该电缆最高允许载流量。

3 结论

本文介绍了电缆转绕装置研制过程，该装置结构简单、紧凑，同时对拖链电缆进行了加载电流温升测试，结果表明，当加载雷达工作电流为200 A时，其温升为20.5 ℃，是完全可以满足雷达环境使用要求。

参考文献

[1] 吴凤高.天线座结构设计[M].西北电讯工程学院出版社，1986：157-160.

[2] 于丽萍，徐增强，郭强.海洋平台电缆移动装置设计[J].装备制造技术，2012，11：138-140.

[3] 田维生，张会云.热塑性弹性体在拖链电缆上的应用[J].科技创新与应用， 2012，28：15.