摘要:

    導體是電線電纜傳輸電力或信息的主體構件，銅導體作(zuò)爲傳輸電流性能(néng)優良的載體，一直廣泛應用(yòng)于電線電纜産品之中，是電線電纜的重要組成部分。導體直流電阻是衡量電線電纜電性能(néng)的重要指标。影響導體直流電阻的因素有很(hěn)多，對(duì)于電力電纜緊壓圓形絞合導體來(lái)說，絞合節距和(hé)填充系數是加工(gōng)工(gōng)藝中對(duì)導體直流電阻産生影響的重要因素。

引言：

    得益于我國經濟的高(gāo)速發展，電線電纜行業總體保持了(le)較好(hǎo)的發展。在機械行業中，銷售規模僅次于汽車工(gōng)業，随着電線電纜加工(gōng)企業的不斷增加，企業競争也(yě)越來(lái)越激烈。嚴抓内控，降低(dī)損耗，對(duì)于企業的生存發展意義重大(dà)。導體作(zuò)爲電線電纜成本的主要耗材，是控制材料成本最重要的一個環節，本文(wén)通過對(duì)調整前後導體直流電阻、單位重量、截面等參數進行測量分析，就如何在加工(gōng)工(gōng)藝過程中合理(lǐ)控制，優化緊壓圓形絞合導體的工(gōng)藝參數進行詳細闡述。

1直流電阻測量理(lǐ)論依據

1.1導體直流電阻的基本概念

       導體在通過直流作(zuò)用(yòng)下(xià)所形成的電阻，單位長度電纜的導體電阻R＇一般可按公式1-1進行計(jì)算(suàn)：

式中：R’爲單位長度電纜導體在θ℃溫度下(xià)的直流電阻；

ρ20爲導體材料在溫度爲20℃時(shí)的電阻率；

A爲導體截面積；

k1電根導體加工(gōng)過程中引起的金(jīn)屬導電率增加所引入的系數；

k2用(yòng)多根導線絞合而成的線芯，使單根導線長度長度增加所引入的系數；

k3緊壓線芯因緊壓過程使導線發硬、電阻率增加引入的系數；

k4因成纜絞合增長線芯長度所引入的系數；

k5因考慮導線允許公差所引入的系數；

一般情況下(xià)，在實驗室測到(dào)的導體直流電阻值即爲R’，但(dàn)在電纜的導體結構設計(jì)和(hé)緊壓工(gōng)藝選擇時(shí)，必須考慮k1、k2、k3、k4、k5的理(lǐ)論值，這(zhè)樣可以在最小(xiǎo)的橫截面積上(shàng)獲得最優的導電性能(néng)。

1.2測量原理(lǐ)

導體直流電阻測量的方法主要有伏安法測電阻和(hé)電橋法（分爲單臂電橋和(hé)雙臂電橋）測電阻，實驗室一般采用(yòng)雙臂電橋測量。

雙臂電橋又叫開(kāi)爾文(wén)電橋，其工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)電路如圖1所示：

圖1開(kāi)爾文(wén)電橋原理(lǐ)電路圖

圖中：Rx是被測電阻，Rn是比較用(yòng)的可調電阻。Rx和(hé)Rn各有兩對(duì)端鈕，C1和(hé)C2、Cn1和(hé)Cn2是它們的電流端鈕，P1和(hé)P2、Pn1和(hé)Pn2是它們的電位端鈕。接線時(shí)必須使被測電阻Rx隻在電位端鈕P1和(hé)P2之間，而電流端鈕在電位端鈕的外(wài)側。比較用(yòng)可調電阻的電流端鈕Cn2與被測電阻的電流端鈕C2用(yòng)電阻爲r的粗導線連接起來(lái)。和(hé)、和(hé)是橋臂電阻，其阻值均較大(dà)。在結構上(shàng)把和(hé)以及和(hé)做成同軸調節電阻，以便改變或的同時(shí)，和(hé)也(yě)會(huì)随之變化，并始終保持：

測量時(shí)接上(shàng)Rx，Rn調節各橋臂電阻使電橋平衡。此時(shí)，因爲Iq＝0，可得到(dào)被測電阻Rx爲：

即：被測電阻值=倍率讀數×比較用(yòng)可調電阻讀數。

由（2-2）式可知(zhī)：被測電阻Rx僅決定于橋臂電阻和(hé)的比值及比較用(yòng)可調電阻Rn，而與粗導線電阻r無關。因此，直流雙臂電橋就可較好(hǎo)地消除或減小(xiǎo)接線電阻與接觸電阻的影響。

1.3換算(suàn)方法

如前所述，測量是在室溫條件下(xià)進行的，并且用(yòng)環境溫度來(lái)代替被測導體的溫度。當被測導體溫度與标準溫度（20℃）不相同時(shí)，必須進行換算(suàn)：

式中：R20——20℃時(shí)每公裏長度電阻值，Ω/km；

      RX ——試樣的電阻測量值，Ω；

      t——測量時(shí)的環境溫度（試樣的導體溫度），℃；

      A——試樣的導體截面，mm2；

      L——試樣的實際長度，m；

      α20——導體材料的溫度系數。

2 工(gōng)藝驗證

表格中所有的計(jì)算(suàn)截面是根據成品電纜截取的長度與實際稱重換算(suàn)得來(lái)的，外(wài)徑爲同一模具配比條件下(xià)絞合的實際測量外(wài)徑，20℃導體直流電阻的測量是在實驗室環境下(xià)，根據公式3-1和(hé)公式3-2換算(suàn)得到(dào)的測量值。

2.1絞合節距對(duì)圓形絞合導體直流電阻的影響

（1）節距是指被絞合體（或繞包帶、線）沿絞合軸線旋轉一周所前進的距離。節距倍數（節距比）是指節距長度與被絞合導體的直徑之比。節距測定方法主要有直接法、紙(zhǐ)帶法、移線法和(hé)平均法等四種。根據實際測量需要，數據表顯示的節距是用(yòng)移線法直接測量得到(dào)的數據。即：将被測體外(wài)層導線或線芯，細心地移去一根，移去的長度應不小(xiǎo)于一個節距長度，然後用(yòng)鋼闆尺直接測量被移去導線（線芯）軸向一周間的距離即爲節距。

（2）由于采用(yòng)的緊壓模具未變，線芯外(wài)徑及截面也(yě)未變，但(dàn)是絞合節距在加工(gōng)制造過程中卻是一個可變化的量。我們在假定其它條件不變的情況下(xià)，對(duì)緊壓圓形的絞合節距進行了(le)分析對(duì)比，我們發現(xiàn)，不同的生産節距導體的單位重量也(yě)不相同（見表1）。通過截取成品電纜線芯測量得到(dào)，成品電纜的導體直流電阻均符合GB/T 3956-2008産品應滿足最大(dà)導體直流電阻的要求。但(dàn)是，不同節距的導體直流電阻的餘量卻有一定變化。節距調整後，導體直流電阻及單位重量均比調整前小(xiǎo)（見表2）。

（3）結合表1、表2可見，通過合理(lǐ)調整絞合節距可以使電纜導體的單位重量和(hé)導體直流電阻控制達到(dào)最優狀态。

表1 調整前後緊壓圓形絞合導體節距表

表2 節距調整前後導體直流電阻測量值

2.2 填充系數對(duì)緊壓圓形絞合導體直流電阻的影響

（1）填充系數=線芯導體實際截面與線芯輪廓截面之比。填充系數越大(dà),即說明(míng)實際有效截面與加工(gōng)後輪廓截面的比值越大(dà),因此就越緊密.反之則越松散。

（2）根據填充系數的計(jì)算(suàn)方法可知(zhī)，線芯導體實際截面和(hé)絞合線芯的輪廓面積是影響填充系數的主要因素。表3中，絞合節距比都是15～16倍，線芯排列的結構也(yě)是一樣的，通過對(duì)導體單線直徑和(hé)絞合線芯外(wài)徑的調整，從(cóng)而改變導體的填充系數。如表4所示，填充系數不一樣，導體的截面積也(yě)随之發生改變。根據公式1-1，導體的直流電阻在其它條件相同的情況下(xià)，截面積越大(dà)，導體的直流電阻越小(xiǎo)，反之，越大(dà)。通過對(duì)導體直流電阻的分别測量，可以看(kàn)出，調整前、後成品電纜的導體直流電阻均符合GB/T 3956-2008産品應滿足最大(dà)導體直流電阻的要求。根據電阻比可以看(kàn)出，調整前，導體的直流電阻餘量較大(dà)，而調整後，導體的直流電阻仍然有餘量且較爲合理(lǐ)。但(dàn)導體的截面積，調整後明(míng)顯小(xiǎo)于調整前。合理(lǐ)調整填充系數可使電纜導體的截面積和(hé)導體直流電阻控制達到(dào)最優狀态。

表3 調整前後緊壓圓形絞合導體單線直徑和(hé)外(wài)徑尺寸表

表4 單線和(hé)外(wài)徑調整前後導體直流電阻測量值

3 結語

通過前後對(duì)比，絞合導體的絞合節距和(hé)填充系數對(duì)緊壓圓形絞合導體直流電阻的影響是顯而易見的，在線纜的加工(gōng)制造過程中應給予高(gāo)度重視(shì)并嚴格控制。由于50平方和(hé)70平方調整前後沒有多大(dà)變化，所以沒有羅列，對(duì)于異形導體結構的電纜是否同樣适用(yòng)将做進一步的探讨。