{电力公司管理}电线电缆基础知识63)

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1、电线电缆基础知识 DDME00 邓书忠 6/3,1,前 言 电线电缆之主要材料为导体与绝缘材质， 兹做以下简介： 导体：铁线铝线铜线银线 金线光纤 绝缘材料：纸布漆塑胶橡胶云母高分子塑胶材料 由于材料不断的研究改进，使得电线电缆行业由早期的销售技术竞争演变到生产设备竞争及现阶段材料技术竞争。 除了交期要快，物美价廉为当今客户所要求的目标。而交期要快，可更换效率高的设备，好设备可用金钱可买到，但是好的材料、好技术就得靠时间与经验去学习。,2,製程工段簡介,伸線 絞銅,芯線絕 緣押出,纏繞 包紮編織 編織,對絞 集合 包紮,二次押出,編織,外被,檢驗,裁包,檢驗,入庫,銷貨,鍍錫銅線,PVC粒,紙

2、帶 鋁箔 麥拉帶 不織布 地線,排線押出,檢驗,3,PVC 粒製造流程：,PVC粉,其 他 化 學 原 料,攪拌,押出 切粒,冷卻 入桶,磅重 裝袋,PVC粒 入庫,對色,特性 檢驗,4,线材结构认识,以1394为例,Jacket(外被）,Outer Braided Shield(外編織）,inner Braided Shield（內編織）,Insulating Mylar （絕緣麥拉）,POWER (電源線）,Aluminized Mylar Tape (鋁箔麥拉）,Twisted signal (絞合信號線）,Conductor(導體）,Insulation(絕緣）,5,导体： 只要有传导

3、性之金属均可以作为导体，但因关系到传导性及价格，所以一般会作为导体之材质并不多，一般常用之材料，镀锡铜(TC)、裸铜(BC)、先绞后镀铜(TTC)、铜包钢(CCS)、镀银线(SPC) 铜 由于具有良好的电气特性、物理特性及较低的成本。铜是目前应用范围最为广泛的一种金属材料。 铜具有良好的加工性能比较容易成形，另外作为导体材料他既可以直接使用(裸铜)也可以直接镀上其他金属后(银、锡、镍)再使用。在加工过程中所有的铜材多为” 硬铜 ”，因此为了增加他的柔韧性，对于硬铜大多需要进行热处理后才会使用。不论是硬铜还是经过退火处理之后的软铜，在市场上均可以购买但软铜主要应用于对弯折性要求较高的产品上。,材

4、料之导体,6,铜包钢 相对于普通的铜来说，铜包钢具有很高的机械强度这也是它一个突出的优点。 在实际的应用中铜包钢多使用于高频领域，这是因为所使用的导体为钢其导体阻抗大大高于铜材，在低频时其信号能量将产生极大的衰减而高频则由于集肤效应的影响信号主要在镀层金属铜中进行传输，其信号能量的漏失会比较低。 目前市场上主要有以下两种铜包钢: 30% 导电率 40% 导电率 在这里导电率的数值是由铜包钢的导电能力与相同截面积的软铜相比而得出的数值。,7,合金 由于铜和铜包钢的抗疲劳度都十分有限,因此为了克服这一缺陷目前已经开发几种具有较高的引伸性能及弯曲寿命的合金材料主要包括以下几种: 锡铜,镉铜、铬铜、镉

5、铬等.。 尽管在这高频下这些合金的导电率会稍低于铜包钢，但是较轻的重量及较小的直径使他们十分适合取代铜包钢，但是这类材料使用范围十分有限而且价格通常较铜更为昂贵。 铝 铝的物理特性和铜都十分相似，但是与铜相比它有一个突出的优势即质量要远低于铜。因此在在需要较低质量的领域(如为航空相关的设备)虽然铝的导电性较低，但它仍有一些应用，这主要在CATV及电话设备上的使用。但在普通的Cable领域一般已经较少使用铝这种金属了。,8,导体的称呼: 标示导体习惯上先写条数,斜线之后写出直径或单条之AWG，其后再给予材料的符号，直径单位以mm为单位，TC表示镀锡铜、裸铜以BC表示，经绞合后之导体代码：7/0.

6、16TC 7代表7条、0.16TC表示素铜材线径。 一般导体会使用到的相关特性有直径,截面积,重量.(单位以公制称呼与英制称呼)为了方便识别,在电线行业区分线材的规格称为线号,线号有几种不同的表示方法,AWG、BWG、SWG、mm2. 一般计算机线厂所使用导体称呼为AWG(美国线规标准)，在线规标准内未规定所使用导体之条数，只要是导体直径 (Solid )与截面积 (Stranded) 符合UL规定即可称为相同之AWG，在规范内可分为:Solid与Stranded两种对照表，相关规定参照UL 758 Page 26-1内容有相关之规定.,9,LAY-绞距,导体中某一股线沿着中心轴缠绕一圈之直线

7、距离,又称为节距(Pitch)为了确保产品信赖度,避免使用时断股,所以需将导体绞成束,以增加其抗张强度。 导体绞距在UL上有规定，导体使用多大之AWG绞距就必须使用多大之绞距，在UL758 Page 26内有规定最大之绞距，所以制造时就必须考虑到符合UL之规定，若绞距过小时又浪费铜材，所以必须兼顾特性与规定。 铜材绞合外径在UL规范上有一参考公式可以运用:n*d*1.155，若为7芯绞合可将d*3换算为绞合外径 。 导体绞向应配合集合之绞向，若与集合方向相反，则在集合时会把绞铜绞距拆开加大，绞铜绞距便不会符合安规要求.所以绞铜之绞向与集合之绞向相同,10,导体选用 1.产品使用特性会有弯曲拉扯

8、之要求时,导体需选用多股 O.D.较小,绞距较密之导体,以增加其抗张强度。单条 的导体回复弹性不好,但是容易固定弯曲，但是不耐弯 曲。 2.选用镀锡铜为防止导体氧化。 3.产品使用长度越长,容许电流越小,需选用导体O.D较大 ，AWG.数较小之绞铜,因其导体电阻 R =* L / A， 与长度(L)成正比，与截面积(A)成反比。 4.产品测试频率要求在200HZ以上时,因会有10%之介电 损失,所以需选用导体O.D.较大,AWG数较小之绞铜。,11,铜材镀层的类型及方法 当直接把铜暴露在空气、热、潮湿及其他化学的环境中时，裸铜或铜合金即容易发生氧化现象，铜表面一但发生氧化那么将对金属材料产生一

9、系列的不利影响，因此为了防止氧化现象发生我们在铜表面又镀上一层其他金属，以防止氧化。 镀层材料: 锡:使用最为广泛的镀层材料，其加工过程简单成本低廉。 银:通常在铁弗龙绝缘线材的镀层材料中，使用银能够在加工铁弗龙时的高温下不产生任何破坏这温度通常可达到200。 镍:通常在设备的使用温度超过200时会采用镀镍的方法(例如适用在航空或军事领域上)。 金:由于其价格的昂贵而很少使用，但是对于那些对线材的柔软性和导电性要求较高的领域(如航空设备上的控制电缆)则用采镀金的方式。,12,1镀法的介绍: 热镀:将被镀的线材通过融熔的镀层金属从而将金属镀上的方法。 电镀:通过电解的方法将镀层金属镀到被镀材料上

10、。 包层法:在加热和加压的作用下将两种或是各种不同的金属和在一起。 2镀的类型: 镀锡或重锡:不论是采用热镀或电镀锡都十分容易的镀到其它金属表面，对于锡来讲，铜材表面的镀层厚度可达40micro inches，而重锡则可达100micro inches。,13,铜材电镀 电镀以锡离子为正极,母铜为负极,利用正负相吸的原理,将锡镀在铜的表面。 去脂槽为了镀锡槽的锡离子能有好的条件镀在母铜的表面，则母铜必须保持湿润状态。因此，母铜表面油腻的物质与轻微的氧化物，必须把它清除。而去脂槽的功能就是清除油腻及氧化层。 铜材热镀 将已经伸线后之裸铜线经过融化之锡槽，使锡附着在铜材表面后，在经过眼膜后控制线径

11、。通常是与细拉同步完成.,14,電鍍去脂酸洗原理 和清潔劑去除油脂汙垢的原理相同，清潔劑也稱”界面活性劑”或”界面活化劑”。界面活化劑在鹼性溶液中會形成兩極性的分子，帶正電的一端為親水端(Hydrophilic end),帶負電的另一端為不親水的疏水端(Hydrophobic end),於是當線材浸入去脂槽時界面活性劑的疏水端就會避開水,往無水的地方親近或鑽入,若線材上有任何汙點外物附著或線材氧化時都會被此等分子,由根部擠入而將汙物或附著物自線材上除掉,只剩下良好的銅材表面,以達到清潔的目的,此種在微視下的動作可說是無所不至的,所以只要浸在去脂槽溶液中,線材上的汙點外物都可被清除掉,使原本不親

12、水的地方都親水了。此時銅材表面佈滿了一層界面活性劑的分子,且疏水端都緊緊附著在銅材表面上,另一端帶親水則全部向外朝水中,因此完成清潔的功能之餘,也使表面有靜電性,此靜電性對於後續金屬化的過程很重要。銅線經去脂液後銅面會成土黃色,原本不沾水親水的表面,會立即在清洗槽清洗時發現親水性不錯,一旦發現土黃色不均勻或親水不良時,則表示溶液可能出現問題了。,15,目前我們在配藥水時是以純水稀釋成去脂溶液,要注意的是不可用自來水或地下水取調配，為什麼？因為在鹼性高溫中(60C上下)的長時間使用下,水中雜質可能會與OH- 形成不溶的固體,一旦形成沈積物而沈積物又附著在銅材上會造成鍍錫不良的情形,所以此步驟一定

13、要用純水。去脂液的控制方法,可用稀酸滴定並按原供應計算式進行補充即可何時換槽則可按原廠建議或密切注意線材品質,自定時間即可。PS.我們的作法是產量約在120150萬噸時更換藥水 酸洗槽酸清潔(Acid cleaning)一種酸性浸漬步驟,它能加強移去表面上不知名的零星汙染,例如銅材在通過第一清洗槽水洗及吹拭過程中所形成細微的氧化銅,通常為電鍍前處理時,鍍件的處理過程之一。它有中和去脂槽的鹼性、及活化銅材表面,使銅材擁有更好的靜電性,才能使錫粉鍍得更均勻。我們公司所用的酸為FF(氟硼酸)是一種無色液體、有毒、具強烈的腐蝕性，此種化學物多用於刻蝕玻璃、酸洗銅、黃銅、不銹鋼、金屬電拋光、控制發酵等。

14、,16,17,絞合結構 Bunch束絞 此結構是將多條導體沿著一定的方向絞合在一起，這種絞線的幾何結構無法詳細的描述。 由於這種橫截面並不固定其直徑也不固定，所以再生產過程中不能很好的進行押出生產。進幾年來通過在幾何結構上對導體進行合理的排列，以及提供一個比較穩定的直徑，已經在很大程度上緩解了這種絞線截面不穩定的缺點。 此種排列就叫Smooth Bunch Constructions。,18,True Concentric同心層絞 此種結構是一將絞向相同導體圍繞著同一個中心軸的導體形成的內部結構，每一層的絞向都與上一層的絞向相反,在各個層上導體絞距不斷增加。 Equilay同心層絞 此種結構與

15、Concentric完全相同，只不過在各個層上導體的絞距要完全相同。,19,Unidirectional Concentric單向同心層絞 此種結構與True中Concentric完全相同，只不過在各個層上導體的絞向要完全相同。它具有同樣的絞向和在每層的絞距不斷增加 Unilay單向同心層絞 與上面的Concentric完全相同，只不過各層絞距要相同。,20,Rope層型索絞導體或複合絞 以上提到的多種絞線結構中，將一絞合的導體看成單導體之後再次進行多股導體的絞和之後，所形成的線材。這種結構的絞線具有良好的韌性，多用於非常柔軟的細線中。,21,Rope層型索絞導體或複合絞 以上提到的多種絞線結

16、構中，將一絞合的導體看成單導體之後再次進行多股導體的絞和之後，所形成的線材。這種結構的絞線具有良好的韌性，多用於非常柔軟的細線中。,22,銅導體輸送電流的能力 導體輸送電流的能力通常用導體中輸送電流的最大電流強度來表示，這個最大電流強度是指當導體中有此電流流過時，不會將導體熔化也不會使絕緣層溶化。 很多因素都會約制導體所能流過的最大電流，其中主導作用的是如下幾個: Conductor Size: 導體的截面積越大，那麼該導體可輸送的電流強度就越大。 Insulation: 導體中有電流流過時，因收熱量之後的絕緣層溫度溫度不可超過絕緣材料的最大使用溫度。 Ambient (surrounding) Temperature 環境溫度: 環境溫度越高，那麼達到絕緣層使用時所需的熱量就越少。,23,導體導電率之計算,24,25,26,絕緣芯線 一般材質選用與線徑之決定,除了需考慮產品特性需求外 ,必須符合UL安規規定，在UL 758-1內會規