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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,導體的生產過程:

*煉銅:目前工業應用陰極電解法煉銅

*伸銅,伸線:粗伸(OD8.0mm—至—OD2.6mm);中伸(OD2.6mm—至—OD1.0mm);細伸(OD1.0mm—至—OD0.05mm0.12mm0.16mm等等)

3,常用的導體規格:

aUSB線(均為多股鍍錫線;28/26即:信號線/電源線):

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



bPS/2線(滑鼠線為例;有ASTS的規格):

滑鼠線一般使用多股28#線:10/0.1AS+250D15/0.08AS+250D

19/0.08AS+250D

D-----總丹尼數 纖維長為9000米,而重量為1公克時則稱為1丹尼

4,導體電阻(U758&UL1581):

a,最大允許直流導體電阻(20度時)

Gauge(AWG)

Max.DCR(Ώ/KM)

Gauge(AWG)

Max.DCR(Ώ/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,計算公式:RΏ/KM=實測值RΏ*溫度系數*1000/電母實長(m

c,溫度系數:

導體溫度

系數

導體溫度

系數

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,導體的檢測:

a,伸長率:導體伸長率測試機:

TC(單股)

伸長率

BC(單股)

伸長率

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,線徑:千分尺

6,導體的絞合方式:

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

3

a,束絞:導體內各個單線不依幾何形狀排列只沿同一方向絞合

b,同心絞:導體中間為一條或一核心,共周圍為一層或多層螺旋狀排列之單線,

每層之單線條數均較其內一層多6條而呈左右變化方向絞合。

c,絞向:

左絞:將導體與人體垂直,其絞合方向右上到左下則為左絞(Z絞)

右絞:將導體與人體垂直,其絞合方向為左上到右下則為右絞(S絞)

d,絞距:(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,絞合外徑計算:束絞 D=√N*1.155*d 同心絞 D=1+2n*d→N=3n(1+n)+1

多心絞合 D=K*d N---股數 d---單線徑 n---層數

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,導體截面積計算: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

#UL758 AWM Section.5 table5.1

g,導體真圓度計算:(AB值系從銅線同點成90度角的兩個實測值)

標準值:X=A+B)/2 偏差值:Y=| A-B |

真圓度:R=X-Y/X)*100%

7導體的用量計算:

a,公式:W= d²*6.9822*N*K1*C*K2*P*K3

# d---單線線徑(mm) N---股數 K1---銅線撚入率 C---芯數 P---對數

K2---芯線捻入率 K3---對型線纜集合線捻入率

bULK1 K2 K3均以1.02計算;NON-UL線均以1.01計算;

8,導體絞合設備:

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

4

 

400P束絞機:主要用于銅線絞合

9,絞線工時:

a,計算公式

工時(M/Min)=絞距(mm)*RPM*2/100 RPM 一般以1800轉計算)

#單位換算:

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:

PVC1.45 SR-PVC:1.38 PP:0.95 PE:0.95

#舉例(以640400064300 100KM為例):

A,導體結構: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------------------------總用量: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--------------------地線總用量:0.499*100=49.9Kg

C,絞線工時:

1),10/0.1AS

工時(M/Min)=絞距(mm)*RPM*2/1000RPM 一般以1800轉計算)

=11*1800*2/1000*0.9

=35.6M/Min-----------總生產時間:47h

二,絕緣部分:

1,材料種類與特性:

aPP(聚丙烯 Polypropylene):其質量較PE輕,特性與PE大致相當,比重為

0.890.91,而其耐熱性,抗張強度及耐磨性優于PE,介質常數變比PE

PP2.2PE2.3),因此廣泛用于通信電纜之絕緣體,PP押出溫度約為

190~~~250ºC.(較亮,較硬,易燃,無太多的煙塵,有下滴現象,價格較低)

bPE(聚乙烯 Polyethlene):熱塑性絕緣材料,是目前電線行業中絕緣及被覆材料

中用途最廣泛者,因其具有優異的電氣特性,用于絕緣最為適當,另其耐磨性,耐溶

性,防濕性,耐低溫劣化,質量輕,HDPE押出溫度約為200~~230ºCLDPE

約為200~~250ºC(很亮,很軟,較難加工,無下滴現象,價格較貴)

cSR-PVC(聚氯乙烯 SR-Polyvinyl Chloride):熱塑性材料,主要用于通信電纜,

控制電纜,燈具用線,及馬達引線等之絕緣或被覆材料,PVC絕緣使用之電壓以低

壓(600V)為多,且PVC在高溫,低溫皆可適用,另因其具有耐燃之特性及柔軟

性好,介質強度高,因此家電器具用線皆以PVC為主體,成本低是其另一主因,

PVC的在65~~85ºC軟化,120~~150ºC有完全的可塑性,190ºC以上則分解,

故加工溫度一般在150~~180ºC,其比重約為1.4,最早使用起源于1933年。

(較暗,較軟,不易燃燒,有大量的煙塵,價格較貴)

2,測試要求(UL758 AWM&UL1581):

1Unaged:(老化前伸長率及抗張強度)

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,用量計算:

W(Kg/km)=(D²-Nd²)*0.7854*ρ*C*K2

D=絕緣外徑 d=導體外徑 ρ=比重 K2=芯線捻入率 N=導體總條數

C=芯線

#舉例(以640400064300 100KM為例):

a,用量計算:WKg/km)=(D²-Nd²)*0.7854*ρ*C*K2

=(0.7²-40*0.1²)*0.7854*1.38*4*1.02

=0.40

b,芯線押線設備:Φ50mm押出機(50mm指押出機的螺桿直徑)

c,芯線押出工時:(經驗值:PP(PE)絕緣480M/MinSR-PVC絕緣300M/Min)

總生產時間:(400000M/300M/Min)*1/60=22.2h

三,集合部分(含包帶,纏繞,編織):

1,絞合外徑計算:D=√N*1.155*d D=1+2n*d→N=3n(1+n)+1 D=K*d

N---股數 d---單線徑 n---層數

2,絞向:左絞與右絞(見導體部分)

3,絞距:UL集合之層心徑*35 Non-UL 集合之層心徑*40

4,填充材料:

aPVC填充條:用量計算(Kg/Kg)K=d²*0.7854* ρ

bPPY(充麻):經驗用量值小電線每1mm²4140D;大電線每1mm²

3240D

c,絲或紗:用量計算(Kg/Km)W=D*0.0001111 D指總丹尼數

5,包帶:

a,包帶作用:使線材成圓柱狀;防止線材松散;遮蔽使信號不受干擾;增加

機械力,隔離絕緣體與被覆體;

b,包帶方式:縱包與橫包

c,包帶材料:

AL-Mylar( ρ=1.872):其導電面必須與地線或編織(纏繞)接觸;

Mylarρ=1.4):材質為聚脂;主要防止松散;

棉紙帶( ρ=0.8):主要起圓滑,柔軟,絕緣作用;

d,帶寬的選擇:一般為包帶前線材外徑的35倍;

e,包帶部分的用量計算(Kg/Km):

W(Kg/Km)=(N/N-1)*3.14* ρ*t*(D+t`)

N---重疊度之倒數 ρ---包帶材料之比重 t---包材之厚度

D---芯線集合外徑 t`---卷斜包之厚度

f,絞線工時:

工時(M/Min)=絞距(mm)*RPM/100

6,纏繞/纏織:

a,作用:對外界電磁波產生隔離作用,確保內部信號不受干擾,也不會泄漏;

b,纏繞:絞距;方向(Z , S);

c,編織:目數/寸;

d;用量:纏繞W(Kg/km)=d²*6.9822*N*K5

編織 W(Kg/km)=d²*6.9822*M/Cos Ə

d---單線徑 N---纏繞所需條數 M---編織總條數 Ə---編織角度

四,被覆體部分:

1,材料種類與特性:

aPU料:彈性好耐磨,較硬,火燒有刺激性氣味,價格較貴;

bPVC料:色澤較暗,彈性比PU差,火燒有氣味。

2,測試要求:

1Unaged:(老化前伸長率及抗張強度)

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

[skywishgod 在 2015-11-6 7:53:21 编辑过]

[skywishgod 在 2015-11-6 7:54:01 编辑过]

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#你可有新資料,供獻出來吧,有待學習進步~~~
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!

-- 结束 --