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文檔簡介

1、電線電纜設計原理與技巧Prepared By : Song Lin14 March , 2005電線電纜設計原理與技巧電源線一般依UL,IEC,JIS,GB等相關標準設計。(如:SVT、SJT、H05VV-F,H03VVH2-F、VCTF、RVV等)電腦周邊設備用線一般依UL ,CSA等相關標準設計。(如UL 1061、UL 2464、UL 2725等)特殊結構及特性標準。(如:USB 2.0,Serial ATA,IEEE 1284,IEEE1394,DVI ,HDMI等)(各電線標準一般會規定導體尺寸,絕緣材質、厚度,外被材質、厚度,線材形狀等參數。)通訊電纜一般采用銅材質作為導體,用以傳

2、輸電流或電磁信號。常用銅導體可分為裸銅,鍍銅,銅包鋼,銅合金,銅箔絲等。裸銅-導體電阻小,易氧化鍍銅-抗氧化性增強鍍錫銅-抗氧化性增強,便于后續焊接鍍銀銅-導電性強,價格高,多用于射頻電纜及氟塑料高溫線銅包鋼-強度高,常用于架空電纜銅合金-強度高(銅中加入少量其它金屬)銅箔絲-抗彎折能力強,柔軟度高(將銅壓成薄片后包裹在彈性纖維上)電線電纜設計原理與技巧-導體篇電線電纜設計原理與技巧-導體篇導體大小(Size): 導體大小通常用AWG(American Wire Gauge)表示。 AWG數是根據導體截面積(Cross-sectional Area)來定義的,AWG數越大,導體截面積越小,反之

3、亦然。 導體截面積常用mm2或Cmil表示。導體截面積的計算:S(mm2)=N*(d/2)2S(Cmil)=N*(d*39.37)2N-導體條數 d-單條導體直徑 -圓周率(3.14159)電線電纜設計原理與技巧-導體篇(續)常用導體AWG數與截面積對應表:電線電纜設計原理與技巧-導體篇導體絞合(Strand): 為提高導體強度,通常采取將多條銅 線絞合的方式。 絞距( Length of Lay) :在絞線軸線方向一個完整螺旋線之間的距離。 絞合銅線中單根銅線條數和直徑一般不作規定,滿足截面積要求即可。(某些有特殊規定的電源線除外,如VDE等)電線電纜設計原理與技巧-導體篇(續)單束束絞絞合

4、銅導體最大絞距:(束絞:所有導體都依同一方向絞合)絞向:單線從下至上的方向向左 稱為左向,反之稱為右向。電線電纜設計原理與技巧-導體篇(續)導體絞距的測量及絞合直徑的計算: 導體絞距的測量:將絞合導體中的某條導體從一點開始按與絞向相反方向退扭10圈后到達另一點,兩點間的距離除以10即為絞距值。 絞合直徑:D=N*1.155*d N-導體條數 d-單條導體直徑電線電纜設計原理與技巧-導體篇增強導體強度的方法: 減小導體絞距 導體絞合時加黃旦絲或尼龍絲填充 (如:為了增強線材的彎曲測試性能,可從上述兩方面進行改善)電線電纜設計原理與技巧-絕緣篇絕緣(Insulation): 常用絕緣材質有PVC(

5、PolyVinyl Chloride ,聚氯乙烯)、SR-PVC(Semi-rigid PVC,半硬質PVC)、PP (Polypropylene,聚丙烯)、PE(Polyethylene,聚乙烯)、Foam-PE、Foam-PE+Skin等。 絕緣材質一般依線材電氣特性及相應安規標準確定。電線電纜設計原理與技巧-絕緣篇絕緣厚度(Thickness of Insulation): 一般電線電纜標準會規定絕緣最小平均厚度(Min Average Thickness)和任意點最小厚度(Min Thickness at Any Point)。(如:UL 1061規定絕緣材質為SR-PVC,最小平均厚

6、度為9Mil(0.23mm)、任意點最小厚度為7 Mil(0.18mm)) - 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm電線電纜設計原理與技巧-絕緣篇絕緣外徑(Diameter of Insulation): 絕緣外徑D2=導體絞合外徑D+絕緣平均厚度t1*2 如UL 1061 28AWG電子線(Hook-up Wire): 導體絞合外徑D=N*1.155*d =7*1.155*0.127 =0.388mm 絕緣外徑D2 =絞合外徑D+絕緣平均厚度t*2 =0.388+0.23*2 =0.85mm電線電纜設計原理與技巧-集合篇集合時絞線方向一般不作規定(多為S向)。集合絞距設定為集合完

7、成外徑的20-30倍。集合時,各芯線應按一定規律排列,使集合后外觀圓整。若集合時外觀不圓整,允許加適量填充物填充,以保證線材圓整。為了防止外被與芯線粘連,可在兩者之間添加隔離物,即在集合時增加包帶。電線電纜設計原理與技巧-集合篇包帶(Wrapped Tape): 棉紙-抗張強度及伸長較差,價格便宜 透明麥拉-抗張強度及伸長較好,無屏蔽效果 麥拉鋁箔-抗張強度及伸長較好,有屏蔽效果,但絕緣效果不及展翅鋁箔 展翅鋁箔-抗張強度及伸長較好,有屏蔽效果,絕緣效果好,價格高電線電纜設計原理與技巧-集合篇(續)包帶(Wrapped Tape): 包帶厚度用m(1 m=0.001mm)表示。 常用棉紙厚40

8、 m、麥拉鋁箔厚20m 透明麥拉厚30m、展翅鋁箔厚43m 包帶寬度依集合外徑和重疊率而定。 包帶寬度=集合外徑* *(1+重疊率) 如:UL 2464 26AWG*7C鋁箔寬度為:D=(1.0*3)* *(1+25%)12mm(通常重疊率要求為25%,*(1+25%)4,所以一般將絞合外徑*4即為包帶寬度)電線電纜設計原理與技巧-集合篇集合外徑的計算: 若集合芯線有兩種或以上不同外徑,集合外徑可用幾何圖形模擬算出。 若集合芯線為相同外徑,集合外徑可用如下公式算出: 集合外徑D3=芯線絕緣外徑D2*絞合系數 如:UL 2464 26AWG*7C集合外徑為: 集合外徑D3=芯線絕緣外徑D2*絞合

9、系數 =1.0*3 =3mm電線電纜設計原理與技巧-集合篇多芯線集合排列規則及絞合系數表:電線電纜設計原理與技巧-屏蔽篇屏蔽就是為了減弱電磁場的干擾,利用金屬層將主串回路和被串回路隔開 。依要求抗干擾的強弱,可采用單屏蔽和雙屏蔽。 單屏蔽一般采用包鋁箔屏蔽 雙屏蔽一般采用包鋁箔后再加編織(或纏繞)屏蔽。電線電纜設計原理與技巧-屏蔽篇編織屏蔽( Braid Shield ): 編織屏蔽可消除各個方向上的干擾, 屏蔽效果高,結構穩定, 外觀圓整 屏蔽效果與編織率有關。 編織率與編織錠數、每錠股數、編織線直徑、編織目數及編織內線徑有關。 編織率的計算(為編織角): Tg=2* *(D+2d)*P/(

10、25.4*C) F=(N*P*d)/(25.4*Sin) =(2F-F2)*100%D-編織內線徑 d-編織線直徑P-目數 C-錠數 N-每錠股數電線電纜設計原理與技巧-屏蔽篇(續)編織屏蔽( Braid Shield ):如:編織內線徑為1.6mm,編織16/5/0.10,7.99目,求編織率。 Tg=2 *3.14159*(1.6+2*0.1)*7.99/(25.4*16) =0.22234547 Sin= Tg/ (Tg2+1) = 0.2170536 F= (5*7.99*0.1)/(25.4*0.2170536)=0.724629 =(2* 0.724629 0.724629 2)*

11、100% =92.41% (目數為1 Inch(25.4mm)內編織菱形的個數)電線電纜設計原理與技巧-屏蔽篇纏繞屏蔽(Spiral Shield): 纏繞銅線條數的計算: N=(D+d)* /d 以上N為屏蔽率為100%時的銅線條數。 屏蔽率=(實際纏繞銅線條數)/N*100% 如:纏繞內線徑為2.0mm,纏繞63/0.10,求屏蔽率。 N=(2.0+0.1)* 3.14159/0.1 =65 =(63/65)*100%=97% D-纏繞內線徑 d-纏繞線直徑電線電纜設計原理與技巧-外被篇外被(Jacket): 常用外被材質有PVC(PolyVinyl Chloride)、PU(Polyur

12、ethane)、TPE(Thermo Plastic Elastomer)、TPR( Thermo Plastic Robber)等。 外被材質一般依安規標準或客戶要求而確定。電線電纜設計原理與技巧-外被篇外被厚度(Thickness of Jacket): 一般電線電纜標準會規定外被最小平均厚度(Min Average Thickness)和任意點最小厚度(Min Thickness at Any Point)。 除此規定外,外被厚度的確定還應考慮實際生產能力。(如:UL 2725規定外被最小平均厚度為9Mil(0.23mm)、任意點最小厚度為7 Mil(0.18mm),但實際生產時一般會超

13、過此標準。) - 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm電線電纜設計原理與技巧-外被篇外徑(Diameter of Jacket): 完成外徑D4=集合外徑D3+包帶層厚度t2+屏蔽層厚度t3+外被平均厚度t4*2 如:UL 2464 26AWG*7C+AL+D+B(16/6/0.10T)線材完成外徑: 完成外徑D4=集合外徑D3+包帶層厚度t2+屏蔽層厚度t3+外被平均厚度t4*2 =1.0*3+0.25*4+0.10*4+0.76*2 5.1mm -包帶層厚度=包帶厚度*4 -屏蔽層厚度=編織銅線直徑*4(或 纏繞銅線直徑*2)電線電纜設計原理與技巧-印字篇印字(Marking): AWM 1533 E201479 800C 30V 26AWG VW-1 CSA TYPE LL114039 AWM A/B I/II 800C 30V 26AWG F

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