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谈气象气球用电缆的工艺设计

 论文栏目:气象信息论文     更新时间:2014-5-2 15:38:37   

1绝缘设计

(1)绝缘材料的确定电缆常用的绝缘材料有交联聚乙烯、聚氯乙烯和橡胶混合物。交联聚乙烯虽然电气性能优良,但硬度较高,不利于电缆的弯曲,橡胶受配方及原材料等的影响较大。考虑到电缆的使用温度为10~40℃且为出口产品,将电缆的绝缘材料选定为聚氯乙烯,但要求其成品挤出后断裂伸长率≥350%,拉力≥16N/mm2,以保证电缆使用时的弹性和韧性。(2)绝缘厚度的确定客户要求电缆的使用电压为380V。参照GB/T9330.1—2008中绝缘厚度的规定,将绝缘厚度定为0.8mm,工艺控制厚度为0.8~1.0mm,实际生产中用欧勒激光测径仪将绝缘外径控制为5.80~5.95mm。

2防雷芯的确定

(1)截面的确定气球升空遇到雷电天气时,瞬间接地电流较大,参照GB50217—2007中3.7.10要求,将防雷芯的截面积确定为与主线截面积相同。(2)结构的确定如将防雷芯与主线一起成缆,成缆后的计算外径为2.7×5.85=15.8mm,而若将防雷芯以同心导体的形式编织于成缆后的缆芯外,其计算外径为2.42×5.85+0.1(聚酯绕包带厚度)+0.6=14.9mm,既减小了电缆外径又能束缚扎紧电缆,防止绝缘线芯的突起和断裂。

3电缆的弯曲性能

成缆的节径比对电缆的弯曲性能有很大影响。取1m不同节径比的缆芯,两端用胶布扎紧,在半径150mm的圆筒上进行弯曲试验,试验结果见表1。从表1可以看出,节径比很小时,电缆整体性能良好,但线芯之间不能相对滑移,弯曲时受力严重;节径比过大,线芯之间能相对滑移,受力较小,但整体性能不好,长时间使用,易引起绝缘线芯突起和断芯。

4电缆拉力设计

考虑到气球升空较高,一般为1500~3000m,电缆线芯本身不能承受过大拉力,护套挤出前在其下面疏绕了20根直径3mm的芳纶绳,电缆的重量和气球的浮力,都加载于芳纶绳上。芳纶绳疏绕时要注意两点:一是在缆芯表面要分布均匀;二是节径比尽可能大,以便电缆受到拉力时保证芳纶绳首先受力。

5结束语

经过上述工艺的设计,电缆的最终外径控制在20.6~21.0mm,达到了国外客户的要求。经过一年多的使用,未发现质量问题。该电缆的研制满足了气球所搭载的仪器对供电连续稳定的要求,为气球在气象、侦测、通讯等领域的应用提供了保证。

作者:李金辉 韩万忠 许国雷 耿明阔 单位:河北东照线缆有限公司

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