电线知识1Word文档下载推荐.docx
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AWM1332
22AWG200℃300VDONGGUANHUAKUNELECTRIC
CO.,LTD
VW-1
E300956…华坤公司在UL的档案号。
…美国认证标示。
AWM…电线的名称代号，（UL758内部线）。
一般仅用于工厂安装布线。
1332…电线分类名称号。
22AWG…电线之规格。
200℃…电线额定温度。
300V…额定电压。
DONGGUANHUAKUNELECTRIC
CO.,LTD…东莞市华坤电线实业有限公司
VW-1…（垂直试样）燃烧测试。
二、电线电缆的分类
依日本电线工业协会1977年对电线电缆的分类为：
1、裸线
2、卷线
3、通讯电缆
4、电力电缆
5、被覆线
1、裸线…顾名思义，不具绝缘材料，主要传导材料为：
金、银、铝、铂等等。
2、卷线…类似电话手柄曲线。
3、通讯电缆…主要用在通讯方面的电线电缆，电话线显然是个最明显的例子。
我们举一
例子面言。
外被
绝缘
铜导体
包带
如上图电话线截面图，就是圆形电话线的一个典型例子。
我们从里到外逐一剖析，可分为：
导体、绝缘、包带、外被。
3.1导体如图中示，起传导讯号作用。
目前，所用到的材料为：
铜、镀锡铜、镀镍铜、镀银铜。
一般而言，一条导体是由若干股细铜丝组成，而较少是单一条铜丝组成。
这若干股细铜丝彼此之间还要绞合。
绞合设及绞距、绞向等概念，这在以后的产品设计中会谈到。
3.2绝缘导体之间要有绝缘材料隔离。
否则，此线材就不能使用了。
如上图个标示阴影的小圈圈，就是绝缘截面。
绝缘材料主要是塑料类，PP（聚丙烯），SR-PVC（乙烯聚合物的氯化物），PE（聚乙烯）,FEP（聚全氟乙烯），PFA（可熔性聚四氟乙烯）,ETFE（乙烯--四氟乙烯共聚物），ECTFE（三氟氯乙烯），PVDF（聚偏二氟乙烯）TPU（）
等等。
这些绝缘材料的选择与客户要求，材料价格有关。
3.3包带这是应客户要求而设的一道工序。
材料主要是铝箔麦拉带,PT油纸带等。
一般而言，包带有防止芯线松散、遮蔽外界信号的作用。
包带方式有斜包、卷包、纵包等方式。
具体见后面详述。
3.4外被作为产品外观而倍受客户的重视。
图中半椭圆形外被是一个典型例子。
外被材料也较多不同的材料依不同的比例组成不同的配方，可以让你眼花缭乱。
其中TFL，PVC是经常用到的。
目前，我们厂将外被的外表面分为如下二种特征：
亮面、半亮雾、光泽依次降低。
其中TFL全为亮面。
4电力电缆——一般为高压传电线。
5被覆线——一般为低压传电线。
电线电缆大致可以分为上述五大类。
但依据具体的材料、形状、构造、用途的不同又可以分为74类。
例如圆线、纸卷线、市内纸绝缘通讯电缆、警报用电线等等，详见有关资料。
二、电线电缆的制作过程简介
缠绕
印字
色带
集合
印字
裁条
炼铜→伸铜→伸线→绞线→绝缘→
成缆→
→
→
编织→
成卷
编织
外被
填充
地线
轴装
1.炼铜
目前工业应用阴极电解铜法炼铜。
2.伸铜,伸线有三种方法：
三个阶段：
粗伸（8.0>
2.6mm）,中伸（3.2/2.6>
1.2/1.0mm），细伸（1.2/1.0>
0.07/0.05mm）
3.0镀锡退火：
电线电缆导体两端镀锡目的。
3.1避免与O2接触，发生氧化。
3.2焊接方便，易于操作。
镀锡的两种方法：
3.2.1.热镀。
使用导体铜表面干净，无油渍。
3.2.1.电镀锡，导体电镀锡后表面光滑，品质好，表面薄。
4.绞线，绝缘，缠绕（编织），外被（印字）,集合（包带、填充、地线），编织，外被，裁条（成卷、轴装）不过，并非所有线材都必须有上面过程，有的线材制作过程简单得多。
二、电线电缆的设计
一、导体
（一）.导体线径、股数、面积与电阻之关系
1.导体的概念
能够导电的物体称之为导体。
相反，不能导电的物体称之为绝缘体。
在大自然中，铜的导电能力较强，电阻（Restistance）低。
实际上，我们经常用到的是合金导体。
例如，
镍、铬、铜线，又称之为电阻线，能产生大量的热。
由于各金属成分不一样，则电阻大小也不一样。
镀锡铜和镀镍铜是经常用到的，镀锡铜导电性能好，价格比镀镍铜低。
但是相对锡而言更易氧化。
镀镍铜它更比镀锡铜耐腐蚀，但成本高。
因此，我们通常选用镀锡铜线或镀锡绞线。
我们应该还记得下面这个公式：
L
R=P
A
R为电阻；
P为导电率；
L为线长；
A为截面积；
在工厂非常容易看到如此规格1332
20AWG（19/0.19TS）导体线材。
我们来分析一下
1332
20AWG
（19
/
0.19
TS）
A
B
C
D
E
A…1332表示型号（AWG美国线规）数,20AWG其中一种.
B…19表示此导体由19股细铜丝组成.
C…“/”表示19股细铜丝是绞合在一起,我们厂所有线材都要绞合除单根之外.
D…表示19股铜丝的每股细铜丝的单根直径是0.19mm。
E…T表示镀锡铜线，S表示铜线为绞合。
2.导体线径
我们用到的线材导体直径一般比较小，从0.05mm到1.291mm。
使用线径小的导体，可以保证线材的柔软度，我们用细铜绞线代替单一粗铜导体也就是这个道理。
由于有线径大小的区分，就有了铜条、铜线、铜丝的不同称呼，他们的线径依次减小。
当然下面的简单公式将的出导体面积：
A=πr2=0.7854d2
（二）导体相关计算
1.绞距（Pitch）、掺入率的概念
绞合有两种方式：
同心绞和束绞。
在了解他们之前，我们先了解一下绞距之概念。
学过工科的同仁清楚螺杆中有螺距的概念，学过理科的同仁清楚波长之概念，绞距与螺距、波长相似，在平面上也是具有相同性质两点之距离。
如下图标
显然，相同长度之导体，绞合之细铜丝要比直放之细铜丝长。
这种就存在掺入率的概念。
用导体之长度乘上一个系数（K），就得到绞线的实际长度。
通过下面图标可以推出一个公式：
P…绞距.
L…绞距范围内芯线实际长度。
D1…
层心径。
L
从而推出：
λ=
-1
;
K=1+λ
K为掺入系数。
1．
导体重量计算公式
这里的重量严格来说区别与我们以前的概念，因为它的单位是KG/KM，而不是单独的KG或G即它是单位长度线材的重量。
W=d2×
6.9822×
n×
k1×
c×
k2×
p×
k3
0.7854×
8.9×
1.03
d┉为单股铜线直径;
N…股数
K1…铜线掺入率;
C…芯数
P…芯线对数
K2…芯线集合掺入数;
K3…对型线缆集合掺入率（芯线无对绞,K3=1）;
上面公式出现了芯线掺入率、芯线对数，这是因为我们设计的线缆的芯线同样具有绞合、绞距等等概念。
3.导体绞合外径的计算
我们设计线缆包括线材外被是用量的计算，这对一个工厂来说是非常重要的。
因此，导体绞合外径的计算就有必要了。
无论是导体还是芯线都存在两种绞合：
同心绞、束绞。
名副其实，同心绞是指以一条或多条铜单线为中心，在其周围各层以左右交互之方向绞合。
每层的单线总数均比其内一层多6条。
束绞是叫所有单线，依同一方向绞合。
其它还有复合绞等等。
当导体股数（芯线条数）为7、19、37、61、95并胶合时，为同心绞；
其余股数（芯数）为束绞。
导体胶合外径的计算公式如下：
同心绞胶合外径
D=（1+2n）*d
n为导体自内到外的层数；
束绞胶合外径
D=√N×
1.155×
d
D为绞合外径；
N为导体股数。
芯线胶合外径则可参考《电子线材用量设计应用公式标准》。
前面还提到“对型线缆集合掺入率”，所谓对型即导体（芯线）两两绞合在一起，之后所有导体（芯线）再一起总绞（也可以不总绞）。
这一般是应用在要求较高电器性能的线材上。
值得一提的是，芯线绞与导体绞是相同原理，但芯线绞我们称之为芯线集合层心径的概念，如下图：
二、绝缘材料与绝缘相关计算
1.塑料材料的两种特性：
1.1热可塑性（THERMO-PLASTIC）；
1.2热固性（THERMO-SETTING）；
2.常用到的绝缘材料
有：
PP（Polyproplene）材料—般较亮，较硬，燃烧平稳，无太多的烟尘，有下滴现象。
价格较低。
SR-RVC（SR-Polyvinylchloride）材料—较暗，较软，燃烧有大量的烟尘。
价格较贵
FEP耐油、耐磨、电气性能好等特点。
PE（PolyEthyleneResin）材料—很亮，很软，较难加工，无下滴现象。
价格较贵。
对塑料材料而言，无论绝缘材料还是线材外被材料都有一些重要的机械特性、化学特性等等。
这可以参考《电线用塑料材料特性表》。
比重在电线电缆设计中也很重要，例如报价。
比重概念中，有一个加权平均比重的概念。
表示入下公式：
n1×
ρ1+n2×
ρ2
ρ平均=
n1+n2
其中：
n1ρ1…为第一种材料的比例、比重；
n2ρ2…为第二种材料的比例、比重。
2.有关绝缘的计算
2.1重量（KG/KM）：
（工厂适用）
W=[πρt（D+t）+K4d2ρ]×
C×
K2×
P×
K3
W=（D2-d2）×
P
式中：
π…圆周率（3.146）,
ρ…比重,
D…导体绞合外径（mm）,
t…绝缘厚度；
K4…押入系数,
d…单线线径;
C芯数；
K2…芯线掺入率；
P…对数；
K3…对型电缆集合掺入率。
2.2重量（KG/KM）：
（业务适用）
W=[D2-Nd2]×
ρ×
K3
D…绝缘外径（mm），N…导体总股数，d…单线径（mm）.0.7854…π/4
2.3绝缘外径（mm）
D=2×
t+d
t…绝缘厚度，d…导体绞合外径（mm）。
二、对绞、集合之绞线眼模之设计与选用
一个例子：
3C×
0.75㎜2+PVC电源线（地线为裸铜）.
0.75㎜2（19/0.23TS）×
2C+19/0.23TS
ID=1.75mm;
>
试问其绞合外径是多少？
选用多大的绞线眼模？
求出总截面积:
A=0.7854×
1.75×
2+0.7854×
1.15×
2
近似求绞合外径:
D=√（A/0.7854）≈3.6mm
但实际上眼模不能达到这个要求（D=3.6mm）
在集合盘上应按如下摆线法：
这样才不容易出现前左图中的极限现象。
因此D什还要加上一个经验值，通常加上0.5。
四、包带、包带材料及相关计算
4.1选用包带之原因
1.使线材成圆柱状（有的芯线不需要总绞，外面只包一层包带）；
2.防止线材松散；
3.遮蔽，使信号不受干扰；
４.在导体与遮蔽线之间起绝缘作用；
4.2包带材料
AL-mylar（ρ=1.872≈1.9）
一般用单面，遮蔽面积小，遮蔽电阻大。
线材包带有两种方式：
Facc-in：
铝箔向内，用在没有线材不再经过编制或缠绕的线材场合，也起遮蔽作用；
Facc-out铝箔相对铜箔而言，铝箔软且便宜，因此使用特别广泛。
2.麦拉带（ρ=1.4）
“海翠尔Hytrel）做成带状后就是麦拉带.具有良好的抗张强力,依次,有防止松散的作用.例如用在电线电缆场合.
3.棉纸带（ρ=0.8）
棉纸带,起圆滑、柔软、绝缘作用。
例如用在鼠标线场合。
此外还有铜箔（ρ=8.89），PE带（ρ=0.93），发泡PP带等等。
4.3.包带机
目前有两种，1.附于绞线机/集合机上，适用于宽包带；
2.专用包带机，适用于较小包带；
4.4.包带方式
包带方式分纵包和横包，横包又分卷包和斜包两种方式，如下图所示：
纵包用在扁平线材和芯线不需要总绞的场合，不要求柔软度；
斜包速度快；
卷包柔软度好。
选择带宽：
卷包时W=3D，斜包时W=4～5D，并可以参考公司采购之包带材料宽度（w为带宽，D为包带前线材外径，又称包带下径）。
包带重叠度取决于线材直径，一般来说，不超过1/4圆弧长。
包带所用的眼模（包带进入束绞机须通过的模具）选用不可过大或过下，一般取包带后的外径（D+0.3）mm。
4.5.包带部分的计算
4.5.1重量（KG/KM）:
（适用卷包或斜包）
W=（N/N-1）×
π×
t×
（D+t1）
式中：
N…重叠度之倒数，π…圆周率（3.146）,ρ…包带材料之比重,t…包带
材料之厚度,D…芯线集合外径,t1…卷包之厚度（mm）
4.5.2.包带外径（mm）：
D=d+4t
d…芯线集合外径（mm），t…包带材料之厚度（mm）。
五、放线轴、卷取轴于卷取长度之关系
5.1.放线轴、卷取轴之概念
如下图标，这种轴在工厂应该看到得较多。
本厂各类成品、半成品线材在生产过程中要收集在线轴或卷取轴上。
例如芯线押出，铜绞，编织，缠绕等等工艺过程。
5.2线轴卷取长度计算公式
L=N×
（d+K2×
φ×
n）×
103M
L…线轴可包装之线缆总长度。
N=K1×
W/φ…线轴内宽可排放之线行数。
（舍去两位小数点）。
K1…横排系数，以0.9计算：
W…线轴内宽（mm）；
φ…线缆直径（mm）
n=H/（K2×
φ）…线轴空间可置放之线层数。
D…线轴筒径；
H=（D-d-2g）/2…线轴有效卷取高度（mm）；
D…线轴直径。
G…卷空尺寸（mm）皆以mm表示。
K2…纵系数，0.95计算
六、缠绕与编织
前面已经提到过缠绕与编织的共同作用是遮蔽，对外界电磁波产生隔离作用；
保证内部信号的不受干扰，同时如果缠绕与编织接地的话，内部信号也不会泄漏，您到工厂押出就可以发现缠绕机上放线轴较小，因此缠绕后的线材都要经过倒轴（线材从一个放线轴转到令一个卷取轴）。
由于加工的要求，缠绕线如果不倒轴，在外被押出引取时会出现松脱，堵在眼模口，引起断线。
6.1.缠绕所需条数（N）：
N=（D1×
π/d）-3={[D1+d×
π]/d}-3
式中:
D1…层心径（mm）,d…缠绕铜线直径（mm）,D1…缠绕下径,3是经验值,保证缠绕后的线材外表美观,否则由于缠绕铜线挨得比较紧密而容易出现交错现象,导致押出的线材外表面出现疙瘩,起伏不平.
6.1.2.重量（KG/KM）：
W=d2×
N×
K5
式中:
d…单线直径;
N…缠绕所需条数;
K5…缠绕掺入数.
6.1.3.外径（mm）：
D=D1+2d
D1…缠绕下径（mm）;
d…单线径（mm）
6.2.缠绕制程
6.3.编织有关计算
6.3.1编织角（tanθ）
16锭编织机：
tanθ=[2π（D1+2d）p]/C
转为公制：
tanθ=（D1+2d）p×
0.015461
24锭编织机：
tanθ=（D1+2d）p×
0.010307
2…又向交叉编织;
π…圆周率;
D1…编织前外径;
d…单线径;
P…每英寸之目数;
C…编织机之锭数.
从而可求出θ角度：
最好不要大于30°
，否则编網加工时，不易翻转。
6.32添敷系数F
F=（N×
d）/（25.4Sinθ）
N…每锭股数；
P…每英寸之目数；
d…单线径（mm）;
6.33.编织率FOC
FOC=（2F-F2）×
100%
6.3.4.重量（KG/KM）
M/Cosθ
d…单线径（mm）；
6.9822…为（π/4）×
铜比重8.89之常数；
M…编织总条数N×
C（每锭股数×
锭数）.
6.3.5.编织外径（mm）：
D=D1+5d
D1…编织前外径（mm）；
5…系数；
6.4.编织制程
通常在设计卡等等中会看到编织的构成方式这种表示方法：
16
5
/
0.1
D
说明:
A表示锭数,表示16锭编织机;
B表示间隔符号;
C表示股数;
D表示编织铜线的单线径.
股数目数不可以任意变得过大或过小,但是可以变化.增加目数,减少条数,则编织的速度相应降低.
七、外被及相关计算
7.1.前面讲到绝缘材料时，已谈到塑料的一些性质，这里不再重复，常用的外被材料有：
PU材料：
弹性好，耐磨，价格比PVC贵，较硬，火烧有刺激性味。
FEP：
材料：
耐热、耐寒、耐候、耐药、耐溶剂、绝缘怀能及高频性能优异、并具自润滑性，低磨擦系数等特点。
PVC材料：
色泽较暗，弹性比PU材料要差，火烧有臭味：
同样，外被材料各项物理性能与化学性能请查阅《电线用塑料材料表》。
7.2.外被押出：
本厂外被押出方式一般有：
充实押出…即芯线直接经外被押出成型，不经过包带、编织之类的加工。
如我们生产的电源线。
管状押出…有专用的押出模具，押出的外被形状成圆管状，如我们电脑上用的网络线，
管状押出保证外被押出后的光滑与正圆度。
编织押出…实际上是半空管押出，半成品线材在编织之后再经过外被押出。
如下图示三种押出线材截面图：
空管押出
编织押出
充实押出
7.3.外被部分计算
7.3.1充实押出：
2芯充实押出：
W=[（D2-2d2）0.7854]×
ρ
3芯充实押出：
W=[（D2-3d2）0.7854-0.0403d2]×
4芯充实押出：
W=[（D2-4d2）0.7854-0.214d2]×
5芯充实押出：
W=[（D2-5d2）0.78540.542d2]×
6芯充实押出：
W=πρt
（D1+t）+K4d2ρ
外被押出由于同样存在押入系数
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