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【电线电缆之铜线你必须学习的那些事】第三课

电缆现货2019-01-09 14:46:38

            1、电线设计原理与技巧---导体篇

            2、电线设计原理与技巧---绝缘篇

            3、电线设计原理与技巧---集合篇

            4、电线设计原理与技巧---屏蔽篇

            5、电线设计原理与技巧---外被篇

            6、电线设计原理与技巧---印字篇

电线设计原理与技巧---导体篇

01

通讯电缆一般采用铜材质作为导体,用以传输电流或电磁信号.

常用铜导体可分为裸铜,镀铜,铜包钢,铜合金,铜箔丝等。

裸铜---导体电阻小,易氧化

镀锡铜---抗氧化性增强,便于后续焊接

镀银铜---导电性强,价格高,多用于射频电缆及氟塑料高温线

铜包钢---强度高,常用于架空电缆

铜合金---强度高(铜中加入少量其它金属)

铜箔丝---抗弯折能力强,柔软度高(将铜压成薄片后包裹在弹性纤维上)

导体大小(Size):导体大小通常用AWG(American Wire Gauge)表示.

AWG数是根据导体截面积(Cross-sectional Area)来定义的,AWG数越大,导体截面积越小,反之亦然。

导体截面积常用mm2或Cmil表示

导体截面积的计算:S(mm2)=N*π*(d/2)2S(Cmil)=N*(d*39.37)2

N---导体条数   d---单条导体直径   π---圆周率(3.14159)

(续)常用导体AWG数与截面积对应表:

导体绞合(Strand):为提高导体强度,通常采取将多条铜线绞合的方式

绞距( Length of Lay):在绞线轴线方向一个完整螺旋线之间的距离

绞合铜线中单根铜线条数和直径一般不作规定,满足截面积要求即可(某些有特殊规定的电源线除外,如VDE等)

单束束绞绞合铜导体最大绞距:

(束绞:所有导体都依同一方向绞合)绞向:单线从下至上的方向向左 称为左向,反之称为右向。

导体绞距的测量及绞合直径的计算:导体绞距的测量:将绞合导体中的某条导体从一点开始按与绞向相反方向退扭10圈后到达另一点,两点间的距离除以10即为绞距值。

绞合直径:D=√N*1.155*d   【 N---导体条数    d---单条导体直径】

增强导体强度的方法:减小导体绞距•导体绞合时加黄旦丝或尼龙丝填充(如为了增强线材的弯曲测试性能,可从上述两方面进行改善)

电线设计原理与技巧---绝缘篇

02

绝缘(Insulation):

常用绝缘材质有PVC(PolyVinyl Chloride ,聚氯乙烯)、SR-PVC(Semi-rigid PVC,半硬质PVC)、PP (Polypropylene,聚丙烯)、PE(Polyethylene,聚乙烯)、Foam-PE、Foam-PE+Skin等

绝缘材质一般依线材电气特性及相应安规标准确定.


绝缘厚度(Thickness of Insulation):

一般电线电缆标准会规定绝缘最小平均厚度(Min Average Thickness)和任意点最小厚度(Min Thickness at Any Point).(如:UL 1061规定绝缘材质为SR-PVC,最小平均厚度为9Mil(0.23mm)、任意点最小厚度为7Mil(0.18mm) 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm


绝缘外径(Diameter of Insulation):

绝缘外径D2=导体绞合外径D+绝缘平均厚度t1*2【如UL 1061 28AWG电子线(Hook-up Wire): 导体绞合外径D=√N*1.155*d  =√7*1.155*0.127  =0.388mm    绝缘外径D2 =绞合外径D+绝缘平均厚度t*2 =0.388+0.23*2  =0.85mm

电线设计原理与技巧---集合篇

03

集合时绞线方向一般不作规定(多为S向)

集合绞距设定为集合完成外径的20-30倍

集合时,各芯线应按一定规律排列,使集合后外观圆整

若集合时外观不圆整,允许加适量填充物填充,以保证线材圆整

为了防止外被与芯线粘连,可在两者之间添加隔离物,即在集合时增加包带.


包带(Wrapped Tape):

棉纸---抗张强度及伸长较差,价格便宜

透明麦拉---抗张强度及伸长较好,无屏蔽效果

麦拉铝箔---抗张强度及伸长较好,有屏蔽效果,但绝缘效果不及展翅铝箔

展翅铝箔---抗张强度及伸长较好,有屏蔽效果,绝缘效果好,价格高

包带(Wrapped Tape):

包带厚度用μm(1 μm=0.001mm)表示.

常用棉纸厚40 μm、麦拉铝箔厚20μm•透明麦拉厚30μm、展翅铝箔厚43μm•包带宽度依集合外径和重叠率而定。•包带宽度=集合外径* π*(1+重叠率)•如:UL 2464 26AWG*7C铝箔宽度为:D=(1.0*3)* π*(1+25%)≈12mm(通常重叠率要求为25%,π*(1+25%)≈4,所以一般将绞合外径*4即为包带宽度)


集合外径的计算:

若集合芯线有两种或以上不同外径,集合外径可用几何图形模拟算出

若集合芯线为相同外径,集合外径可用如下公式算出: 

集合外径D3=芯线绝缘外径D2*绞合系数  如:UL 2464 26AWG*7C集合外径为:集合外径D3=芯线绝缘外径D2*绞合系数 =1.0*3 =3mm

多芯线集合排列规则及绞合系数表:

电线设计原理与技巧---屏蔽篇

04

屏蔽就是为了减弱电磁场的干扰,利用金属层将主串回路和被串回路隔开

依要求抗干扰的强弱,可采用单屏蔽和双屏蔽

单屏蔽一般采用包铝箔屏蔽

双屏蔽一般采用包铝箔后再加编织(或缠绕)屏蔽

编织屏蔽( Braid Shield ):

编织屏蔽可消除各个方向上的干扰, 屏蔽效果高,结构稳定, 外观圆整

屏蔽效果与编织率有关

编织率与编织锭数、每锭股数、编织线直径、编织目数及编织内线径有关

编织率的计算(θ为编织角):   Tgθ=[2* π *(D+2d)*P]/(25.4*C)  F=(N*P*d)/(25.4*Sinθ)  ρ=(2F-F2)*100%

D---编织内线径    d---编织线直径   P---目数   C---锭数   N---每锭股数


编织屏蔽( Braid Shield ):如:编织内线径为1.6mm,编织16/5/0.10,7.99目,求编织率。 

Tgθ=[2 *3.14159*(1.6+2*0.1)*7.99]/(25.4*16) =0.22234547 Sinθ= Tgθ/√ (Tg2θ+1) = 0.2170536    F= (5*7.99*0.1)/(25.4*0.2170536)=0.724629   ρ=(2* 0.724629 – 0.724629 2)*100%    =92.41%  (目数为1 Inch(25.4mm)内编织菱形的个数)


缠绕屏蔽(Spiral Shield)

缠绕铜线条数的计算: N=[(D+d)* π]/d•以上N为屏蔽率为100%时的铜线条数。•屏蔽率ρ=(实际缠绕铜线条数)/N*100%    如:缠绕内线径为2.0mm,缠绕63/0.10,求屏蔽率。   N=[(2.0+0.1)* 3.14159]/0.1  =65  ρ=(63/65)*100%=97%       

D---缠绕内线径        d---缠绕线直径


电线设计原理与技巧---外被篇

05

外被(Jacket):

常用外被材质有PVC(PolyVinyl Chloride)、PU(Polyurethane)、TPE(Thermo Plastic Elastomer)、TPR( Thermo Plastic Robber)等,外被材质一般依安规标准或客户要求而确定


外被厚度(Thickness of Jacket):

一般电线电缆标准会规定外被最小平均厚度(Min Average Thickness)和任意点最小厚度(Min Thickness at Any Point)

除此规定外,外被厚度的确定还应考虑实际生产能力。(如:UL 2725规定外被最小平均厚度为9Mil(0.23mm)、任意点最小厚度为7 Mil(0.18mm),但实际生产时一般会超过此标准。)   ---  1Mil=1Inch/1000=0.0254mm


外径(Diameter of Jacket):

完成外径D4=集合外径D3+包带层厚度t2+屏蔽层厚度t3+外被平均厚度t4*2 如:UL 2464 26AWG*7C+AL+D+B(16/6/0.10T)线材完成外径:完成外径D4=集合外径D3+包带层厚度t2+屏蔽层厚度t3+外被平均厚度t4*2  =1.0*3+0.25*4+0.10*4+0.76*2    ≈5.1mm    

包带层厚度=包带厚度*4  ---屏蔽层厚度=编织铜线直径*4(或缠绕铜线直径*2)


电线设计原理与技巧---印字篇

06

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