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第一部分  导电线芯

一、           导电线芯及裸导体制品

1．  圆单线的截面和重量计算：

(1)单一材料的圆单线：

截面  F=0.25π*d₁² （mm²）    

重量  W₁=F*r=0.25π*d₁²*r （kg/km）

W₁铜=6.982 d₁² （kg/km）   W₁铝=2.121 d₁² （kg/km）   W₁ 钢=6.126 d₁² （kg/km）

 F—圆单线截面积   mm²                      W₁ --导线重量   kg/km

 d₁—圆单线直径   mm                        r—所用材料比重   g/cm³

(2)双金属线:

1)重量系数法:

 W₂=W₁*K                           W₂锡=W₁铜*K=6.982d₁² *K

2)综合比重法:

 W₂=0.25π*d₁²* r₂  *(r-r₁)/(r₂-r₁)

 W₂—镀层材料重量   kg/km                  K --镀层的重量系数   见表1

 d₂—镀层单线的直径   mm                   r –有镀层材料的比重   g/cm³

 r₁—内层材料的比重    g/cm³                r₂—镀层材料的比重    g/cm³ 

2.型线的截面和重量计算

1)裸扁线的截面和重量计算

(1)    截面  F=a*b - f=a*b-[(2R)²-πR²] = a*b - 0.358 R²      (mm²) 

(2)      周长  C=2(a+b) - L=2(a+b)-(8R-2πR) =2(a+b) - 1.72R    (mm)

(3)      重量  W₁=F*r      (kg/km)

a—   扁线厚度   mm                                b—扁线宽度   mm

R—扁线的圆角半径   mm                           r—方角一圆角截面的差数   mm²

L—方欠与圆角周长的差数   mm                     F—扁线截面积   mm²

C—扁线的周长   mm                               r—所用材料比重   g/cm³

2)双沟形电车线截面和重量计算

   双沟形是车线截面可用作图法分块计算,然后相加而得,或使用求积仪测得。但在计算重量时可用标称截面计算。

(1)    铜电车线

W=F*8.89    （kg/km)                  F—标称截面  mm²

(2)    铝合金电车线

   W=F*r   (kg/km)                   r—铝合金比重  g/cm³

(3)    钢铝电车线

W=W_铜+W_铝=F_钢*r_钢+F_铝*r_铝    (kg/km)

(参照电线电缆手册 第二册709页  表12—5)

3)高压电缆用型线芯重量计算

(1)    空心绞合线芯直径D

D=D₀+2(tz+t_弓)  (mm)

(2)    重量

W=(F_Zn_Z+F_弓n_弓)*r*K   (kg/km)

tz、t_弓—Z形及弓形线厚度  mm                 D₀ —油道直径  mm

F_Z、F_弓—Z形及弓形线厚度  mm                 n_Z、n_弓—Z形及弓形线根数

r —所用材料比重  g/cm³                        K—线芯绞入系数

一、           绞线

1．  绞合线芯的结构计算

1）线芯按正规绞合时总根数

                                                                        表2

2）线芯绞合外径计算

(1)按正规绞合时，中心为1—6根，线芯外径比M的计算按表3绞合线芯外径比M可查表4计算

                                                 表3

（2）非正规绞合时,线芯外径比M的计算:

  M=D/d=d[1+1/sin(180⁰/Z)]/d=1+1/sin(180⁰/Z)

(3)线芯外径：

  D=M*d

  Z—外层根数                d—单线直径  mm                     n—层数  

  D—线芯直径    mm        M—外径比

                                                                    表4

2.绞合线芯的重量计算

（1）    普通绞线：由相同线径的同一种材料构成

截面  F=π/4 *d²Z  （mm²）

重量  W=F*r*K_m     （kg/km）

其中: d—单线标称直径  mm                    Z—单线根数；

      r—所用材料比重  g/cm³                  K_m—平均绞入系数

（2）    组合绞线由不同材料的单线构成，不同材料的单线直径有相同的，也有不同的。

不同材料相同单线直径的截面和重量：

截面：F=F₁+F₂=π/4*d²Z₁+π/4*d²Z₂=π/4*d²（Z₁+Z₂）  （mm²）

重量：W=W₁+W₂=F₁*r₁*K_1m+F₂r₂*K_{2 m} =π/4*d²（Z₁*r₁*K_{1 m} +Z₂*r₂*K_{2 m}） （kg/km）

不同材料不同单线直径的截面和重量：

截面：F=F1+F2=π/4*f*Z₁+π/4* d₂² *Z₂ =π/4（d₁²Z₁+d₂²Z₂）（mm²）

重量：W=W1+W2=F₁*r₁*K_{1 m} +F₂*r₂*K_{2 m} =π/4（d₁²Z₁r₁K_{1 m} + d₂²Z₂r₂K_{2 m}）（kg/km）

其中:d₁、d₂—两种不同材料的单线标称直径  mm          r_1、r₂—两种不同材料的比重  g/cm³

     Z₁、Z₂—两种不同材料的单线根数                 d 单线标称直径  mm

     K1 _m、K2 _m—两种不同材料单线绞合的平均绞入系数

    对于钢芯铝绞线的材料重量计算，应该采用组合绞线的计算方法。先计算出每公里各种材料的重量以后，再算出每吨产品各种材料的重量。

    W=W₁+W₂         

 其中: W—钢芯铝绞线总重  kg/km     W1—钢线重量  kg/km      W2—铝线重量  kg/km

每吨钢芯铝绞线中钢重量为： W₁ˊ=W₁/W*1000 （kg/t）

每吨钢芯铝绞线中铝重量为： W₂ˊ=W₂/W*1000   （kg/t）

  注: 对探测电缆、野外电缆用钢、铜混绞线也用此公式）

（3）    复绞线：

重量: W=W_股*Z_股*K_复（kg/km）

  其中:Z_股—复绞线中股数         W_股--绞制股线的重量  kg/km     K_复--复绞线绞入系数

（4）    束线：

 重量：W=π/4*d² Z*r*K  kg/km

  其中: d--单线标称直径  mm      r—所用材料比重  g/cm³         K—绞入系数  查表7

       Z—单线根数

1．绞入系数K值的理论计算：

∵Mp=h/D   

∴h=Mp*D

∵L=[h²+（πD）²]^1/2=[（MpD）²+（πD）²] ^1/2=D（Mp²+π²）^1/2

∴K=L/h= D（Mp²+π²）^1/2/Mp*D=[1+（π/Mp）²]^1/2       

 其中: Mp—节距比      h—节距  D—导线直径                                    

三、紧压圆形线芯的重量计算：

1．单芯  W=F*r*η*K_1m  （kg/km）     S=π/4*d²*Z*η  （η=1/μ）

2．   多芯  W=F*r*N*η*K_1m *K_2m  （kg/km）

其中：截面为25—70 mm²      η=0.95        μ=1.05

      截面为95—120 mm²     η=0.97        μ=1.035

      截面为150—   mm²     η=0.96        μ=1.04

      F—线芯面积    mm²

      r—所用材料比重   g/cm³

      K₁m—线芯平均绞入系数

      K₂m—成缆时平均绞入系数

      N—成缆线芯根数    μ—延伸系数

                                                                          表8

  注：t—绝缘厚度  毫米

2.扇形线芯重量计算：

 绞线  W=F*r*N*η*K_1m*K_2m  （kg/km）

 独根扇形线  W= F*r*N* K_2m  （kg/km）

 （符号同紧压圆形线芯）

五、           通讯电缆的结构和重量：

1．通讯是缆的绞线组及成缆直径的计算  见表9

（1）绞线组直径的计算    见表9

   其中: D—绞线直径mm                    d--单线直径mm   

        Δ₁—绝缘厚度mm                   Δ₂—屏蔽层厚度 mm

（2）电缆外径D

  a.纸带绝缘对绞市话电缆外径

   D=M*d_组 (mm)  

   其中：d_组—对绞组直径  mm      

        M—外径比(查电线电缆手册、二册768页表12—37)

   b.塑料绝缘对绞市话、局用及配线电缆外径

   5对以下的电缆芯外径     D=2Md    mm

   10—100对电缆外芯       D=（4/π*S*K）^{1/2  mm}

    其中：S—所有单根绝缘线芯的总截面积  mm²               K—绞缆外径系数

        （查电线电缆手册、二册769页表12—38）

绞线组直径的计算

                                                    表9

2.同轴电缆导电线芯重量计算:

(1)    内导体 W₁=π/4*d₁²*r* Z₁*K  (kg/km)

(2)    外导体 W₂=b*δ*r*Z₁*K      (kg/km)

(3)       对称四线组、信号线：

    W₃=π/4*d₂*r*Z₂*K₁*K      (kg/km)

其中：d₁—内导体标称直径  mm               d₂—对称线或信号线标称直径  mm

 r—所用材料比重  g/cm³                            K₁—星绞或对绞绞入系数    查表7

      K—成缆绞入系数    查表7

Z₁、Z₂—一根电缆中，同轴对或对称线、信号线单线根数

第二部分  挤压式绝缘层及护层

一、           圆形挤压式：

1．绝缘层：

（1）单线挤压式绝缘层的重量

直径  D₀=D+2t  mm

截面  F=π（d+t）t  mm²

重量  W=π（d+t）t*r      （kg/km）

N根单线挤压式绝缘层重量：

      W=π（d+t）t*r*N*K  （kg/km）

（2）绞线（或束线）芯边隙无填充物挤压绝缘层重量：

1）挤包  W=[π（D+t）t+Q₁]r*N*K （kg/km）

2）纵包  W=[π（D+t）t+4/5*Q₁]r*N*K（kg/km）

（3）复绞线（束绞线）芯挤压式绝缘层重量：

   重量  W=[π（D+t）t+Q₁+Q₂] r*N*K （kg/km）

  其中：D₀、D—单线或绞线（束线）、复绞线（束绞线）直径  mm

    t—绝缘厚度  mm   r—所用材料比重  g/cm³   N—绝缘线芯根数   K—成缆绞入系数

    Q₁—绞线（或束线）边隙面积 mm²                    Q₂—复绞线（或束绞线）边隙面积 mm²

  绞线（或束线）芯边隙面积Q₁的计算，见表11

   Q₁=Z*π/4*d²{（2K2-Z-2/2Z）-[K（K-2）]^1/2/π}   mm²

其中：d--单线直径  mm       K—绞线外径比（见表4、N）           Z—最外层单线根数

  绞线（或束线）芯边隙面积Q₁

                                                    表11.

 复绞线股线边隙面积Q2的计算,见表12

   Q₂=2/3*A*Z*d₁²   

 其中:A—股线是7根  绞线为1.33            股线是19根  绞线为2.54

      Z—股线最外层根数                 

      d₁—单线直径  mm

复绞线股线边隙面积Q2                   

                                               表12

(4)其它形式的绝缘层的重量计算:

  1)鱼泡式绝缘层的重量

 W=π(D-t)t*r*N*K  kg/km

 其中:D—鱼泡管外径  mm                r—鱼泡管材料比重  g/cm³

      t—鱼泡管厚度  mm                N—一根电缆中所用同轴对根数

                  K—绞缆时,同轴对绞入系数

  2)垫片式绝缘层的重量

    W=G/P*10³+G/10³

     其中:G—垫片重量   kg/km              P—垫片间的距离   mm

1．护层

（1）有填充物和包带式护层的重量计算：

W=π（D+t）t*r     kg/km

（2）不填充和不包带式护层的重量计算：

1)    W=[π（D+t）t+Q*K]r   kg/km

   其中:D—护套前直径  mm          t—护套厚度  mm          r—所用材料比重  g/cm³

     K—成缆绞入系数 ，查表7    Q—边隙面积  mm²         d—绝缘线芯直径  mm

             相同截面的绝缘线芯成缆时时的边隙面积Q

                                                            表13

2)线芯截面不同的多芯电缆护层的重量计算：

1．两大一小：

成缆直径   D=Ad₁ mm

边隙面积   S₁=aπ/4*d₁²   mm²

           S₂=bπ/4*d₁²    mm²

中间空隙   S₃=cπ/4*d₁²    mm²        

护层重量    W=[π（D+t）t+（δ₁+2δ₂）K]r   （kg/km）

2．三大一小

   成缆直径    D=A*d₁           mm

   边隙面积   δ₁=a*π/4* d₁²    mm²

                δ₂=b*π/4* d₁²    mm²

        中间空隙     δ₃=c*π/4* d₁²    mm²

     护层重量   W=[π（D+t）t+2（δ₁+δ₂）K]r     （kg/km）

     其中: D—成缆直径  mm                        r—所用材料比重     g/cm³

           S₁、、δ₁、δ₂—边隙面积    mm²           S₃、δ₃-—中心空隙面积   mm²

           d₁--大圆形绝缘线芯直径    mm           d₂--小圆形绝缘线芯直径    mm

           A、a、b和c可查二大一小、三大一小相应的曲线图

           K--成缆绞入系数，可查表7

      三大一小可采用

    D=1.91d₁+0.502d₂

    δ₁=0.45 d₁²-0.145d₂²          δ₂=0.045 d₁²+0.26 d₂²

    δ₃=0.02 d₁²+0.2 d₂²           δ_总=0.99 d₁²+0.23 d₂²

    W=[π(D+t)t+δ_总]r   （kg/km）

    δ_总—填充面积   mm²

(3)金属纺织后挤包及嵌隙护层的重量计算:

    W=π(D+t)[t+(1-P%)2d]r     （kg/km）

    其中：D—纺织后直径   mm      t—护层厚度    mm

          P%-—纺织密度            1-P%—空隙面积百分数

          d—金属丝直径  mm       2d—空隙近似高度   mm

          r—所用材料比重  g/cm³

(1)       皱纹铝包外径D₁的计算:

D₁=D+2t+皱纹常数   mm

                            皱纹常数表                     表14

皱纹铝包重量    W=π(D+皱纹常数+t)t*K*r    （kg/km）

其中：D—铝包前直径    mm                  t—铝包厚度       mm

r—铝的比重       g/cm³                      K—皱纹压缩系数为1.005

一、           扇形挤压式：

（1）    两芯平行有包带护层的重量计

（2）     W=[π（D₀+2t₀+t）+2D₀]t*r （kg/km）

（3）    两芯平行有填充有包带护层的重量计

 W=[π（D₀+2t₀+t）+2D₀] t*r （kg/km）

（4）    两芯平行不填充式不包带护层的重量计算

1）    平行嵌入式：

 W=[π（D₀+t）t+（D₀+2t）D₀-π/4D₀²]

     =(3.14t2+5.14D₀t+0.215D₀²)r （kg/km）

2）    8字形

W=2[π(D₀+t)t-F_弓]r （kg/km）

       F_弓= t（19t+16D₀）[（D₀+t）t]^{1/2    mm2}

                    12（D₀+t）

（5）    套管式护层的重量计算：

     W=[π（D₀+t）+2D₀]t*r   （kg/km）

（6）    三芯平行护层的重量计算：

1）嵌入式

          W=[π（D₀+t）t+2D₀²+4D₀t-π/2*D₀²]r

           =[3.14t²+7.14D₀t-0.43D₀²]r  （kg/km）

2）包代式:

 W=[π(D₀+2t₀+t)t+4D₀t]r   （kg/km）

其中：D₀—绝缘线芯直径  mm             t—护套厚度   mm

      t₀—包带层厚度    mm              r—所用材料比重   g/cm³

（7）    椭圆形护层的重量计算：

      W=π/2（a+b+2t）t*r  （kg/km）

其中：a—护套前内壁高度   mm            b—护套前内壁宽度   mm

      t—护套厚度   mm                  r—所用材料比重    g/cm³