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电线电缆设计 - 无图版
skywishgod --- 2015-11-05 10:41:09
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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
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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—OD0.05mm,0.12mm,0.16mm等等)
3,常用的導體規格:
a,USB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 |
b,PS/2線(滑鼠線為例;有AS或TS的規格):
滑鼠線一般使用多股28#線:10/0.1AS+250D;15/0.08AS+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:R(Ώ/KM)=實測值R(Ώ)*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:
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
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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 |
#依UL758 AWM Section.5 table5.1
g,導體真圓度計算:(A,B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
b,UL線K1 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
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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:
PVC:1.45 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
=2.906Kg/Km------------------------總用量:2.906*100=290.6Kg
W2=d²*6.9822*N*K1*C*K2*P*K3
=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*2/1000(RPM 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:
a,PP(聚丙烯 Polypropylene):其質量較PE輕,特性與PE大致相當,比重為
0.89~0.91,而其耐熱性,抗張強度及耐磨性優于PE,介質常數變比PE低
(PP2.2,PE2.3),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)
b,PE(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~~230ºC,LDPE
約為200~~250ºC(很亮,很軟,較難加工,無下滴現象,價格較貴)
c,SR-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):
1)Unaged:(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
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2)Air 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 |
3)Thickness 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%
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(MΏ):(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60ºC;24小時;荷重500g;線材不得
染色至ABS板
13)低溫卷繞試驗:-20ºC;4小時;表面無裂紋,瑕疵
14)加熱卷繞試驗:121ºC;1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
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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
#舉例(以640400064300 100KM為例):
a,用量計算: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/Min;SR-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:
a,PVC填充條:用量計算(Kg/Kg)K=d²*0.7854* ρ
b,PPY(充麻):經驗用量值小電線每1mm²約4140D;大電線每1mm²約
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;
d,帶寬的選擇:一般為包帶前線材外徑的3~5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
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:
a,PU料:彈性好耐磨,較硬,火燒有刺激性氣味,價格較貴;
b,PVC料:色澤較暗,彈性比PU差,火燒有氣味。
2,測試要求:
1)Unaged:(老化前伸長率及抗張強度)
skywishgod --- 2015-11-05 10:45:37
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Polymer designation | Polymer type/ test speed | Elongation , percent | Tensile strength , psi(Kgf/mm²) |
TEPS | Thermoplastic/20±2 inchesper minute | 100 | 1500(1.05) |
2)Air 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 |
3)Thickness 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(5~12mm),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(2~5mm),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)
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
迷儿 --- 2015-11-05 17:10:37
9
北大清鸟 --- 2015-11-05 18:17:10
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skywishgod --- 2015-11-06 07:51:00
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迷儿 --- 2015-11-06 10:39:29
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skywishgod:哈哈,楼主威武,资料不错~我的G币下的起啊~~
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!
jy20090430 --- 2015-11-06 13:29:52
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skywishgod --- 2015-11-06 13:34:40
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carey210 --- 2015-11-07 11:02:33
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skywishgod --- 2015-11-07 17:24:42
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liuhe7930 --- 2015-11-08 19:15:09
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xiaoyudi --- 2015-11-09 12:18:27
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dungphan --- 2015-11-19 12:40:17
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