电线电缆的简介1.电线电缆简介在一般人印象中,电线电缆是个简单的概念,只是外包一层塑料的金属线而已作为 现代电气产品之讯号传播媒介,电线电缆远比上述概念来得复杂从家用线,大哥大充电器线到办公所用计算机线,扫描线,甚至到如今的铁氟龙线,功能更超多样化和复杂化寻找电线电缆的根源,可追溯到历史上不少科学家公元 1831年,英国科学家法拉第发现了 电磁感应法则”,为电线电缆的实用发展奠定了扎实的基础,1879年,美国的爱迪生发明了电灯,电灯配线因此有了广阔的前景,1881年,美国的哥尔屯,发明了 燹流发电机”伴随着这些直接影响人类工作、生活的发明出现,电线电缆的发展也日超讯速1830年,法拉第制成了卷线(漆包线)1889年,美国的佛朗第发明了油浸纸绝缘电力电缆,此为目前所用的其本型高压电力电缆电线电缆的发展,主要涉及绝缘材料与导体的发展绝缘材料由最原始的裸线一漆包线一橡胶线一塑料线一合成材料线,进步到目前的各类线缆 导体也相继有白金 一铜一铝一 光缆等等随着科技的发展,计算机等科技产品的出现,电线、电缆之间距离也慢慢拉开,简而 言之,电线系指构造简单而且芯数较少的传电线材电缆系指多重绞合,制造工艺复杂,或 芯数较多的传电线材二者区分并不严格,通俗地讲,只要能传送电力或信号的有形物体,都可以称之为电线电缆。
性能释记:硬铜线:经伸线冷加工而成,具有较高的抗张强度,适用于架空输电电缆,配电线及 建筑之导体软铜线:硬铜线加热去除冷加工所生产之残余应力而成,富柔软性及弯曲性,并且有 较高之导电率,用于制造通讯及电力线缆之导体、电气机械及各种家用电器之导线加外还有:半硬铜线、平角铜线、镀锡铜线、无氧铜线、电子零件用线等导体电阻:导体之电阻与其长度成正比,与其截面积成反比公式:R=以L/S(此公式适用于 26C)式中:P…为导体之电阻系数,L…为长度,S…为截面积如在20c以下,便用以下公式:R=W L/SX254.5/260.5导电率:以20c时,长度1M,截面积为1m itf之标准软铜线之电阻 1/58欧(0.017241) 为其准,称为100 %导电率.电阻愈大导电率愈低,两者成反比.拉断力:抗张试验时,试样而使其断裂之最大荷重之力抗张强度:抗张试验时,使其试样断裂,以单位面积表示之拉断力伸长率:于规定之标称距离,试样经过伸长至断裂后所增加之长度与原来长度之比率绞线之绞向:分为左绞(Z)和右绞(S),指观察者沿着导体或芯线之轴由远向近观 向时,导体或芯线之单线沿导体或芯线之侧面绕卷,其绕卷之方向即为绞向。
绞线之绞距:即导体或芯线之单线依螺旋一圈时之轴向长度耐弯曲折性:单线一端固定,另一端加上重量使垂向下,然后来回180度地弯曲折直线断为止,弯折次数愈多表示耐弯折性愈强电线印字之含义:E******** AWM 1332 22AWG 200 c 300V VW-1E**************公司在 UL的档案号…美国认证标不AWIM-电线的名称代号,(UL758内部线)一般仅用于工厂安装布线1332…电线分类名称号22AWG •电线之规格200 c…电线额定温度300V…额定电压VW-1…(垂直试样)燃烧测试二、电线电缆的分类依日本电线工业协会 1977年对电线电缆的分类为:1、裸线 2、卷线 3、通讯电缆4、电力电缆5、被覆线1、裸线…顾名思义,不具绝缘材料,主要传导材料为:金、银、铝、钳等等2、卷线…类似手柄曲线3、通讯电缆 …主要用在通讯方面的电线电缆,线显然是个最明显的例子我们举例子面言外被绝缘铜导体包带如上图线截面图,就是圆形线的一个典型例子我们从里到外逐一剖析,可 分为:导体、绝缘、包带、外被3.1 导体如图中示,起传导讯号作用目前,所用到的材料为:铜、镀锡铜、镀馍铜、 镀银铜。
一般而言,一条导体是由若干股细铜丝组成,而较少是单一条铜丝组成这若干股细铜丝彼此之间还要绞合绞合设及绞距、绞向等概念,这在以后的产品设计中会谈到3.2 绝缘导体之间要有绝缘材料隔离否则,此线材就不能使用了如上图个标示阴影的小圈圈,就是绝缘截面绝缘材料主要是塑料类,PP (聚丙烯),SR-PVC(乙烯聚合物的氯化物),PE (聚乙烯),FEP (聚全氟乙烯),PFA (可熔性聚四氟乙烯),ETFE (乙 烯-四氟乙烯共聚物), ECTFE (三氟氯乙烯),PVDF (聚偏二氟乙烯)TPU()等等这 些绝缘材料的选择与客户要求,材料价格有关3.3 包带这是应客户要求而设的一道工序材料主要是铝箔麦拉带,PT油纸带等一般而言,包带有防止芯线松散、遮蔽外界信号的作用包带方式有斜包、卷包、纵包等方式 具体见后面详述3.4 外被作为产品外观而倍受客户的重视图中半椭圆形外被是一个典型例子外被材料也较多不同的材料依不同的比例组成不同的配方,可以让你眼花缭乱 其中TFL , PVC是经常用到的目前,我们厂将外被的外表面分为如下二种特征:亮面、半亮雾、光泽依次 降低其中TFL全为亮面4电力电缆一一一般为高压传电线。
5被覆线一一一般为低压传电线电线电缆大致可以分为上述五大类但依据具体的材料、形状、构造、用途的不同又可以分为74类例如圆线、纸卷线、市内纸绝缘通讯电缆、警报用电线等等,详见有关资 料二、电线电缆的制作过程简介缠绕 印字色带 集合 印字 裁条炼铜一伸铜一伸线一绞线一绝缘一 成缆一 一 一 编织一 一 成卷编织 外被填充 地线 外被 轴装1 .炼铜 目前工业应用阴极电解铜法炼铜2 .伸铜,伸线有三种方法:三个阶段:粗伸(8.0>2.6 mm ),中伸(3.2/2.6>1.2/1.0 mm),细伸(1.2/1.0>0.07/0.05 mm)3 .0镀锡退火:电线电缆导体两端镀锡目的3.1 避免与O2接触,发生氧化3.2 焊接方便,易于操作镀锡的两种方法:3.2.1. 热镀使用导体铜表面干净,无油渍3.2.1. 电镀锡,导体电镀锡后表面光滑,品质好,表面薄4.绞线,绝缘,缠绕(编织),外被(印字),集合(包带、填充、地线),编织,外被,裁条(成卷、轴装)不过,并非所有线材都必须有上面过程,有的线材制作过程简单得 多二、电线电缆的设计一、导体(一).导体线径、股数、面积与电阻之关系1 .导体的概念能够导电的物体称之为导体。
相反,不能导电的物体称之为绝缘体在大自然中,铜 的导电能力较强,电阻( Restistance )低实际上,我们经常用到的是合金导体例如,馍、铭、铜线,又称之为电阻线,能产生大量的热由于各金属成分不一样,则电阻大小也不一样镀锡铜和镀馍铜是经常用到的,镀锡铜导电性能好,价格比镀馍铜低但是相对锡而言更易氧化镀馍铜它更比镀锡铜耐腐蚀,但成本高因此,我们通常选用镀锡铜线或镀锡绞线我们应该还记得下面这个公式:LR=PAR为电阻;P为导电率;L为线长;A为截面积;在工厂非常容易看到如此规格1332 20AWG (19/0.19TS)导体线材我们来分析一下1332 20AWG (19 / 0.19 TS)AB C D EA--- 1332表示型号(AWG美国线规)数,20AWG其中一种.B…19表示此导体由19股细铜丝组成.C…“底示19股细铜丝是绞合在一起,我们厂所有线材都要绞合除单根之外.D…表示19股铜丝的每股细铜丝的单根直径是0.19mmE -T表示镀锡铜线,S表示铜线为绞合2 .导体线径我们用到的线材导体直彳5一般比较小,从0.05mm至ij 1.291mm使用线径小的导体,可以保证线材的柔软度,我们用细铜绞线代替单一粗铜导体也就是这个道理。
由于有线径大小的区分,就有了铜条、铜线、铜丝的不同称呼,他们的线径依次减小当然下面的简单公 式将的出导体面积:A=tt r2=0.7854d2(二)导体相关计算1 .绞距(Pitch)、掺入率的概念绞合有两种方式:同心绞和束绞在了解他们之前,我们先了解一下绞距之概念学 过工科的同仁清楚螺杆中有螺距的概念,学过理科的同仁清楚波长之概念,绞距与螺距、波长相似,在平面上也是具有相同性质两点之距离如下图标显然,相同长度之导体,绞合之细铜丝要比直放之细铜丝长这种就存在掺入率的概念用导体之长度乘上一个系数( K),就得到绞线的实际长度通过下面图标可以推出 个公式:P…绞距.L…绞距范围内芯线实际长度D1…层心径从而推出:入=-1 ;K=1+入K为掺入系数2 . 导体重量计算公式这里的重量严格来说区别与我们以前的概念,因为它的单位是 KG/KM ,而不是单独的KG或G即它是单位长度线材的重量W=d2X 6.9822 沃次1 XC >k2 >p Xk3W=d2 Xn X0.7854 8.9 1.03式中:d—为单股铜线直径;N…股数K1…铜线掺入率;C…芯数P…芯线对数K2…芯线集合掺入数;K3…对型线缆集合掺入率(芯线无对绞,K3=1);上面公式出现了芯线掺入率、芯线对数,这是因为我们设计的线缆的芯线同样具有绞 合、绞距等等概念。
3 .导体绞合外径的计算我们设计线缆包括线材外被是用量的计算,这对一个工厂来说是非常重要的因此,导体绞合外径的计算就有必要了无论是导体还是芯线都存在两种绞合:同心绞、束绞名副其实,同心绞 是指以一条或多条铜单线为中心,在其周围各层以左右交互之方向绞合每层的单线总数均比其内一层多6条束绞 是叫所有单线,依同一方向绞合其它还有复合绞等等当导体股数(芯线条数)为7、19、37、61、95并胶合时,为同心绞;其余股数(芯数)为束绞导体胶合外径的计算公式如下:同心绞胶合外径D=(1+2n)*dn为导体自内到外的层数;束绞胶合外径D" NX 1.155 X dD为绞合外径;N为导体股数芯线胶合外径则可参考《电子线材用量设计应用公式标准》前面还提到 对型线缆集合掺入率”,所谓对型即导体(芯线)两两绞合在一起,之后 所有导体(芯线)再一起总绞(也可以不总绞)这一般是应用在要求较高电器性能的线材 上值得一提的是,芯线绞与导体绞是相同原理,但芯线绞我们称之为芯线集合层心径的概念,如下图:二、绝缘材料与绝缘相关计算1 .塑料材料的两种特性:1.1 热可塑性(THERMO-PLASTIC );1.2 热固性(THERMO-SETTING );2 .常用到的绝缘材料有:PP (Polyproplene)材料一般较亮,较硬,燃烧平稳,无太多的烟尘,有下滴现 象。
价格较低SR-RVC(SR-Polyvinyl chloride)材料一较暗,较软,燃烧有大量的烟尘价格较贵FEP耐油、耐磨、电气性能好等特点PE(Poly Ethylene Resin)材料一很亮,很软,较难加工,无下滴现象价格较贵对塑料材料而言,无论绝缘材料还是线材外被材料都有一些重要的机械特性、化学特 性等等这可以参考《电线用塑料材料特性表》比重在电线电缆设计中也很重要,例如报 价比重概念中,有一个加权平均比重的概念表示入下公式:n1 x p 1+n2 x p 2P平均=n1+ n2其中:n1 p 1 •为第一种材料的比例、比重;其中:n2 P 2•为第二种材料的比例、比重。