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电线电缆设计 - 无图版

skywishgod --- 2015-11-05 10:41:09

1

序 言

电线电缆的发展可追嗍至1831年,英国科学家法拉第发现了“电磁感应法则”为其实用发展打下了扎实的基础,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:裸铜-----漆包线-----胶线-----塑胶线-----合成材料线;导体:白金-----铜-----铝-----光缆,通俗地讲,只要传送电力或信号的有形物体,都可称为电线电缆。

另外,依日本电线工业协会1977年对电线电缆的分类如下:裸线,捲线,通讯电缆,电力电缆,被覆线。

电线电缆的生产过程:

炼铜-----伸铜-----伸线-----绞线-----绝缘-----缠线/编织-----印字+外被-----(集合/包带/填充/地线)编织-----印字+外被-----裁条/卷装/轴装

一,导体部分:

1.名词术语:

AWG:American wire gague美国电线规格;业界中一般用此称呼cable规格

AWM:Appliance Wiring Material器具配线

伸长率:将物体拉伸至断裂后所增加的长度与原标定长度的比率

绞距:绞线中心其中一股线,卷绕一圈的直线距离

抗张强度:搞张试验时,使其试样断裂,以单位面积表示之拉断力

导体电阻:与其长度成正,与其截面成反比,电阻愈大导电率愈低

UL:Underwriters Laboratories Inc.(美国)保险商实险室

CSA:Canadian Standards Association 加拿大标准协会组织

UL94v-0:防火等级 VW-1:垂直耐燃测试 FT-1:水平耐燃测试

OD:Overall Diameter完成外径(Outside diameter外径)

ID:Insulation Diameter绝缘外径 Shield:屏蔽 BC:Bare Copper裸铜

TC:Tinned Copper-----镀锡铜 Braid:编织 Spiral:缠绕

Thickness:厚度(cable的绝缘层与被覆体都有最小厚度,平均厚度的要求)

Flame test:燃烧测试 Aged test:老化测试(cable的绝缘体与被覆体)

Elongation:伸长率 Trensile Strength:抗张强度(cable的绝缘体与被覆层)

Pitch:绞距(1P表示1对)

Connector:接插件(Mindin,USB,RCA等plug&jack)

Surface Treatment:表面处理(镀金,镍,锡,铜等)

AS:绞合退火裸铜 TS:绞合镀锡铜 AD:实心裸铜 TD:实心镀锡铜

DS:绞合没退火裸铜

2,导体的种类(电线电缆中常用:铜合金&铝合金,电脑连接器用线为铜合金的导

体):

a ,裸铜线(BC):铜导体上不镀或不包裹任何材料的铜线

b,镀锡线(TC):在铜线表面上以热浸或电镀方式,被覆一层锡或铅锡合

金的铜线,目的是避免氧化,焊接方便

1)先镀后铰:镀锡铜线绞合后再镀锡,此导体常用于电子

连接线

2)先铰后镀:将未镀之铜线铰合后再加以镀锡的铜线

c,铜箔丝:导体以扁平或且极薄的铜箔卷绕在纤维绳上

d,漆包线:在铜线表面上以热浸或电镀方式,被覆一层绝缘漆

skywishgod --- 2015-11-05 10:42:28

2

e,导体的生产过程:

*炼铜:目前工业应用阴极电解法炼铜

*伸铜,伸线:粗伸(OD8.0mm—至—OD2.6mm);中伸(OD2.6mm—至—OD1.0mm);细伸(OD1.0mm—至—OD0.05mm,0.12mm,0.16mm等等)

3,常用的导体规格:

a,USB线(均为多股镀锡线;28/26即:信号线/电源线):

Gauge(AWG)

Composition(N/mm)

Gauge(AWG)

Composition(N/mm)

28/28

7/0.127

28/22

7/0.127;28/0.127

28/26

7/0.127;7/0.16

28/20

7/0.127;28/0.16

28/24

7/0.127;11/0.16



b,PS/2线(滑鼠线为例;有AS或TS的规格):

滑鼠线一般使用多股28#线:10/0.1AS+250D;15/0.08AS+250D;

19/0.08AS+250D;

D-----总丹尼数 纤维长为9000米,而重量为1公克时则称为1丹尼

4,导体电阻(U758&UL1581):

a,最大允许直流导体电阻(20度时)

Gauge(AWG)

Max.DCR(?/KM)

Gauge(AWG)

Max.DCR(?/KM)

16

13.5~13.7

26

142.79~148.94

18

21.4~21.8

28

227.39~237.25

20

33.9~34.6

30

361.13~376.96

22

54.3~55.0

32

563.49~588.85

24

89.39~93.25



b,计算公式:R(?/KM)=实测值R(?)*温度系数*1000/电母实长(m)

c,温度系数:

导体温度

系数

导体温度

系数

18°c

1.008

22°c

0.992

19°c

1.004

23°c

0.989

20°c

1.000

24°c

0.985

21°c

0.996

25°c

0.981

5,导体的检测:

a,伸长率:导体伸长率测试机:

TC(单股)

伸长率

BC(单股)

伸长率

0.1~~0.12

10%↑

0.1以下

15%↑

0.12~~0.254

18%↑

0.12~~0.254

18%↑

0.254~~0.643

24%↑

0.254~~0.511

24%↑

0.643~~0.9

25%↑

0.511~~2.0

30%↑

b,线径:千分尺

6,导体的绞合方式:

skywishgod --- 2015-11-05 10:43:08

3

a,束绞:导体内各个单线不依几何形状排列只沿同一方向绞合

b,同心绞:导体中间为一条或一核心,共周围为一层或多层螺旋状排列之单线,

每层之单线条数均较其内一层多6条而呈左右变化方向绞合。

c,绞向:

左绞:将导体与人体垂直,其绞合方向右上到左下则为左绞(Z绞)

右绞:将导体与人体垂直,其绞合方向为左上到右下则为右绞(S绞)

d,绞距:(依UL758 AWM Section.5)

AWG

Inches

mm

AWG

Inches

mm

28 or higher

0.5

13

18

2.0

51

26

0.6

15

16

2.0

51

24

0.7

18

14

2.0

51

22

0.8

20

12

2.0

51

20

1.25

32

10

2.5

64

e,绞合外径计算:束绞 D=√N*1.155*d 同心绞 D=(1+2n)*d→N=3n(1+n)+1

多心绞合 D=K*d N---股数 d---单线径 n---层数

N

K

N

K

2

2.000

9

3.613

3

2.155

10

4.000

4

2.414

11

4.000

5

2.700

12

4.155

6

3.000

13

4.414

7

3.000

14

4.419

8

3.305

15

4.500

f,导体截面积计算:S=d2*0.785*N

AWG

Nom.Arear(mm2)

AWG

Nom.Arear(mm2)

32

0.0324

22

0.324

30

0.0507

20

0.519

28

0.0804

18

0.823

26

0.1280

16

1.310

24

0.2050

14

2.080

#依UL758 AWM Section.5 table5.1

g,导体真圆度计算:(A,B值系从铜线同点成90度角的两个实测值)

标准值:X=(A+B)/2 偏差值:Y=| A-B |

真圆度:R=(X-Y/X)*100%

7导体的用量计算:

a,公式:W= d2*6.9822*N*K1*C*K2*P*K3

# d---单线线径(mm) N---股数 K1---铜线捻入率 C---芯数 P---对数

K2---芯线捻入率 K3---对型线缆集合线捻入率

b,UL线K1 K2 K3均以1.02计算;NON-UL线均以1.01计算;

8,导体绞合设备:

skywishgod --- 2015-11-05 10:43:34

4

400P束绞机:主要用于铜线绞合

9,绞线工时:

a,计算公式

工时(M/Min)=绞距(mm)*RPM*2/100 (RPM 一般以1800转计算)

#单位换算:

1mm=39.37mil 1kg/mm2=1420PSI 1Inch=25.4mm 1Ft=12Inch

1m=1.0936Yd 1Yd=3Ft=0.914m 1m=3.281Ft 1kg=2.204LBS

1mil=1/100Inch=0.0254mm 1Ft=0.3048m

# 比重:

PVC:1.45 SR-PVC:1.38 PP:0.95 PE:0.95

#举例(以640400064300 100KM为例):

A,导体结构:10/0.1BC*4C+7/0.12TC

B,用量:W1=d2*6.9822*N*K1*C*K2*P*K3

=0.12*6.9822*10*1.02*4*1.02

=2.906Kg/Km------------------------总用量:2.906*100=290.6Kg

W2=d2*6.9822*N*K1*C*K2*P*K3

=0.12*6.9822*7*1.02

=0.499Kg/Km--------------------地线总用量:0.499*100=49.9Kg

C,绞线工时:

1),10/0.1AS

工时(M/Min)=绞距(mm)*RPM*2/1000(RPM 一般以1800转计算)

=11*1800*2/1000*0.9

=35.6M/Min-----------总生产时间:47h

二,绝缘部分:

1,材料种类与特性:

a,PP(聚丙烯 Polypropylene):其质量较PE轻,特性与PE大致相当,比重为0.89~0.91,而其耐热性,抗张强度及耐磨性优于PE,介质常数变比PE低(PP2.2,PE2.3),因此广泛用于通信电缆之绝缘体,PP押出温度约为190~~~250oC.(较亮,较硬,易燃,无太多的烟尘,有下滴现象,价格较低)b,PE(聚乙烯 Polyethlene):热塑性绝缘材料,是目前电线行业中绝缘及被覆材料中用途最广泛者,因其具有优异的电气特性,用于绝缘最为适当,另其耐磨性,耐溶性,防湿性,耐低温劣化,质量轻,HDPE押出温度约为200~~230oC,LDPE约为200~~250oC(很亮,很软,较难加工,无下滴现象,价格较贵)

c,SR-PVC(聚氯乙烯 SR-Polyvinyl Chloride):热塑性材料,主要用于通信电缆,控制电缆,灯具用线,及马达引线等之绝缘或被覆材料,PVC绝缘使用之电压以低压(600V)为多,且PVC在高温,低温皆可适用,另因其具有耐燃之特性及柔软性好,介质强度高,因此家电器具用线皆以PVC为主体,成本低是其另一主因,PVC的在65~~85oC软化,120~~150oC有完全的可塑性,190oC以上则分解,故加工温度一般在150~~180oC,其比重约为1.4,最早使用起源于1933年。

(较暗,较软,不易燃烧,有大量的烟尘,价格较贵)

2,测试要求(UL758 AWM&UL1581):

1)Unaged:(老化前伸长率及抗张强度)

Polymer designation

Polymer type

/test speed

Elongation , percent

Tensile strenth , psi(Kgf/mm2)

TPES

Thermoplastic/20±2inchesper minute

100

1500(1.05)


skywishgod --- 2015-11-05 10:44:08

5

2Air oven aged:(老化后伸長率及抗張強度)

Polymer

designation

Dry

temperature

rating ºC

Oven

Temperature

ºC

Time

days

Elongation

percent

Tensile

Strength

percent


TPES

80

113

7

65

70

75

100

10

65

70

60

100

7

65

70

3Thickness requirements for PVC insulation:

Conductor

size , AWG

Condutor

size , mm²

Wires rated 300V

Wires rated 600V

PVC wall

thickness(mm)

PVC wall

thickness(mm)

24-19

0.3-083

0.23

0.38

18-15

1.04-2.10

0.23

0.38

14/12/1

2.65-4.20

0.3

0.38

15/11/10

5.3-6.7

0.38

0.51

4)伸長率測試:

取樣長約1520公分,將銅線剔除,然后在中間做5公分(或1寸)的記號,

利用拉力機以每分鐘20±2之速度拉力觀察拉斷后之長度,利用以下公式求出:

伸長率=(拉斷后之標點距離-拉斷前之距離/拉斷前之標點距離)x100%

5)抗張強度(KG/MM²):

抗拉強度=拉斷力/截面積

6)截面積:

a,芯線截面積=(外徑²-內徑²*0.7854

b,外被截面積(以10寸計算)

截面積=(空重/比重*163.87*25.4*25.4

比重=空重/(空重-水中重)

7)火花測試:

品名

標準值

品名

標準值

1007

3kv

2464

芯線

3kv

1015

6kv

外被

5kv

1061

2.5kv

2835

芯線

3kv

2651

2.5kv

外被

5kv

8)絕緣電阻測試():(具體依不同安規要求)

9)耐電壓測試(KV/min):(具體依不同安規要求)

10)導體電阻(Ώ/Km):(具體依不同安規要求)

11)搖擺測試:依據客戶要求

12)移行測試:依據客戶要求,一般為溫度60ºC24小時;荷重500g;線材不得

染色至ABS

13)低溫卷繞試驗:-20ºC4小時;表面無裂紋,瑕疵

14)加熱卷繞試驗:121ºC1小時;表面無裂紋,瑕疵

15)燃燒試驗:水平燃燒(FT-1) 垂直燃燒(VW-1

3,絕緣厚度:

平均厚度=標準厚度*0.9 最小厚度=標準厚度*0.8

skywishgod --- 2015-11-05 10:44:30

6

4,用量计算:

W(Kg/km)=(D2-Nd2)*0.7854*ρ*C*K2

D=绝缘外径 d=导体外径 ρ=比重 K2=芯线捻入率 N=导体总条数

C=芯线

#举例(以640400064300 100KM为例):

a,用量计算:W(Kg/km)=(D2-Nd2)*0.7854*ρ*C*K2

=(0.72-40*0.12)*0.7854*1.38*4*1.02

=0.40

b,芯线押线设备:Φ50mm押出机(50mm指押出机的螺杆直径)

c,芯线押出工时:(经验值:PP(PE)绝缘480M/Min;SR-PVC绝缘300M/Min)

总生产时间:(400000M/300M/Min)*1/60=22.2h

三,集合部分(含包带,缠绕,编织):

1,绞合外径计算:D=√N*1.155*d D=(1+2n)*d→N=3n(1+n)+1 D=K*d

N---股数 d---单线径 n---层数

2,绞向:左绞与右绞(见导体部分)

3,绞距:UL集合之层心径*35 Non-UL 集合之层心径*40

4,填充材料:

a,PVC填充条:用量计算(Kg/Kg)K=d2*0.7854* ρ

b,PPY(充麻):经验用量值小电线每1mm2约4140D;大电线每1mm2约

3240D

c,丝或纱:用量计算(Kg/Km)W=D*0.0001111 D指总丹尼数

5,包带:

a,包带作用:使线材成圆柱状;防止线材松散;遮蔽使信号不受干扰;增加机械力,隔离绝缘体与被覆体;

b,包带方式:纵包与横包

c,包带材料:

AL-Mylar( ρ=1.872):其导电面必须与地线或编织(缠绕)接触;

Mylar( ρ=1.4):材质为聚脂;主要防止松散;

棉纸带( ρ=0.8):主要起圆滑,柔软,绝缘作用;

d,带宽的选择:一般为包带前线材外径的3~5倍;

e,包带部分的用量计算(Kg/Km):

W(Kg/Km)=(N/N-1)*3.14* ρ*t*(D+t`)

N---重叠度之倒数 ρ---包带材料之比重 t---包材之厚度

D---芯线集合外径 t`---卷斜包之厚度

f,绞线工时:

工时(M/Min)=绞距(mm)*RPM/100

6,缠绕/缠织:

a,作用:对外界电磁波产生隔离作用,确保内部信号不受干扰,也不会泄漏;

b,缠绕:绞距;方向(Z , S);

c,编织:目数/寸;

d;用量:缠绕W(Kg/km)=d2*6.9822*N*K5

编织 W(Kg/km)=d2*6.9822*M/Cos ?

d---单线径 N---缠绕所需条数 M---编织总条数 ?---编织角度

四,被覆体部分:

1,材料种类与特性:

a,PU料:弹性好耐磨,较硬,火烧有刺激性气味,价格较贵;

b,PVC料:色泽较暗,弹性比PU差,火烧有气味。

2,测试要求:

1)Unaged:(老化前伸长率及抗张强度)

skywishgod --- 2015-11-05 10:45:37

7

 


Polymer

designation

Polymer type/

test speed

Elongation , percent

Tensile strength , psi(Kgf/mm2)

TEPS

Thermoplastic/20±2

inchesper minute

100

1500(1.05)

2Air oven aged:(老化后伸長率及抗張強度)

Polymer

designation

Dry temperature ratin oC

Oven

Temperature

oC

Time

days

Elongation

percent

Tensile

Strength

percent


TPES

80

113

7

65

70

75

100

10

65

70

60

100

7

65

70

3Thickness requirements for PVC insulation

具體依UL安規標準;

例:UL2725 AVG Thickness 9mil min at any point 7mil min

4)伸長率測試:

取樣長約15~~20公分,將銅線剔除,然后在中間做5公分(或1

寸)的記號,利用拉力機以每分鐘202±2之速度拉力觀察拉斷后之長度,

利用下列公式求出:

伸長率=(拉斷后之標點距離-拉斷前之距離/拉斷前之標點距離)x100%

5)抗張強度(KG/MM2)

抗張強度=拉斷力/截面積

6)截面積:

外被截面積=【空重/(比重*163.87)】*25.42

比重=空重/(空重-水中重)

7)燃燒測試:

VW-1:垂直耐燃測試 FT-1:水平耐燃測試

8)移行性測試;

9)搖擺測試;

10)加熱繞卷與低溫繞卷;

12)印字耐磨測試;

3,被覆體厚度:

平均厚度=標準厚度*0.9 最小厚度=標準厚度*0.8

4,被覆體押出方式:

a,充實押出:押出內眼模無管狀廊長部分,熔融的塑膠全部包裹芯線;

b,空管押出:內眼模有管狀廊長部分(512mm),且廊長部分伸出外

眼模或與外眼持平,管狀押出能保證外被的光滑度;

c,半空管押出:內眼模有管狀廊長部分(25mm),一般用于編織與纏

繞線押出;

5,外被表面光澤度:特亮面;亮面;半霧面;霧面;

6,外被用量:

a,充實押出(4芯):W(Kg/km)=[(D2-4d2)*0.7854-0.2146*d2]* ρ

b,管狀押出:W(Kg/km)=3.1415* ρ*t*(D1+t)

c,編織押出:W(Kg/km)=??

D--線纜完成外徑 d—芯線外徑 ρ—外被料比重 D1—外被下徑

t—外被厚度 D2—編織外徑 M--編織總條數


zxp050609 --- 2015-11-05 11:20:05

8

lz威武
迷儿 --- 2015-11-05 17:10:37

9

复制的美观度不好,  楼主能否上传原始文件下载?
北大清鸟 --- 2015-11-05 18:17:10

10

赚够了吗。搞个附件分享给大家好不
skywishgod --- 2015-11-06 07:51:00

11

很無語,想著傳附件你們要用金幣下才這樣傳的!到最后成我的不是了!
迷儿 --- 2015-11-06 10:39:29

12

skywishgod:
很無語,想著傳附件你們要用金幣下才這樣傳的!到最后成我的不是了!
哈哈,楼主威武,资料不错~我的G币下的起啊~~
jy20090430 --- 2015-11-06 13:29:52

13

花了G币打不开呀,能否发给我邮箱WKBXYX@163.COM,TKS
skywishgod --- 2015-11-06 13:34:40

14

13#資料已發郵件給你,不知道你是否能收到?因為廠里對外網聯絡管控的比較嚴格,所以不清楚我的郵件是否能郵寄出去!
carey210 --- 2015-11-07 11:02:33

15

虽然资料有点过时,但楼心也有心,辛苦了
skywishgod --- 2015-11-07 17:24:42

16

15#你可有新资料,供献出来吧,有待学习进步~~~
liuhe7930 --- 2015-11-08 19:15:09

17

这个资料很不错,讲的比较全面,谢谢。
xiaoyudi --- 2015-11-09 12:18:27

18

繁体字读起来真别扭。
dungphan --- 2015-11-19 12:40:17

19

THANK YOU1!

polyulib --- 2024-05-22 17:41:44

20

楼主有心,辛苦楼主了
-- 结束 --