采用CAXA软件简易设计型线绞合导体

摘 要：随着“以铝节铜”政策的贯彻，国家相关行业对铝合金芯电力电缆的制造、应用逐渐成熟，作为该类电缆核心的铝合金芯导体的质量至关重要。为实现提高载流量、减少电缆外径等技术目标，部分制造企业对各工序做了大量的技术研究，本文主要从采用CAXA软件设计型线导体的过程进行相关技术阐述。

关键词：铝合金；CAXA软件；型线；挤铝

中图分类号：TM246 文献标识码：A

1 引言

近年来，随着电力工业快速发展，国家电网公司开始全面推广实施“两型三新”（资源节约型、环境友好型，新技术、新材料、新工艺）线路建设，可在确保输电线路功能可靠的前提下，节约走廊资源，提高线路输送容量，降低建设和运行总体成本。其中对异型导体诸如梯形、扇形、S型、Z型的使用1已波及到其它相关产品，比如目前市场上较热的铝合金芯电力电缆。

本文通过论述圆形铝合金型线导体的设计，且通过CAXA软件反推得出挤铝机模具，旨在给各位电缆行业同仁提供一种型线导体设计思路，以共同推动铝合金电缆技术的良性发展。

2 导体设计过程

下面我们以95mm2圆形铝合金导体为例，逐步反推。

根据GB/T 3956-2008标准表2中查知：

20℃时95mm2圆形铝合金导体最大直流电阻为0.32Ω/km，导体最少单线根数为15根。

2.1 求出称重截面

利用公式

（1）

式中：

ρ为导体经退火绞合后单丝电阻率，与单丝基材以及加工硬化系数有关，单丝绞合前电阻率取0.028264Ω・mm2/m，加工硬化系数暂取1.05，二者相乘ρ为0.02968Ω・mm2/m。

将ρ及R代入公式（1）中，求出称重截面S=92.75mm2。

2.2 求出导体轮廓截面S轮

设定导体紧压系数η为0.91，依据公式

（2）

推导出S轮=101.9mm2。

2.3 求出导体最外层绞合模具D

依据公式0.7854×D2=S轮 （3）

求出D=11.4mm。

2.4 预设单丝根数

根据标准要求最少单线根数为15根，考虑到导体结构稳定性及生产工艺系列化取18根结构，即1（中间芯，圆形）+6（次外层，梯形）+11（最外层，梯形）结构。

2.5 合理分配每层截面积

在模具设计时应使模具系列化、简省化，减弱模具多带来负面的管理影响，推荐使用下列组合设计模具方案：组1：35mm2、95mm2、185mm2；组2：50mm2、120mm2、240mm2、400mm2；组3：70mm2、150mm2、300mm2。

即：95mm2内层为标称截面35mm2导体，185mm2内层为标称截面95mm2导体，这样可以实现成套化、系列化生产。

2.6 每根线芯绞合后截面积

35mm2设计导体称重截面积最少为34.03mm2，其中心层截面积为4.91mm（单丝直径为2.50mm），外层每根截面积4.86mm2～5.0mm2，其梯形大圆弧角度设计为（360÷6-1）=59°，主要考虑到后续绞合工序节距以及挤铝机模具磨损，如图1所示。

外层共计11根梯形单线构成最少（92.75-34.03）=58.72mm2，其梯形大圆弧角度设计为（360÷11-1）≈32°，如图2所示。

整体截面=4.91+4.98×6+5.5×11= 95.29mm2，略大于设计称重截面S= 92.75mm2约2.5mm2，在保证直流电阻合格情况下可采取如下措施进行优化处理：

使用圆形紧压纳米整形模具11.2mm进行紧压成型。

将最外层单线设计时单线截面积控制在5.3mm2以下。

2.7 挤铝机用模具设计

前文已列出各层单线根数以及实际需求截面，但在实际生产过程中从挤铝、热胀冷缩、导体穿线、绞合等过程中单线还存在拉伸变形、延长等客观因素，所以应该对挤铝机用模具设计时将此因素考虑在内。

我公司在前期设计时是通过反复验证：将挤铝机所收线多处测量其截面，再多处测量该批单线经绞合后实际剩余截面，二者之比就是该单线的加工延伸系数。经过多次反复测量对比，延伸系数定位1.02～1.03。

那么在设计挤铝机模具时应在保证角度的条件下，将实际需求截面乘以延伸系数，即为挤铝机用模具孔径，如：

内层圆形孔径：直径为2.6mm。

内层梯形孔径：宽度为3.25mm，高度为2.2mm，如图3所示。

最外层梯形孔径：宽度为3.05mm，高度为2.25mm，如图4所示。

结语

本文仅对铝合金电力电缆型线导体的设计过程作简单叙述，旨在给同样用挤铝机挤制铝合金单线的同仁提供一种设计思路，因不同厂家生产设备有所不同，同时还存在诸如分电机拉丝机的型线拉丝设备，对于铝合金单线的电阻率、拉伸变形率等会有所区别，在设计时应分别对待，需继续验证。

参考文献

[1]徐睿.型线同心绞架空导线设计系统开发.