矿物绝缘电缆计算

矿物绝缘电缆设计

一个新型号矿物绝缘电缆的设计需要解决如下的问题： 1）氧化镁瓷柱定标，其次对模具定

标，并考虑到氧化镁瓷柱在锻烧过程中产生的收缩量； 2）铜坯料管定标； 3）做导体的铜

坯料杆定标。 我们的经验说明处理这个问题最好的办法是用那些有相同导体数量并且具有

尽可能接近特性的电缆同正在设计的电缆进行比较（比较法），这种方法在附件1中说明。 然

而，为了更好地弄清全部问题，在附件2中说明了一种直接计算方法。这也是基于经验确定

的资料和概念（分析法）。 虽然实际方法的选择并不重要，重要的是在计算以后建立一个实

验性的电缆，以便开始生产之前，控制所有的获得的数据。 如果实验性的电缆偏离设计条

件，下面所给出的一些定性的，实际的建议仅应对管材或材料进行修正，仅在极个别的情况

下对瓷柱的几何尺寸修正，它涉及到改变模具，我们下面推荐改变瓷柱的密度。如果成品电

缆的护套厚度过大，则坯料管的尺寸应减小。 为了简化问题，在附件中列举一个用上述提

到的两种方法进行计算的实例。

比 较 法

1、取一个与正在被设计的电缆有相同导体数量和尽可能接近的外径的电缆做参照点； 2、

做两个直径的比率，并称为K ； 3、用K 乘以参考电缆所有的实际的和最终的尺寸，即：

护套厚度、导体直径、护套和导体间以及在它们中导体之间的绝缘厚度； 4、计算参考电缆

的原始尺寸与成品尺寸的减缩比Z ，用K 修正； 5、新型电缆的最终尺寸乘以Z ，得相应的

原始尺寸； 6、模具的设计加工，要对锻烧过程中产的变化适当考虑； 7、实验电缆样品的

试验； 8、根据实际的测试结束进行调整； 9、对电缆样品进行最终检查； 10、开始生产。

分 析 法

这个计算方法是基于取决于我们经验的下列前提上： ——铜管在装配过程中保持厚度不变；

——在该操作过程中，我们可认为氧化镁密度增加10%； ——导体的横截面在装配过程中

保持不变； ——对每种类别的管材装配电缆的直径保持相同，事实上，装配电缆的内径与

氧化镁瓷柱的直径相同，因为瓷柱的外部尺寸变化应尽可能的小； ——最终的氧化镁密度

不决定于总断面减缩，而是在若干个拉制阶段以后，将达到一个确定的值（大约等于

2kg/dm3）这个值保持不变。 根据所说的这些，考虑到电缆的最终尺寸已知，而且装配的

电缆具有固定的尺寸，因此，就有可能确定导体的最初直径（d1）。 d1=

（ ）1/2 ………………（1） 式中：ρi ——瓷柱密度； ρg ——最终氧化镁的密度； Di ——装配（第一道拉制后）电缆管子的内径； di ——成品（最后一道拉制后）电缆管子的内径； n ——导体芯数 Di2·de2·ρi ·1.1

ρg ·di2-n ·de2·(ρg-ρi ·1.1)

de ——成品（最终道次）导体的直径。 下列方程也适用： 同样，下式也成立：

Di=De-2δ 式中： De ——装配电缆的外径（第一道拉制后，管子的外径）； δ——管材的厚度。 同样，下列关系成立： δ=（Di/ di ）*（de- di ）/2 （装配的电

缆）…………（2） 式中： de ——挤有护套的成品电缆直径。 这些公式给出了杆材和

装配电缆的两方面特性。 追溯到管材和氧化镁瓷柱下式适用： 氧化镁瓷柱孔尺寸： Dg=

（ —————————————————）1/2 ……（3） 式中： Dp ——氧化镁瓷柱的外

径，随使用的压制模具尺寸而确定； 实际上，Dp 固定为φ45.2mm 。于是，一旦固定了Dp ，

那么所有的其它值也就固定了。 管材的直径近似等于： Dt= Dp+2δ+ g

式中： g ——在氧化镁瓷柱与管材之间的缝隙，大约1mm 。 反之，为了确定铜管和铜杆的

长度的之差，利用下面的方程： Lo ＞L1·1.1·（Dt-δ）/（Do-δ） 式中： Lo ——杆长；

L1——管长

附： 电缆计算实例

为了更好地解释上述的要点，在下面给出了关于既使用比较法也使用分析法进行电缆计算的

实例。 电缆已知条件： 2H16型电缆具有下列标准规范： ——外径φe=14.7mm； ——导

体直径φc=4.51mm； ——导体芯数n=2； ——铜护套厚度δCu=0.87mm； ——绝缘材料

厚度δ=1.3mm。

比较法比较法比较法比较法：：：： 取一根如下实际规范的2H10型电缆做为参考电缆： φ

e=12.7mm； φc=3.57mm； δ=1.38mm δCu=0.79mm这些结果是以前从下面的原

始规范得到的： φ氧化镁瓷柱 Dp=45.2mm 铜管厚度 δCu=2.5mm φ杆 d1=12.1mm 氧化镁瓷柱芯孔 Dg=12.7mm 应注意以下比率： φe （16）/φe （10）

=K=14.7/12.7=1.1575

原始管材的厚度是： δ16原始=（δ10原始/K）·（φ16最终/φ10最终） =（2.5×

0.87）/（1.1575×0.79） =2.5mm （近似值） 原始杆材的直径是： d1(16)=

（d1(10)/K）·（φe(16)/φe(10)） =（12.1×4.51）/（1.1575×3.57） =13.2mm 氧

化镁瓷柱孔至少应有14mm 直径。（芯孔和导体之间的缝隙在0.6到1mm 之间） 用这些数

值所进行的试验，得到如下的最终数值： φe=4.63mm 铜护套厚度=约0.93mm 绝缘材料的

最小厚度δ=1.4mm 根据标准和通常生产实践，这些值可以认为是满意的，开始新电缆的生

产。 分析法分析法分析法分析法：：：： 鉴于氧化镁瓷柱的密度ρ=1.46kg/dm3 和最终的氧

化镁密度值是2 kg/dm3，由方程（1）得到： d1=12.96（近似13mm ） 由方程（2）：

铜护套厚度δCu=2.685mm 由方程（3）： Dg=14.4（氧化镁瓷柱芯孔直径） 这些结果和先

前所设计的是一致的。