补偿导线开发可行性报告Word文档格式.docx
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根据这一定则，可以将热电偶的一个接点断开接入第三种导体，也可以将热电偶的一种导体断开接入第三种导体，只要每一种导体的两端温度相同，均不影响回路的总热电动势。
在实际测温电路中，必须有连接导线和显示仪器，若把连接导线和显示仪器看成第三种导体，只要他们的两端温度相同，则不影响总热电动势。
根据热电偶测温原理，只有当热电偶的参考端的温度保持不变时，热电动势才是被测温度的单值函数。
我们经常使用的分度表及显示仪表，都是以热电偶参考端的温度为0℃为先决条件的。
但是在实际使用中，因热电偶长度受到一定限制，参考端温度直接受到被测介质与环境温度的影响，不仅难以保持0℃，而且往往是波动的，无法进行参考端温度修正。
热电偶用补偿导线（以下简称补偿导线）是在一定温度范围内（包括常温）具有与之匹配的热电偶的热电势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线，用它们连接热电偶与测量装置，以补偿他们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。
通常，用补偿导线将热电偶的参考端引至显示仪表，而显示仪表放在恒温或温度波动较小的地方。
采用某两种导线组成的热电偶补偿导线，在一定温度范围内（0～100℃）具有与所连接的热电偶相同的热电性能。
图2为补偿导线在回路中的连接。
必须指出，不同的热电偶要配不同的导线，不能用错。
图2补偿导线的应用
图中：
A、B—热电极；
A、B、—补偿导线
t0、—原参考温度；
t0—新参考端温度
3补偿导线产品概况
按导体材料分为延长型补偿导线和补偿型补偿导线。
延长型补偿导线导体使用的合金丝的化学成分及热电势标称值与配用的热电偶丝相同，补偿型补偿导线导体使用的合金丝的化学成分与配用的热电偶丝不同，但其热电势值在0～100℃或0～200℃与配用热电偶的热电动势标称值相同。
目前市场上的补偿导线有标准产品和非标准产品。
补偿导线现行有效的国家标准为GB/T4989－1994。
现将该标准规定的产品介绍如下：
按与之配套的热电偶分度号分为S或R、K、N、E、J、T7类。
不同材料的合金丝可应用于同种分度号的热电偶。
按照测量精度，分为精密级和普通级两种。
按照补偿导线使用温度范围，分为一般用和耐热用两种。
基本型式补偿导线的名称、型号、精度等级、使用温度、配用的热电偶见表1（摘自GB/4989-1994）。
表1补偿导线分类代号
产品名称
型号
产品代号
等级
工作温度范围℃
配用热电偶
热电偶分度号
铜－铜镍0.6补偿型导线
SC或RC
SC－G
一般用普通级
0～70
铂铑10－铂热电偶
铂铑13－铂热电偶
S或R
0～100
SC－H
0～200
SC－GS
一般用精密级
铁－铜镍22补偿型导线
KCA
KCA－G
镍铬－镍硅热电偶
K
KCA－H
耐热用普通级
KCA－GS
KCA－HS
耐热用精密级
铁－铜镍40补偿型导线
KCB
KCB－G
KCB－GS
镍铬10－镍硅3延长型导线
KX
KX－G
－20～70
—20～100
KX-H
－25～200
KX－GS
KX-和S
NC－H
NC-GH
NC－HS
续表1
铁－铜镍18补偿型导线
NC
NC－G
N
镍铬14－镍硅延长型导线
NX
NX－G
镍铬硅－镍硅热电偶
NX－H
NX-GH
NX－HS
镍铬10－铜镍45延长型导线
EX
EX－G
镍铬－铜镍热电偶
E
EX－H
EX－GS
EX－HS
铁－铜镍45延长型导线
JX
JX－G
铁－铜镍热电偶
J
JX－H
JX－GS
JX－HS
铜－铜镍45延长型导线
TX
TX－G
铜－康铜镍热电偶
T
TX－H
TX—GS
TX－HS
非标准产品又分为两类。
一类是在标准产品的基础上增加某些功能或者改进某些性能，例如阻燃型、本安型补偿导线增加阻燃防爆功能，或提高工作温度范围。
另一类是与特殊分度号的热电偶配套用的专用特殊补偿导线。
以下仅讨论标准产品。
4产品结构
补偿导线的基本结构形式为：
导体+绝缘+（屏蔽）+护套，绝缘线芯为两芯平行，允许多对补偿导线。
按补偿导线有无屏蔽分为屏蔽型和非屏蔽型两种，屏蔽型补偿导线在型号中加“P”表示，非屏蔽型补偿导线则省略。
4.1导体
补偿导线的线芯型式有单股线芯和多股线芯（软线）两种，多股线芯结构的补偿导线在型号中加“R”表示，单股线芯则省略。
线芯规格和结构见表2。
表2代替结构
标称截面
mm2
线芯结构根/mm
单股线芯
多股线芯
0.2
1/0.52
7/0.20
0.5
1/0.80
7/0.30
1.0
1/1.13
7/0.43
1.5
1/1.37
7/0.52
2.5
1/1.78
19/0.41
4.2绝缘
一般用补偿导线的绝缘材料采用PVC绝缘，有70℃和105℃两种（105℃绝缘用于工作温度为100℃的产品）。
耐热用补偿导线的绝缘材料采用聚四氟乙烯或耐热性能相当的材料。
4.3屏蔽
屏蔽层可采用镀锡铜丝或镀锌钢丝编织或用铝（铜）复合带绕包。
4.4护套
一般用补偿导线的护套材料采用PVC护套，有70℃和105℃两种（105℃护套用于工作温度为100℃的产品）。
耐热用补偿导线的护套采用聚四氟乙烯或耐热性能相当的材料挤包，或采用无碱玻璃丝编织，无碱玻璃丝编织护套表面应涂有机硅漆或聚四氟乙烯分散液烧结。
5产品表示方法
产品完整的表示方法如下：
□－□□□×
□□□□□□－□
标准年份
标准号
屏蔽型代号
线芯类型
护套材料
绝缘材料
线芯截面
线芯数
允差（精度）等级
耐热等级
型号
前3位的代号按表1规定，第4位表示线芯数，一般为2，第5位为标称截面，第6～9位为材料代码，见表3。
表3材料代码
材料类型
代号
线芯种类
单芯导体
省略
多芯导体
R
绝缘
一般型70℃
V70
一般型100℃
V100
耐热型
护套
屏蔽
无
有
P
示例：
镍铬10—铜镍45（E型热电偶用）一般用普通级、耐温等级70℃、延长型补偿导线，2×
0.75mm2、单芯导体。
表示为：
EX—G2×
0.75V70V70GB4989—1994
铜—铜镍0.6（S型热电偶用）一般用精密级、耐温等级100℃、补偿型补偿导线，2×
1.0mm2、多芯导体。
SC—GS2×
1.0V100V100RGB4989—1994
铁—铜镍22耐热用精密级、补偿型屏蔽补偿导线，2×
1.5mm2、多芯导体。
表示为
KCA－HS2×
1.5FBRPGB4989—1994
6产品性能
表4产品性能要求
项目
性能要求
说明
导线热电特性
补偿导线在规定工作温度下热电势的偏差不得超过规定值。
电
性
能
火花试验
4000V工频火花不击穿。
绝缘电阻
芯间和芯对屏间不小于50MΩ·
m
往复电阻
正负极1m长导体电阻值之和不大于规定值。
外
观
和
尺
寸
检
查
绝缘厚度
标称
规定标称厚度，平均厚度允许有10％的负偏差。
最薄
标称厚度的90％减0.1mm。
护套厚度
规定标称厚度，平均厚度允许有20％的负偏差。
标称厚度的80％。
外形尺寸
平行放置，规定最大外形尺寸。
护套编织密度
不小于90％。
屏蔽形式
铜丝编织或铝（铜）塑复合带绕包
屏蔽厚度
不大于0.8mm。
编织屏蔽编织密度
不小于80％。
外观
导线表面应光洁，不得有与良好工业品不想称的缺陷。
着色标识
负极为白色，正极和护套按不同类型的热电偶有不同的颜色规定。
电缆标识
符合GB6995标准规定。
仅对挤包护套导线要求
机
械
物
理
绝缘和护套抗拉强度
不小于12.5MPa。
耐热级不要求
绝缘和护套断裂伸长率
不小于125%。
绝缘和护套空气热老化
一般级：
70℃80±
2，168h；
100℃135±
2，168h。
空气热老化后的抗拉强度变化率
70℃±
20％；
100℃±
25％。
低温卷绕
－20℃，低温卷绕后不应开裂。
耐热性能
220±
5℃下24h后立即在5倍直径圆柱上弯曲180°
：
要求：
表面无裂纹；
芯间和芯对屏间绝缘电阻不小于25MΩ·
仅要求耐热级进行。
防潮性能
温度40±
2℃，相对湿度95±
3％下24h后芯间和芯对屏间绝缘电阻不小于25MΩ·
7补偿导线生产的可行性分析
7.1标准情况
补偿导线的现行国家标准为GB/T4989-1994《热电偶用补偿导线》，其最关键的材料—补偿导线合金丝也有相应的国家标准GB/T4990-1995《热电偶用补偿导线合金丝》。
7.2技术要求
在3、4两节中对补偿导线的技术要求进行了详细的描述，从中我们可以看出，除热电特性外，补偿导线的技术要求是对绝缘导线的基本要求，只要采用相应等级的材料，其性能是很容易达到的。
对热电特性的要求则取决于材料供应厂的产品质量，因此对导体材料供应的选择至关重要。
7.3材料供应
从第3节的结构介绍可以知道,补偿导线所使用的材料，除导体需要专门的补偿导线合金丝以外,其余诸如绝缘、护套和屏蔽材料均与常规的电线电缆所用相同，无论普通级还是耐热级本公司均有使用，不需单独采购。
补偿导线合金丝材料种类繁多，合金材料的化学成分要求严格，需要专门采购。
根据网上了解的情况，目前国内能生产的厂家已经有数十家，能够保证供应。
7.4工艺和生产设备
补偿导线的基本结构：
导体+绝缘+（屏蔽）+护套。
导体有实心导体和绞合导体，材料厂商均能提供。
当然从纯技术的角度上看也可以自己拉丝绞合。
但由于补偿导线合金丝材料价值高、批量小、种类多，且不同合金丝物理性能差异较大，因此建议导体直接采购使用。
绝缘工艺有挤包和绕包两种类型，普通级为挤包PVC，耐热级为绕包F4薄膜+烧结或挤包F4绝缘（也可采用耐热等级相当的其他材料）。
屏蔽工艺有编织和绕包两种类型，编织材料为镀锡铜丝或镀锌钢丝，绕包材料为铝塑或铜塑复合薄膜。
护套工艺有挤包和编织两种类型，普通级为挤包PVC，耐热级为无碱玻璃丝编织。
除镀锌钢丝编织外，以上工艺和生产设备公司现有条件均能满足。
对镀锌钢丝编织还需要进行一些工艺试验来验证。
7.5试验条件
与普通电缆相比，补偿导线多一个热特性试验，而且这个项目是补偿导线的关键性能。
该项目需要的测试设备为：
恒温油槽：
温差小于0.04℃；
低电势直流电位差计：
准确度不低于0.01级（也可用准确度相当的其它电测仪表）；
标准器：
二等标准水银温度计。
上述设备公司计量室均具备。
热特性项目为出厂试验（抽样进行），所使用的设备均为高精度的仪器，若放置在生产现场很难满足仪器的使用环境要求和精度要求。
另外，为保证试验结果的准确性，对开展试验项目的操作人员的素质提出了较高要求。
因此在配置试验条件时需要慎密考虑。
其他试验项目公司现有条件完全能够满足，这里不再赘述。
8结束语
本研究报告从技术的角度详细研究了补偿导线的工作原理、产品结构和技术要求，在此基础上对生产补偿导线的可行性进行了具体的分析，并给出了明确的结论。
补偿导线是一种运用极为广泛，具有较高的附加值但相对需求量不大的特种电线电缆产品。
除导体材料外，其结构、材料、生产工艺和常规的两芯平行塑料电线（普通级）或高温导线（耐热级）基本相同，公司现有生产条件和技术水平能够保证在较短的时间内开发成功。
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