任意不等截面圆形绝缘线芯成缆参数的计算
摘要：本文详细介绍了任意不等截面圆形绝缘线芯成缆参数的计算，并给出数学软件MathCAD2k的计算程序，这对设计不等截面圆形绝缘线芯成缆参数有一定的参考价值。
关键词：任意不等截面绝缘线芯成缆参数 计算方法 程序
目前随着人们安全用电意识的提高，使得原来电缆结构中增加了“保护线芯和地线芯”。同时IEC364标准也明确地规定了“保护线芯和地线芯”的最小截面（S4）。例如，当主线芯S≤16mm2时，S4=S；当主线芯16＜S≤35mm2时，S4=16mm2；当主线芯S＞35mm2时，S4=S/2。然而，GB54—83《低电压配电装置及线路设计规范》中无明确的规定，致使我国用户对“保护线芯和地线芯”的结构组合上多样化。因而须要寻求任意不等截面圆形绝缘线芯成缆参数的计算方法。
1． 任意不等截面圆形绝缘线芯成缆外径的计算
以n个任意半径绝缘线芯成缆为例，其结构如图1所示。设绝缘线芯半径为r1、r2、r3、…，rn，任意圆形绝缘线芯成缆半径为 R。
利用MathCAD[2]软件中的Given─Find函数，可以轻而易举地解出方程(4)的结果，即求得任意不等截面圆形绝缘线芯成缆半径R值。
2．任意不等截面圆形绝缘线芯成缆填充面积的计算
2．1填充面积S1的计算
2．2其余边芯填充面积Si的计
2．3中心填充面积S0的计算
4．不等截面圆形绝缘线芯成缆参数的计算程序
若以4芯任意不等截面圆形绝缘线芯成缆为例，其计算程序见z4d.mcd。如按表1的所示结构形式成缆，其参数计算结果列入表1。
表1 任意不等截面圆形绝缘线芯成缆参数的计算表
|
结构形式 |
R |
S1 |
S2 |
S3 |
S4 |
S5 |
S0 |
|
3×70+25 3×70+35 3×70+50 3×70+25+10 3×70+35+10 3×70+50+16 3×70+70+35 |
14.27 14.51 14.99 14.36 14.64 15.31 16.42 |
26.80 31.58 40.93 16.58 16.25 17.79 26.83 |
60.81 57.96 53.47 59.69 56.67 51.03 44.76 |
60.81 57.96 53.47 26.56 31.17 39.46 44.76 |
26.80 31.58 40.93 26.56 31.17 39.46 44.76 |
16.58 16.25 17.79 26.83 |
23.24 27.23 32.33 30.42 35.90 49.51 74.47 |
注：本例是主线芯为3×70mm2的塑力缆，其“保护线芯和地线芯”分别为10、16、35及25、35、50、70mm2。
5．结论
本文介绍的计算方法，可以圆满地解决任意不等截面圆形绝缘线芯成缆参数的计算问题。这比国内已有文献介绍的方法更具有通用性。
有趣的是，根据上述计算原理，可以很方便地计算任意圆形截面绝缘线芯的成缆搭配问题。