电缆结构计算
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电缆结构设计与物料用量计算电缆结构设计是把线材各组成部分参数书面化.在设计过程中,主要是根据线材的有关标准,结合本厂的生产能力,尽量满足客户要求.并把结果以书面形式表达出来,为生产提供依据. 物料用量计算是根据设计线材时选用的材料及结构参数,计算出各种材料的用量,为会计部计算成本及仓储发料提供依据.导体部分有关设计与计算:导体在结构上有实心及绞线两种,而其成份方面有纯金属.合金.镀层及漆包线等.在设计过程中,对于不同的线材选用这些导体材料时,基于下面几个方面:1.线材的使用场所及后序加工方式.2.导体材料的性能:导电率,耐热性.抗张强度.加工性.弹性系数等.1.导体绞合节距设计:绞线中绞合节距大小一般根据绞合导体线规选取(主要针对UL电子线系列, 电源线,UL444系列,CSA TR-4系列对导体的节距有要求,需根据标准设计),有时为了改善某种性能可选其它的节距.如通信线材为了降衰减选用小节距,为了提供好的弯曲性能选用较小的节距.下面的节距表选择表是针对UL电子线.美制线规对应截面积及绞线节距美制线规标称截面积最小截面积节距30 0.0507 0.0497 6~828 0.0804 0.0790 9~1126 0.1280 0.1260 11~1324 0.2050 0.1990 14~1622 0.3240 0.3140 16~1920 0.5190 0.5090 21~2418 0.8230 0.8070 27~3216 1.3100 1.2700 32~3814 2.0800 2.0200 39~472.多根绞合导体绞合外径计算:导体绞合采用束绞方式进行,绞合外径采用下面两种方法计算:方法1:方法2:d----单根导体的直径D---绞合后绞合导体外径N---导体根数上述两种方法中,方法2比较适合束绞方式导体绞合外径计算:3.导体用量计算:1.单根导体2.绞合导体d----单根导体直径ρ—导体密度N---导体绞合根数λ---导体绞入系数注:用量计算为单芯时导体用量,当多芯时须考虑芯线绞合时的绞入系数.4.导体防氧化.为防止导体氧化, 可在导体绞合时, 加BAT或DOP油(如电源线,透明线)。
前言为了搞好我公司的成本核算、定额基础工作,使公司电线电缆结构重量计算具有准确性、统一性,特编订本文件。
凡在进行电线电缆结构重量计算时必须按本文件规定执行。
计算时,结构重量的所有计算值应修约到小数点后一位有效数字。
电线电缆结构重量常用计算方法1 主题内容与适用范围规定了电线电缆结构重量的常用计算方法。
本计算方法适用于本公司电力电缆、控制电缆、计算机电线电缆的结构重量计算。
2 参考资料 电线电缆手册。
3 导电线芯3.1 单根导电线芯 3.1.1 圆单线的重量L d W ⨯=ρπ24kg/km式中:d —圆单线直径, mm ;ρ—材料密度, g/cm 3。
L —长度 , km3.1.2 镀锡圆铜单线重量L 42⨯=ρπd W kg/km式中:d —镀锡铜线外径,mm ;ρ—铜密度, g/cm 3。
L —长度 , km3.1.3 锡层重量W =W 铜× k × L kg/km 式中:W 铜—镀锡铜单线重量 kg/km ; k —镀锡重量系数,见表1所示。
L —长度 ,km3.2.1 普通绞线重量(非紧压含R 系列导体)ρπm Zk d W 24=kg/km式中:d —单线直径,mm ;Z —单线总根数;k m —绞线的平均绞入系数; ρ—材料密度,g/cm 3;k m 取值:硬导体非紧压时取1.015,紧压导体用工艺规定截面中间值*密度 普通软导体(R )系列束丝取1.02,束丝带复绞时取1.023 特殊软导体(绞合节径比小),其束丝系数,复绞系数按照上表选取。
3.3 紧压线芯重量W =ρ·S式中:W ---导体重量 kg/kmρ---导体材料密度 铜取8.89 g/cm3;铝取2.7 g/cm3 S ---导体截面 取工艺控制截面的平均值 mm 23.4 多芯电缆导体重量W =W 单·N ·k式中:W 单—单芯电缆导体重量,kg/km ,参考3.1,3.2,3.3求得; N —电缆芯数;k —成缆绞入系数,见下表3注:a - c -对于单组计算机电缆只需取1.012或1.019c -对于8组及以下电缆成缆系数取1.024(硬结构)或1.038(软结构) 对于10组及以上电缆成缆系数取1.02(硬结构)或1.03(软结构) 4 绝缘层挤包型绝缘层厚度按1.05倍的绝缘标称厚度进行计算。
电线电缆常用的计算公式 2010年11月29日08:37 生意社生意社11月29日讯1、导体的截面1)单根导体S = πd2/4 (mm2)2)正规绞合导体S = (πd2/4)* n * k1其中d——导体外径(mm)n——绞线根数k1——绞入系数π——圆周率,2、导体的重量W = S * ρ* L其中W——导体重量(kg)ρ——材料密度,铜,铝L——导体的长度(km)3、绝缘外径D = d + 2*t (mm)其中D——绝缘外径 (mm)d——导体外径 (mm)t——绝缘厚度 (mm)4、绝缘层截面积S1 = (D2–d2)*π/4或S1= π*(d+t)* t5、绝缘层的重量W1 = S1* ρ* L其中W1——重量(kg)ρ——材料密度,PVC为~,XLPE为L——线芯的长度(km)护套的外径、截面积、重量与绝缘层计算方法相同。
截~ = (D2 -D2k1——6、绞合外径以下介绍的是正规绞合结构的绞合外径计算方法:正规绞合一般外层的根数比内层多6根。
1+6的结构:D0 = 3 * d2+8的结构:D0 = 4 * d3+9的结构:D0 = * d4+10的结构:D0 = * d5+11的结构:D0 = * d如果外面还有一层或多层,则D = D0 + 2 * n * d其中n——绞合层数一、电线电缆材料用量铜的重量习惯的不用换算的计算方法:截面积*=kg/km如120平方毫米计算:120*=km1、导体用量:(Kg/Km)=d^2 * * G * N * K1 * K2 * C /d=铜线径G=铜比重N=条数K1=铜线绞入率K2=芯线绞入率C=绝缘芯线根数2、绝缘用量:(Kg/Km)=(D^2 - d^2)* * G * C * K2D=绝缘外径d=导体外径G=绝缘比重K2=芯线绞入率C=绝缘芯线根数3、外被用量:(Kg/Km)= ( D1^2 - D^2 ) * * GD1=完成外径D=上过程外径G=绝缘比重4、包带用量:(Kg/Km)= D^2 * * t * G * ZD=上过程外径t=包带厚度G=包带比重Z=重叠率(1/4Lap =5、缠绕用量:(Kg/Km)= d^2 * * G * N * Zd=铜线径N=条数G=比重Z=绞入率6、编织用量:(Kg/Km)= d^2 * * T * N * G / cosθθ = atan( 2 * * ( D + d * 2 )) * 目数/ / Td=编织铜线径T=锭数N=每锭条数G=铜比重比重:铜;银;铝;锌;镍;锡;钢;铅;铝箔麦拉;纸;麦拉;;;PEF(发泡);;Teflon(FEP);;;棉布带;PP绳;棉纱线二、导体之外材料计算公式1.护套厚度:挤前外径×+1(符合电力电缆,单芯电缆护套的标称厚度应不小于1.4mm,多芯电缆的标称厚度应不小于1.8mm)2.在线测量护套厚度:护套厚度=(挤护套后的周长—挤护套前的周长)/2π或护套厚度=(挤护套后的周长—挤护套前的周长)×3.绝缘厚度最薄点:标称值×90%4.单芯护套最薄点:标称值×85%5.多芯护套最薄点:标称值×80%6.钢丝铠装:根数={π×(内护套外径+钢丝直径)}÷(钢丝直径×λ)重量=π×钢丝直径²×ρ×L×根数×λ7.绝缘及护套的重量=π×(挤前外径+厚度)×厚度×L×ρ8.钢带的重量={π×(绕包前的外径+2×厚度-1) ×2×厚度×ρ×L}/(1+K)9.包带的重量={π×(绕包前的外径+层数×厚度)×层数×厚度×ρ×L}/(1±K)其中:K为重叠率或间隙率,如为重叠,则是1-K;如为间隙,则是1+K ρ为材料比重;L为电缆长度;λ绞入系数电线重量计算公式及每百米电线标准重量一览;如何计算电线平方数2009-07-09 10:14电线重量=导体重量+绝缘重量导体重量=导体比重×截面积(其中铜导体比重为8.9g/cm3,铝为2.7g/cm3,截面积一般取标称截面如、、4、6.....等绝缘层重量=×(挤包前外径绝缘厚度)×绝缘厚度×绝缘料比重(其中PVC绝缘料比重为1.5g/cm3 PE绝缘料比重为0.932g/cm3 )以上公式算出的重量单位均为:千克/千米二、什么是电线平方数如何计算电缆平方数?几平方是国家标准规定的的一个标称值,几平方是用户根据电线电缆的负荷来选择电线电缆。
12×15m电缆沟结构计算电缆沟计算书设计条件:1、沟宽B=1.2m2、沟高H=1.5m3、顶板搁置长度0.25m4、覆土厚度=1m5、沟墙厚度=0.63m6、顶板厚度=0.2m7、底板厚度=0.2m材料参数:砖采用粉煤灰蒸压砖,砂浆等级M10,对应抗弯拉强度f tm=0.12Mpa 覆土重度按18KN/m3内摩擦角30度车辆荷载:城-A荷载:顶板土重=18*1.2*1.27=27.43KN/m2顶板重=25*0.2*1.2=6KN/m2墙体重=19*0.63*2*1.2=28.73KN/m堆积荷载=10*1.4=14KN/m2土侧压力及堆积荷载侧压力:上端=(18*1.2*1.27)/3=9.15KN/m下端=(18*2.7*1.27)/3=20.57KN/m车辆荷载:按照城-A标准,车辆传递到盖板顶的竖向压力=35.13KN/m2,分布面积为1.65×6.9m2根据JTGD30-2004公路路基设计规范车辆荷载换算土层厚度=20/18=1.11m。
沟墙计算工况:考虑土侧压力、车辆荷载、盖板对沟墙的有力作用土压力及等代车辆荷载作用:上端q1=18*(1+0.2+1.11)*1.27/3=17.60KN/m 下端 q2=18*(1+0.2+1.11+1.5)*1.27/3=29.03KN/m底端弯矩M1=17.60*1.5^2/8=4.95 KN×mM2=(29.03-17.60)*1.5^2/15=1.72 KN×mM=M1+M2=6.67KN×m盖板对沟墙的有利弯矩M0=0.25*(18*1.2+25*0.2)*1.2*(0.63-0.25)=3.03KN×m弯矩校验:M合=6.67-3.03/2=5.16KN×m砌体W=1*0.63^2/6=0.06615F tm W=120*0.06615=7.94KN*m弯矩满足要求底端水平力R A=5* q1*H/8+2*(q2-q1)*H=5*17.60*1.5/8+2*(29.03-17.60)*1.5/5=23.36KN顶端水平力R B=3*q1*H/8+1*(q2-q1)*h/10=3*17.60*1.5/8+1*(29.03-17.60)*1.5/10=11.61KN剪力校验:f v bz=120*1*0.63*2/3=50.4KNR A、R B均满足要求。
电缆用材料结构计算1导体1.1导体外径的计算1.1.1导体外径的计算方法1.当导体根数为1时,(即n=1):为导体标称直径;2.当导体根数不为1时,(即n≠1):a.导体为正规绞合时,D=d×绞合系数;b.导体为束线时,D束=√(4×n0-1)/3×d*0.96式中:D:单线直径和根数相同时的普通绞线外径;c.导体为复绞线时,D=d×股线绞合系数×总绞合系数d.导体为先束后绞时,D=D束×总绞合系数式中:D:束绞线后导体标称直径;d:导体为正规绞合时,单线标称直径-0.01mm;导体为束线时,单线标称直径;n:导体根数n:束线根数3.计算结果保留两位小数;1.1.2导体绞合节距当标准规定了绞合节距时,按标准要求确定绞合节距;当无相应的标准规定时,按以下原则计算绞合节距:1.节距上限的计算规则见表1表1束、绞线节距的计算导体种类一次绞、束线芯节距范围绞线股线节距范围内层节距范围外层节距范围1----223d~25d23d~25d(中心层)28d~30d23d~25d523d~25d28d~30d23d~25d16d~18d623d~25d28d~30d23d~25d16d~18d 注:表中d为导体标称直径。
2.计算结果按四舍五入的原则保留到整数位。
1.4导体用量的计算1.W=π/4×d2×材料比重×导体根数n×导体绞入率×成缆绞入率×芯数N注:a d为单根导体的标称直径;b当导体为A类时,导体根数n=1、导体绞入率=1.00c当导体为束、绞线时,导体绞入率=1.01d当导体为复绞线时,导体绞入率=1.022.计算结果按四舍五入的原则保留一位小数1.5特殊结构导体1.5.1不等线径绞合导体,分层按各层计算。
1.5.2缠绕导体及异型体按具体情况计算。
1.5.3有特殊单线直径要求的按要求计算。
电线电缆计算公式表一、电线电缆的基本结构与参数。
1. 导体(铜或铝)- 圆形导体截面积计算公式:S = π r^2(其中S为截面积,r为导体半径)。
对于单根圆形导体,如果已知直径d,则S=frac{π d^2}{4}。
- 例如,一根铜导体的直径为2mm,则其截面积S=frac{π×(2)^2}{4}=πmm^2≈ 3.14mm^2。
2. 绝缘层。
- 绝缘层厚度的计算通常根据电缆的额定电压等因素确定。
对于低压电缆(如额定电压0.6/1kV),绝缘层厚度有相应的标准规定值。
例如,在一些情况下,1kV电缆的绝缘层厚度可能为0.7mm左右(具体按标准执行)。
3. 护套层。
- 护套层厚度也依据电缆类型、使用环境等确定。
一般来说,护套层厚度h的计算要考虑电缆的外径D、电缆的防护要求等。
例如,对于普通的电力电缆,护套层厚度可能在1 - 2mm之间,具体数值需参照相关电缆制造标准。
二、电线电缆的电气性能计算。
1. 电阻计算。
- 对于导体电阻,根据公式R=ρ(l)/(S)(其中R为电阻,ρ为导体材料的电阻率,l为导体长度,S为导体截面积)。
- 铜在20^∘C时的电阻率ρ = 0.0175 Ω· mm^2/m,铝在20^∘C时的电阻率ρ = 0.0283 Ω· mm^2/m。
- 例如,一根长度l = 100m,截面积S = 4mm^2的铜导线,其电阻R =0.0175×(100)/(4)= 0.4375 Ω。
2. 电容计算(针对电缆电容)- 对于单芯电缆的电容计算公式为C=(2πε)/(ln(frac{D){d})}(其中C为电容,ε为绝缘材料的介电常数,D为绝缘层外径,d为导体外径)。
- 例如,若绝缘材料介电常数ε = 2.5,导体外径d = 5mm,绝缘层外径D = 10mm,则C=(2π×2.5)/(ln(frac{10){5})}≈ 23.3 pF/m。
3. 电感计算(针对电缆电感)- 对于单芯电缆的电感计算公式为L = (μ)/(2π)ln((D)/(d))(其中L为电感,μ为磁导率,D为回路外径,d为导体外径)。
电缆隧道结构计算1、隧道基本尺寸:(m)宽高侧板厚顶板厚底板厚隧道顶板埋深地面荷载底板荷载4.002.300.400.400.503.3010.005.002、计算参数:L 1L 2I 1I 24.402.750.010.013、计算系数:m =L2/L1n =I2/I1K=m*nμ=K*K+4*K+30.63 1.000.63 5.894、荷载(堆料荷载或汽车荷载:堆料荷载由计算确定,汽车荷载根据不同等级选用)从上述数据中选取最大值:294.00覆土荷载覆土深度覆土密度覆土荷载汽车荷载(双轴)覆土深度动力系数汽车荷载3.3020.0066.00200.003.301.0012.7366.00荷载分项系数(恒、活)1.20 1.405、地基土性质(密度、内摩擦角)及埋深20.0030.006.50注:岩石摩擦角90度(1)顶板荷载105.2086.00(2)底板荷载116.70100.58(3)侧板荷载(顶部)31.0625.33侧板荷载(底部)56.6646.666、隧道内力计算(1)顶板底板受力弯矩:设计值标准值顶板支座弯矩:KN.m -102.48-82.89底板支座弯矩:KN.m -117.83-102.36顶板中部弯矩:KN.m 152.11125.23底板中部弯矩:KN.m164.58141.05侧板弯矩:KN.m-110.15-92.62电缆隧道结构计算弯矩(弯矩计算把隧道分成两部分,顶板底板受力+四边都受均布力+侧壁受均布力,然后取代数和)隧道所受荷载:(覆土荷载)第 1 页(6)隧道壁裂缝宽度计算:第 2 页第 3 页第 4 页。
电缆结构设计与物料用量计算电缆结构设计是把线材各组成部分参数书面化.在设计过程中,主要是根据线材的有关标准,结合本厂的生产能力,尽量满足客户要求.并把结果以书面形式表达出来,为生产提供依据. 物料用量计算是根据设计线材时选用的材料及结构参数,计算出各种材料的用量,为会计部计算成本及仓储发料提供依据.导体部分有关设计与计算:导体在结构上有实心及绞线两种,而其成份方面有纯金属.合金.镀层及漆包线等.在设计过程中,对于不同的线材选用这些导体材料时,基于下面几个方面:1.线材的使用场所及后序加工方式.2.导体材料的性能:导电率,耐热性.抗张强度.加工性.弹性系数等.1.导体绞合节距设计:绞线中绞合节距大小一般根据绞合导体线规选取(主要针对UL电子线系列, 电源线,UL444系列,CSA TR-4系列对导体的节距有要求,需根据标准设计),有时为了改善某种性能可选其它的节距.如通信线材为了降衰减选用小节距,为了提供好的弯曲性能选用较小的节距.下面的节距表选择表是针对UL电子线.美制线规对应截面积及绞线节距美制线规标称截面积最小截面积节距30 0.0507 0.0497 6~828 0.0804 0.0790 9~1126 0.1280 0.1260 11~1324 0.2050 0.1990 14~1622 0.3240 0.3140 16~1920 0.5190 0.5090 21~2418 0.8230 0.8070 27~3216 1.3100 1.2700 32~3814 2.0800 2.0200 39~472.多根绞合导体绞合外径计算:导体绞合采用束绞方式进行,绞合外径采用下面两种方法计算:方法1:方法2:d----单根导体的直径D---绞合后绞合导体外径N---导体根数上述两种方法中,方法2比较适合束绞方式导体绞合外径计算:3.导体用量计算:1.单根导体2.绞合导体d----单根导体直径ρ—导体密度N---导体绞合根数λ---导体绞入系数注:用量计算为单芯时导体用量,当多芯时须考虑芯线绞合时的绞入系数.4.导体防氧化.为防止导体氧化, 可在导体绞合时, 加BAT或DOP油(如电源线,透明线)。
对称电缆的结构计算对称电缆一般指的是两个平行的同轴电缆,也被称为双绞线或平衡电缆。
其结构相对简单,但是在实践中的应用却非常广泛,尤其是在数据通信、计算机网络和音视频传输等领域。
在进行设计和计算对称电缆结构时需要考虑到许多因素,本文将深入探讨这些因素及其相互关系。
1.结构特征对称电缆结构包括四个部分:导体、绝缘层、屏蔽层和护套层。
导体负责电信号的传输,通常情况下两个导体分别用不同的颜色区分,如红色和黑色、蓝色和白色等。
绝缘层布置在导体之间,可以防止信号干扰和电耗,常用的绝缘材料包括聚乙烯、聚氯乙烯等。
屏蔽层包覆在绝缘层外侧,可以减小外部信号对导体的干扰和影响,提高信号质量。
护套层则是为了保护电缆整体和便于布线等目的。
2.传输特性对称电缆一般是用于传输高频信号的,因此需要具备良好的传输特性才能保证信号质量和通信效率。
以下是对称电缆传输特性中需要考虑的因素:(1)阻抗对称电缆的阻抗是指电缆内部电磁波在传输过程中,与外界的阻抗的匹配程度。
通常情况下,阻抗要求一致,一般采用75Ω或者50Ω,因为这两个值比较标准,可以与其他设备连接,以便于数据的传输。
(2)损耗对称电缆的传输过程中,会因为电阻和介质损耗等因素而产生信号的损耗。
对称电缆损耗主要包括两种:一种为传导损耗,主要是指由于导体电阻而导致的损耗;另外一种为绝缘损耗,主要是指介质对电磁波的吸收和反射而导致的损耗。
在设计对称电缆时,我们一定要针对这两种损耗进行计算并予以减小。
(3)衰减衰减是指电磁波在传输过程中,由于多种因素的影响导致信号幅度的衰减,从而降低了信号的质量。
衰减与频率的平方成正比,因此传输高频信号时需要注意,选择合适的对称电缆来减小衰减。
3.结构计算设计对称电缆结构时需要考虑到一系列的因素和步骤。
(1)绝缘厚度计算绝缘层的厚度决定着电缆的耐压强度和性能,同时也影响整体的尺寸和质量。
绝缘层厚度的计算涉及到介电材料的介电常数、电缆的额定电压和工作电压等因素,可以根据具体的情况采用公式或者表格进行计算。
前言为了搞好我公司的成本核算、定额基础工作,使公司电线电缆结构重量计算具有准确性、统一性,特编订本文件。
凡在进行电线电缆结构重量计算时必须按本文件规定执行。
计算时,结构重量的所有计算值应修约到小数点后一位有效数字。
电线电缆结构重量常用计算方法1主题内容与适用范围规定了电线电缆结构重量的常用计算方法。
本计算方法适用于本公司电力电缆、控制电缆、计算机电线电缆的结构重量计算。
2参考资料电线电缆手册。
3导电线芯3.1单根导电线芯 3.1.1圆单线的重量L d W ⨯=ρπ24kg/km式中:d —圆单线直径,mm ;ρ—材料密度,g/cm 3。
L —长度,km3.1.2镀锡圆铜单线重量L 42⨯=ρπd W kg/km式中:d —镀锡铜线外径,mm ;ρ—铜密度,g/cm 3。
L —长度,km3.1.3锡层重量W =W 铜×k ×Lkg/km式中:W 铜—镀锡铜单线重量kg/km ; k —镀锡重量系数,见表1所示。
L —长度,km3.2.1普通绞线重量(非紧压含R 系列导体)ρm Zk d W 24=kg/km式中:d —单线直径,mm ;Z —单线总根数;k m —绞线的平均绞入系数; ρ—材料密度,g/cm 3;k m 取值:硬导体非紧压时取1.015,紧压导体用工艺规定截面中间值*密度 普通软导体(R )系列束丝取1.02,束丝带复绞时取1.023特殊软导体(绞合节径比小),其束丝系数,复绞系数按照上表选取。
3.3紧压线芯重量W =ρ·S式中:W---导体重量kg/kmρ---导体材料密度铜取8.89 g/cm3;铝取2.7 g/cm3 S---导体截面取工艺控制截面的平均值mm 23.4多芯电缆导体重量W =W 单·N ·k式中:W 单—单芯电缆导体重量,kg/km ,参考3.1,3.2,3.3求得; N —电缆芯数;k —成缆绞入系数,见下表3注:c-对于单组计算机电缆只需取1.012或1.019c-对于8组及以下电缆成缆系数取1.024(硬结构)或1.038(软结构) 对于10组及以上电缆成缆系数取1.02(硬结构)或1.03(软结构) 4绝缘层挤包型绝缘层厚度按1.05倍的绝缘标称厚度进行计算。
一、电线电缆材料用量铜的重量习惯的不用换算的计算方法:截面积=kg/km如120平方毫米计算:120=km1、导体用量:Kg/Km=d^2 G N K1 K2 C /d=铜线径 G=铜比重 N=条数 K1=铜线绞入率 K2=芯线绞入率 C=绝缘芯线根数2、绝缘用量:Kg/Km=D^2 - d^2 G C K2D=绝缘外径 d=导体外径 G=绝缘比重 K2=芯线绞入率 C=绝缘芯线根数3、外被用量:Kg/Km= D1^2 - D^2 GD1=完成外径 D=上过程外径 G=绝缘比重4、包带用量:Kg/Km= D^2 t G ZD=上过程外径 t=包带厚度 G=包带比重 Z=重叠率1/4Lap =5、缠绕用量:Kg/Km= d^2 G N Zd=铜线径 N=条数 G=比重 Z=绞入率6、编织用量:Kg/Km= d^2 T N G / cosθθ = atan 2 D + d 2 目数 / / Td=编织铜线径 T=锭数 N=每锭条数 G=铜比重比重:铜;银;铝;锌;镍;锡;钢;铅;铝箔麦拉;纸;麦拉;;;PEF发泡;;TeflonFEP;;;棉布带;PP绳;棉纱线二、导体之外材料计算公式1.护套厚度:挤前外径×+1符合电力电缆,单芯电缆护套的标称厚度应不小于,多芯电缆的标称厚度应不小于2.在线测量护套厚度:护套厚度=挤护套后的周长—挤护套前的周长/2π或护套厚度=挤护套后的周长—挤护套前的周长×3.绝缘厚度最薄点:标称值×90%4.单芯护套最薄点:标称值×85%5.多芯护套最薄点:标称值×80%6.钢丝铠装:根数={π×内护套外径+钢丝直径}÷钢丝直径×λ重量=π×钢丝直径×ρ×L×根数×λ7.绝缘及护套的重量=π×挤前外径+厚度×厚度×L×ρ8.钢带的重量={π×绕包前的外径+2×厚度-1 ×2×厚度×ρ×L}/1+K9.包带的重量={π×绕包前的外径+层数×厚度×层数×厚度×ρ×L}/1±K其中:K为重叠率或间隙率,如为重叠,则是1-K;如为间隙,则是1+Kρ为材料比重;L为电缆长度;λ绞入系数塑料和导体塑料电现电缆要适应各种不同需要,就应具有广泛的优异而稳定的使用性能;塑料电线电缆的使用性能和寿命,决定于产品结构的先进性、塑料选用的合理性以及工艺的完善性;从塑料电现电缆技术的发展来看,合理而正确的使用材料是关键的因素;为了制造性能优异而稳定的塑料电线电缆,在导电线芯和半成品缆芯满足规定的技术要求的前提下,主要是对绝缘和护套用塑料提出了较高的要求;绝缘塑料的基本要求是具有优异的电绝缘性能,同时根据产品用途和使用条件分别提出对机械性能、耐高温性、物理-化学性能及工艺性能的要求;对护套塑料的基本要求是耐受各种环境因素作用的老化性能,在满足这个条件下分别提出一些特殊要求和辅助要求;第一节塑料塑料是高分子合成材料中凡是性能上具有可塑性变化的材料的总称;塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类,电线电缆制造中所用的塑料都是热塑性塑料;电线电缆常用的热塑性塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、泡沫聚乙烯、氟塑料、聚酰胺、聚丙烯和聚酯塑料等;塑料是以合成树脂为基本成份,再添加各种配合剂,经捏合、切粒等工艺而塑制成一定形状的材料;为了满足加工、贮存和使用的要求,合成树脂内一般都要添加各种配合剂,根据添加配合剂所起的作用不同,塑料的添加剂大致有以下几种:防老剂它包括抗氧剂、稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等,这几种材料在塑料中所起的作用不同但又相互联系,同一种材料可起几种作用,所以统称为防老剂;;增塑剂;交联剂;润滑剂;填充剂;着色剂;发泡剂;防霉剂;驱避剂;阻燃剂;耐电压稳定剂;抑烟剂等;各种塑料既具有塑料共有的特性,又具有各不相同的各自独具的某些特性;各种塑料共有的特性有:比重小、机械性能较高、电绝缘性能优异并且化学稳定性好、耐水、耐油、加工成型方便,原料来源丰富;为了适应日益增长的电线电缆技术发展的需要,塑料将不断改进配方和性能,提高其耐热性和电压等级,提高材料的耐寒、耐大气老化性能、耐火阻燃性能,延长电线电缆使用寿命,同时,还将不断开发新型塑料并合理用于电线电缆上;一、塑料基本性能的含义1.体积电阻系数塑料在电场的作用下有泄漏电流通过,泄漏电流通过塑料时的阻力称为体积电阻;电流通过每1cm3塑料的电阻即为体积电阻系数ρv,单位为欧姆米,单位符号为Ω.m;体积电阻系数越高,绝缘性能越好;2.击穿场强当塑料上施加的电压达到某一极限时,塑料丧失绝缘性能被击穿,击穿瞬间所施加的电压值称为塑料的击穿电压,击穿电压与塑料厚度之比称为击穿场强E单位符号为kV/mm;3.介电常数它是表示塑料极性大小的指标;介电常数ε越小,塑料在电场作用下的极化强度越小,其介质损耗也越小;4.介质损耗角正切在交变电场作用下,塑料中所消耗的级量称为介质损耗;它常以介质损耗角的正切值tgδ来表示;介质损耗角正切tgδ越小,说明介质损耗也越小,塑料的电绝缘性能越好;在高频、高压下使用时,要求塑料的tgδ值不大于千分之几或万分之几;低压和一般的绝缘时,塑料的tgδ值则不大于百分之几;5.耐电晕性在高电压情况下,由于绝缘表面放电而引起电晕,当其袭击绝缘体时,因离子撞击、电子袭击、臭氧袭击和局部热的作用,导致高聚物裂解,使其电绝缘性能和物理机械性能产生恶化;塑料抵抗电晕作用而保持其使用性能的能力,称为耐电晕性;6.抗拉强度和延伸率在材料拉力试验机上对塑料试样施加静态拉伸载荷并以一定速度拉伸直至试样断裂;此时试样单位截面上所承受的拉力称为该塑料的抗拉强度;试样拉断时长度增加的百分比称为该塑料的延伸率;7. 密度在一定温度下通常指20oC,单位体积塑料试样的质量,称为塑料的密度;8. 耐热变形性塑料在受热条件下,仍能保持良好的物理机械性能的最高温度,即为该塑料的耐热变形性能;通常以塑料在等速升温时,在一定负荷下使其变形达到规定值时的温度来表示;9.熔融指数在一定温度荷压力下,熔融树脂在10分钟内从一定孔穴中被压出的克数,称为熔融指数,以MI表示,单位为g/min;10.耐寒性在低温下,塑料仍能保持一定的物理机械性能的能力,称为塑料的耐寒性;它常用以下的耐寒温度来表示;1低温脆化温度:即为塑料在低温下,受特定的冲击负荷时,50%的试样出现损坏时的温度;2低温对折温度:即为塑料试样在弯折180o时出现将要破裂而未破裂时的温度;3低温冲击压缩温度:即为塑料试样在低温下,以一定能量和速度的冲锤对其进行冲击压缩,使之破裂率达50%时的温度;11.耐燃性能耐燃性能是指塑料抵抗火焰燃烧的能力;通常塑料接触火焰后均会燃烧,移去火焰后,延燃情况随塑料品种不同而不同,因此耐燃性能亦有差别;12.耐热老化性能塑料在加工和使用过程中,由于变热导致塑料性能变劣,这种现象称为热老化;塑料抵抗热老化的能力称为耐热老化性;采用在高温下,进行加速热老化试验,测定塑料性能机械性能或电气性能在老化后的保留率,来衡量塑料的耐热老化性;13.耐气候性塑料在大气条件下使用,受日晒、雨淋、风吹、大气污染等严酷的自然条件作用,塑料性能变劣称为大气老化;塑料抵抗大气老化的能力称塑料的耐气候性;14.耐油性能及耐溶剂性能塑料与矿物油或各类溶剂接触时,抵御油或溶剂的能力称为塑料的耐油性能或耐溶剂性能;可用试样浸入油或溶剂中,在一定温度下经一定时间后,测定其吸油或溶剂的吸收率、体积变化率或抗拉强度、延伸率的保留率来衡量;15.耐水性及耐湿性塑料在浸水或潮湿条件下,抵御水或潮湿气体渗入的能力,称为塑料的耐水性或耐湿性;塑料吸水或吸湿后,会引起绝缘电阻、击穿场强下降,介质损耗增大,且使塑料的外观、重量、机械性能等都有变化;所以要求塑料应具有良好的耐水性和耐湿性;对于电线电缆用塑料,主要考虑的是,在浸水或吸湿后,应保证塑料的电绝缘性能符合使用要求;塑料的吸水量,可用单位面积的吸水量、吸水率或吸水重量来表示;塑料的透湿性,则以透湿系数和透汽量来表示;16.耐环境应力开裂性一些结晶型塑料,由于加工过程中内应力的存在和使用时接触化学药品,致使在贮存和使用中出现开裂,称为环境应力开裂;塑料抵御环境应力开裂的能力称为耐环境应力开裂性能;可用表面刻有槽痕的塑料弯曲试样,置入表面活性剂中,观察在规定时间内出现开裂的试样数量及所占比例来衡量;二、聚氯乙烯PVC聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础,加入各种配合剂混合而成的;其机械性能优越、耐化学腐蚀、不延燃、耐气候性好、电绝缘性能好、容易加工、成本低,因此是电线电缆绝缘和护套用的好材料;1.聚氯乙烯树脂聚氯乙烯树脂是由氯乙烯聚合而成的线型热塑性高分子化合物,其分子结构如下:H H H H H H…… C C C C C C ……Cl H Cl H Cl Hn从该分子结构看,聚氯乙烯具有以碳链为主链,呈线型,含有C Cl极性键;聚氯乙烯树脂具有下列基本特性:1是热塑性的高分子材料,可塑性和柔软性较好;2由于C Cl极性键的存在,树脂具有较大德极性,因此介电常数ε和介质损耗角的正切值较大,在低频情况下,有较高的耐电强度;另外由于极性键的存在,分子间的作用力较大,机械强度较高;3 分子结构中含有氯原子,树脂具有不延燃和较好的耐化学腐蚀性及耐气候性;氯原子能破坏分子的晶体结构,树脂的耐热性较低,耐寒性较差,加入适量的配合剂,就能改善树脂的性能;2.聚氯乙烯树脂的种类聚乙烯的聚合方法有:悬浮聚合、浮液聚合、本体聚合和溶液聚合四种;聚氯乙烯树脂的制造目前主要采用悬浮聚合方法,电线电缆就是采用悬浮法聚氯乙烯树脂;聚氯乙烯悬浮聚合过程中所用树脂的结构形状有:疏松型树脂XS型和紧密型树脂XJ 型;疏松型树脂质地疏松,吸油性大,易于塑化,加工操作控制方便,晶点少,因此电线电缆用的树脂是疏松型;树脂的特性如下:3.聚氯乙烯的主要性能1电绝缘性能:聚氯乙烯树脂是一种极性较大的电介质,电绝缘性能较好,但比较非极性材料如聚乙烯、聚丙烯稍差;树脂的体积电阻率大于1015Ω·cm;树脂在25oC和50Hz 频率下的介电常数ε为~,当温度和频率变化时,介电常数也随之明显的变化;聚氯乙烯的介质损耗正切tgδ为~;树脂的击穿场强不受极性影响,在室温和工频条件下的击穿场强比较高;但聚氯乙烯的介质损耗较大,因而不适用于高压和高频场合,通常用在15kV以下的低压和中压电线电缆的绝缘材料;2老化稳定性:从分子结构上看,氯原子都与碳原子相连,应具有较高的耐老化稳定性;但在生产过程中,由于温度的直接影响和机械力的作用,易放出氯化氢,在氧的作用下,产生降解或交联,导致材料变色发脆,物理机械性能显着下降,电绝缘性能恶化,因此聚氯乙烯老化;为改善它的老化性,必须添加一定的稳定剂;3热机械性能:聚氯乙烯树脂为无定型聚合物,在不同温度下具有三种物理状态,即玻璃态、高弹态、粘流态;聚氯乙烯树脂的玻璃化温度为80oC左右,粘流温度160oC左右;在常温下处于玻璃状态,这很难满足电线电缆使用要求;为此,必须将聚氯乙烯进行改性,使其在室温下具有较高的弹性,同时又兼有较高的耐热性和耐零性;加入适量的增塑剂能够调节玻璃化温度,以增加塑性,达到柔软性,提高机械性能;4.电线电缆用聚氯乙烯塑料聚氯乙烯塑料是多组份塑料,根据不同的使用条,改变配合剂的品种和用量,能够制得不同品种的电线电缆用聚氯乙烯塑料;聚氯乙烯电缆塑料按其在电线电缆上用途不同,可分为绝缘级电缆料和护层级电缆料;1 绝缘用聚氯乙烯塑料根据电线电缆的使用要求和特性,绝缘用聚氯乙烯塑料的类型、性能、要求及主要用途如下表所示;绝缘用PVC塑料分类及性能各类聚氯乙烯绝缘料的技术要求见下表;绝缘用PVC塑料的技术要求2 护套用聚氯乙烯塑料聚氯乙烯塑料护层具有较好的耐腐蚀性,足够的机械性能,一定的耐大气性能,柔软、耐振、重量轻、加工及敷设方便;根据电线电缆的使用条件,研究制成了不同类型聚氯乙烯护套料,其性能要求及应用范围见下表;护套用PVC塑料的分类及性能3半导电聚氯乙烯塑料半导电聚氯乙烯塑料可作为屏蔽材料来使用,例如可作为10kV聚氯乙烯电缆的屏蔽层;半导电塑料用作高压电缆的屏蔽料时,由于半导电料直接与绝缘料接触,会发生相互迁移,因而尽量选用与绝缘料相同的增塑剂或电性好、迁移小的增塑剂;否则在使用过程中会影响绝缘料的电绝缘性能;4环保型防白蚁、防鼠电缆护套料白蚁和老鼠对电缆造成破坏,轻则中断供电,重则酿成重大事故,使电力和通信部门受到损害;以往采用在电缆护套料内加入有毒添加剂如氯丹、七氯、狄氏剂、艾氏剂等的办法,杀灭白蚁、老鼠,以保护电缆安全运行;但这些有毒添加剂对环境和人身会造成污染和危害;目前,多使用在护套料中加入环烷酸铅或环烷酸酮做添加剂,制成改型的防白蚁护套料;5低烟低卤型阻燃护套料用普通阻燃PVC电缆料制造的电缆燃烧时会产生大量黑烟,同时释放出大量腐蚀性气体HCl,对人体和仪器装置会造成巨大损害;低烟低卤阻燃电缆料是以专用PVC树脂为基料,添加各种改性剂、助剂和优良阻燃剂,经过均匀混炼充分塑化加工而成的高科技产品;它不仅具有优良的阻燃性,而且在燃烧是释放的烟量低,HCl释出量很低,可观察到燃烧火焰及附近的物体;与普通PVC护套料相比,其拉伸强度及断裂伸长率相当;挤出时无需特种螺杆,其工艺性能亦相当;使用这种电缆料制成的电缆,完全适用于地铁、高层建筑、发电站、广播电视中心及计算机中心等对电线电缆阻燃性能要求高的场所;三、聚乙烯1. 聚乙烯的合成方法和品种1低密度聚乙烯LDPE纯净的乙烯中加入极少量的氧气或过氧化物作引发剂,压缩到左右,并加热到约200oC 时,乙烯就可聚合成白色的蜡状聚乙烯;此法因在高压下进行,常称为高压法;用这种方法可制得密度为~的柔软聚乙烯,分子量在15000~40000;其分子结构支链多,但结构疏松,分子构型呈“树枝状”,故密度低,所以称为低密度聚乙烯;2中密度聚乙烯MDPE在30~100大气压下,用金属氧化物作催化剂,使乙烯聚合成聚乙烯的方法,称为中压法;所制得的聚乙烯密度为~;中密度聚乙烯也有用高密度聚乙烯和低密度聚乙烯掺合而成的;或用乙烯与丁烯、醋酸乙烯和丙烯酸酯等单体共聚的中密度聚乙烯;3高密度聚乙烯HDPE在常温常压下,用催化效能较高的络合催化剂以烷基铝与四氯化钛的组合有机金属化合物,使乙烯聚合成聚乙烯;由于它的催化性能高,所以乙烯的聚合反应可在更低的压力或更低的温度下0~10大气压和60~75oC很快的完成,称为低压法;所制得的聚乙烯分子结构具有无分支的特点,它的分子结构为线型;线型分子结构具有密度大~的特点,称为高密度聚乙烯;与低密度聚乙烯相比具有耐热、机械性能好,耐环境应力开裂性优越;2. 聚乙烯的特性聚乙烯是一种乳白色的塑料,表面呈蜡状且半透明,是电线电缆较为理想的绝缘和护套材料;其主要优点是:1优异的电气性能;其绝缘电阻和耐电强度高;在较宽的频率范围内,介电常数ε和介质损耗角正切tgδ值小,且基本不受频率变化的影响,作为通信电缆的绝缘材料,是近乎理想的一种介质;2机械性能较好,富有可挠性,而且强韧,耐容性好;3耐热老化性能、低温耐寒性能及耐化学稳定性好;4耐水性好,吸湿率低,浸在水中绝缘电阻一般不下降;5作为非极性材料,透气性大,低密度聚乙烯的透气性是各种塑料中最为优良的;6比重轻,其比重均小于1;高压聚乙烯尤为突出,约为cm3;低压聚乙烯虽其密度较大,也仅为 cm3左右;7具有良好的加工工艺性能,易于熔融塑化,而不易分解,冷却易于成型,制品几何形状和结构尺寸易于控制;8用它制作的电线电缆重量轻,使用、敷设方便,接头容易;但聚乙烯还有不少缺点:软化温度低;接触火焰时易燃烧和熔融,并放出与石蜡燃烧时同样的臭味;耐环境应力龟裂性和蠕变性较差,在聚乙烯作为海底电缆和落差较大尤其是垂直敷设电缆的绝缘和护套材料使用时应特别注意;3.电线电缆用聚乙烯塑料1一般绝缘用聚乙烯塑料仅由聚乙烯树脂和抗氧剂所组成;2 耐候聚乙烯塑料主要由聚乙烯树脂、抗氧剂、和碳黑组成;耐候性能的好坏取决于碳黑的粒径、含量、和分散度;3耐环境应力龟裂聚乙烯塑料采用熔融指数以下,分子量分布不太宽的聚乙烯;对聚乙烯进行辐照或化学交联;4高电压绝缘用聚乙烯塑料高电压电缆绝缘的聚乙烯塑料要求高度纯净,还需要添加电压稳定剂和采用特殊的挤塑机,避免气孔产生,以抑制树脂放电,提高聚乙烯的耐电弧、耐电腐蚀和耐电晕性;5半导电聚乙烯塑料半导电聚乙烯塑料是在聚乙烯中加入导电碳黑获得的,一般应采用细粒径、高结构的碳黑;6热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料该种电缆料是以聚乙烯树脂为基料,加入优质高效的无卤无毒阻燃剂、抑烟剂、热稳定剂、防霉剂、着色剂等改性添加剂,经混炼、塑化、造粒而成;二、交联聚乙烯聚乙烯在高能射线或交联剂的作用下,能使线型的分子结构变成体型网状的分子结构;使热塑性材料变成热固性材料;用交联聚乙烯作绝缘材料,长期工作温度可提高到90oC,瞬时短路温度可达170~250oC;交联聚乙烯的交联方法有:物理交联和化学交联;辐照交联属于物理交联,化学交联最常用的交联剂是DCP过氧化二异丙苯;电线电缆用的材料还有很多:泡沫聚乙烯、氟塑料、聚丙烯、聚酰胺、聚酯塑料等,不一一介绍了;第二节导体塑料电线电缆的导体主要有:电工圆铜线、电工圆铝线、电力电缆用铜和铝导电线芯、电气装备用铜和铝导电线芯等;电工圆铜线和电工圆铝线外观质量要求:表面光洁,无油污、毛刺、裂纹、扭结、夹杂物、机械损伤,腐蚀斑点及铜、铝线氧化现象等;导电线芯的质量要求:1各种绞合导体不允许整心焊接;2绞合导体中的单线允许焊接;但在同一层内,相邻两个接头之间的距离应不小于300mm;3导电线芯表面应光洁、无油污,无损伤屏蔽及绝缘的毛刺、锐边、凸起或断裂的单线等现象;。
GB/T12706-2008电缆假定直径的计算公式1、导体假定直径d L不考虑形状和紧压程度如何,每一标称截面积导体的假定直径( d L)由下表给出:2、绝缘线芯假定直径D C* 无半导电屏蔽的电缆线芯:D C= d L+2t i*有半导电屏蔽的电缆线芯:D c=d L+2t i+3.0 t i-绝缘的标称厚度mm3、成缆线芯假定直径D f*所有导体标称截面积相同的电缆D f= K*D C K-成缆系数K (见下表1)* 有一根小截面的四芯电缆D f=2.42 ( 3D C1+ D C2)/4*有一根小截面的五芯电缆D f=2.7(4D C1+ D C2) /5*有二根小截面的五芯电缆D f=2.7 ( 3D C1+ D C2+ D C3)/5其中:DC1-包括金属屏蔽层的每相绝缘线芯的假定直径mmDC2 DC3-包括绝缘层的每相小截面绝缘线芯的假定直径mm表1:绞合线芯外径比例系数K4、内衬层的假定直径D BD B= D f +2t B其中:电缆芯的假定直径D为40mm及以下者,tB=0.4mm;电缆芯的假定直径D为40mm以上者,tB=0.6mm;tB 的假定直径应用于:a)多芯电缆:---无论有无内衬层,--- 无论内衬层为挤包还是绕包。
b) 单芯电缆:---无论有挤包还是绕包的内衬层。
5、同心导体和金属屏蔽表2:由于同心导体和金属屏蔽使直径增加的数值**金属屏蔽带的截面积2M=n t x 11 x 31 (mm 2) 其中:n t-金属带根数11-单根金属带的标称厚度 mm3 t-单根金属带的标称宽度 mm 当屏蔽总厚度小于0.15mm 时,直径增加值为零。
* 一层金属带重叠绕包或两层金属带搭盖绕包,屏蔽总厚度为金属带厚度 的两倍。
* 金属带纵包屏蔽:如果搭盖率小于 30%屏蔽总厚度为金属带的厚度。
如果搭盖率达到或超过30%屏蔽总厚度为金属带厚度的两倍。
**金属屏蔽丝的截面积(包括一反向扎带) M= {(n w x dW x n )/4 } +n h x 1 h x Wh(mfm 其中:n w •金属丝根数d w -单根金属丝的标称直径 mm n h -反向扎带根数;1 h -厚度大于0.3mm 的反向扎带的厚度 mm Wh -反向扎带的宽度mm6铅套的假定直径D P bD p b=D g +21 pb其中:D g-铅套前的假定直径 mm 1 pb-铅套的标称厚度 mm* 所有单芯电缆或缆芯:1 pb=0.03D g +0.8 * 所有扇形导体电缆:1pb=0.03D g +0.6 *其它电缆:1 pb=0.03D g +0.7所有情况下,最小标称厚度应为 0.fmm7、 隔离套的假定直径DsD S = Dl+ft s其中:D u-隔离套前的假定直径 mm 1 s-隔离套的标称厚度 mm * 挤包隔离套的标称厚度:1s=0.0fD u +0.6 非铅套电缆的隔离套最小标称厚度应不小于 1.2mm 直接挤包在铅套上的应不小于1.0 mm 。
对称电缆的结构计算对称电缆是电信网络中常用的一种传输线路。
其结构十分简单,由两根同轴的导线组成,中心导体为信号传输线,外部导体为接地线,两者之间以绝缘材料进行隔离。
对称电缆具有抗干扰性强、传输速率高、信号质量稳定等特点,因此在数字、模拟通信领域得到广泛应用。
下面本文将介绍对称电缆的结构计算方法。
一、对称电缆参数在对称电缆的结构计算中,需要确定以下几个参数:1、内导线半径a:决定了对称电缆的特性阻抗大小,一般为0.5mm ~ 5mm。
2、绝缘层厚度b:内、外导线之间的绝缘材料厚度,一般为0.1mm ~ 1mm。
3、外导线半径c:决定了对称电缆的屏蔽效果及外径大小,一般为2mm ~ 20mm。
4、绝缘材料介电系数ε:对称电缆的传输特性与绝缘材料的介电常数有关,一般为2.3 ~ 4.6。
二、对称电缆的传输特性计算1、特性阻抗Z0计算:对称电缆特性阻抗表示了电缆中的电磁波在空间中的传输特性。
特性阻抗的计算公式如下:Z0 = ln( (D / d ) + 1.41 * ( b / a ) ) * 60 / √ε其中,D为对称电缆外径,d为内导线直径,b为绝缘层厚度,a为内导线半径,ε为绝缘材料介电系数。
2、单位长度电感L0和电容C0计算:对称电缆所具备的电气特性主要包括特性阻抗Z0、特性容抗C0和单位长度电感L0,其中电感L0和电容C0的计算公式如下:L0 = 2 * 10^(-7) * ( ln( (D / d) + 1 ) + ( b / a ) ) * ( H0 / ln(8 * H0 / h) ) HC0 = ε * π / [ ln( (D / d) + 1.41 * ( b / a ) ) ] * ln( 8 * H0 / h )其中,H0为电缆间距,h为绝缘层厚度。
三、对称电缆屏蔽层设计对称电缆的外部导线为接地线,由于环境中会干扰电缆内的信号,因此需要在外导线周围设计一个屏蔽层,防止干扰。
经典设计方法是采用波纹管屏蔽方式,即采用一种有弹性的金属管作为屏蔽层,这样可以保证对称电缆的柔软性、弹性和防护性。
电缆结构设计与物料用量计算电缆结构设计是把线材各组成部分参数书面化.在设计过程中,主要是根据线材的有关标准,结合本厂的生产能力,尽量满足客户要求.并把结果以书面形式表达出来,为生产提供依据. 物料用量计算是根据设计线材时选用的材料及结构参数,计算出各种材料的用量,为会计部计算成本及仓储发料提供依据.导体部分有关设计与计算:导体在结构上有实心及绞线两种,而其成份方面有纯金属.合金.镀层及漆包线等.在设计过程中,对于不同的线材选用这些导体材料时,基于下面几个方面:1.线材的使用场所及后序加工方式.2.导体材料的性能:导电率,耐热性.抗张强度.加工性.弹性系数等.1.导体绞合节距设计:绞线中绞合节距大小一般根据绞合导体线规选取(主要针对UL电子线系列, 电源线,UL444系列,CSA TR-4系列对导体的节距有要求,需根据标准设计),有时为了改善某种性能可选其它的节距.如通信线材为了降衰减选用小节距,为了提供好的弯曲性能选用较小的节距.下面的节距表选择表是针对UL电子线.美制线规对应截面积及绞线节距2.多根绞合导体绞合外径计算:导体绞合采用束绞方式进行,绞合外径采用下面两种方法计算:方法1:方法2:d----单根导体的直径D---绞合后绞合导体外径N---导体根数上述两种方法中,方法2比较适合束绞方式导体绞合外径计算:3.导体用量计算:1.单根导体2.绞合导体d----单根导体直径ρ—导体密度N---导体绞合根数λ---导体绞入系数注:用量计算为单芯时导体用量,当多芯时须考虑芯线绞合时的绞入系数.4.导体防氧化.为防止导体氧化, 可在导体绞合时, 加BAT或DOP油(如电源线,透明线)。
押出部分有关的设计与计算:押出部分包括绝缘押出.内被押出及外被押出,在押出过程中,因对线材要求不同采用押出方式不同.一般情况下,绝缘押出采用挤压式,内护层与外护层采用半挤管式.有时为了满足性能要求采用挤管式.其具体选择方法,参照押出技术.1.押出料的选择:设计过程中押出料的选择主要根据胶料的用途、耐温等级、光泽性、软硬度、可塑剂耐迁移性、无毒性能等来选择. 2.押出外径:D2=D+2*TD------押出前外径D2----押出后外径T------押出厚度押出厚度(T)主要根据线材有关标准,结合厂内设备生产能力尽量满足客户要求.3.胶料用量:采用不同的押出方式,押出胶料用量计算公式也有不同.挤管式挤压式W=(S成品截面-S缆芯内容物)*ρρ-----胶料密度.考虑到线材的公差, 现期线缆企业一般采用下面计算方法.W=3,14159*1.05*T*(2*D+T)* ρ芯线绞合有关设计与计算:芯线绞合国内称为成缆,是大多数多芯电缆生产的重要工序之一。
由若干绝缘线芯或单元组绞合成缆芯的过程称芯线绞合。
其原理类似如导体绞合,芯线绞合的一般工艺参数计算及线芯在绞合过程中的变形与绞线相似。
芯线绞合根据绞合绝缘线芯直径是否相同分为对称绞合和不对称绞合。
因为芯线在绞合过程中有弯曲变形,有些较粗绝缘芯线在绞合过程采用退扭。
如UL2919、CAT.5、IEEE1394、DVI芯线及其它高发泡绝缘芯线。
以下分几个方面叙述芯线绞合的工艺参数计算: 1.对绞:对绞线的等效外径:D=1.65d或1.71d(软质用1.65d,硬质用1.71d),sometimes D=1.86d复对绞线等效外径﹕D=2.6d多对数绞线等效外径﹕对绞节距.根据对绞组对数,芯线外径选取.2. 多芯绞合:绞合外径当芯线根数不多时,按正规绞合计算.见下表.芯线排列方式及芯线绞合外径计算可根据下表:当芯线根数较多并线径较小的情况下,可按束绞近似计算(导体绞合外径计算公式)绞合节距一般绞合节距取绞合外径的15~20倍.有时为了改善线材性能,可选择合适的节距.如为了改善线材的弯曲性能降低绞合节距.USB电缆为了减小芯线变形,采用大节距.3. 有关绞合中的基圆直径.节圆直径.绞合外径基圆直径:对于某一绞线层,绞线前芯线直径称基圆直径.节圆直径:单线绞合在直径为D0的圆柱体上,以单线轴线至绞线轴线的距离为半径的圆为节圆,其直径为节圆直径.绞合外径:该层绞线的外接圆直径为绞线外径.图中对于第三层绞合: 基圆直径为D0(即第二层(1+6)绞合的绞合外径)节圆直径为D’ D’=D0+d绞合外径为D D=D’+d4.绞入系数:芯线绞合的绞入系数为1+(圆周率X绞合外径/绞合节距)的二次方.D----绞合外径.H----绞合节距.在绞线过程中,对于多芯并芯线分层的情况,虽然为束绞,各层芯线绞入系数并不相同.为了保守起见,增大安全系数,并且减化计算,所以在上述绞入系数的计算中D采用芯线绞合的绞合外径(理论上,各层的绞合系数应为节圆直径代入上式计算).斜包有关的设计与计算斜包在线材中主要起屏蔽作用,有时作为同轴电缆的外导体。
屏蔽目的是将外界干挠消除,对于同轴电缆,由于有屏蔽层而使阻抗得以匹配,降低信号或传输能量之损失。
从屏蔽效果来讲,斜包不如编织,其屏蔽效果具有方向性,弯曲时屏蔽特性发生变化但其具有完成外径小、线材柔软、价格也比较低特点。
适用于低频屏蔽。
以下从几个方面叙述斜包结构设计:1.斜包的铜线根数近似计算:整数部分D-----斜包前外径.d------斜包铜线的直径.如果是二、三芯绞合,绞合后不圆整,D(斜包前)外径为等效外径。
此设计中的D斜包前外径,相当绞线中基圆直径。
从理论计算上讲,要达到100%斜包D应采用节圆直径,但为了防止有时因节距选取较少及其它因素而产生过满(容易起股)。
所以D采用斜包前外径(基圆直径)。
在实际生产中,因斜包铜丝一般为0.10mm、0.12mm的细线,其值在上述计算中忽略影响不大。
采用上面公式计算,其斜包满度可达90%以上,对线材的性能影响很少。
2.斜包节距的选择:斜包节距根据斜包前外径大小选择,一般按下面优化节距选取(此优化节距考虑到成本、附着力、外观等方面,并通过长时间生产验证)。
成品外径斜包节距3.绞入系数:斜包的绞入系数为1+(圆周率X斜包后外径/斜包节距)的二次方.D----斜包后外径.H----斜包节距.4.斜包铜线的用量:d----斜包导体直径ρ—斜包导体密度N----斜包导体根数λ---斜包导体绞入系数5.斜包方向选择.斜包一般采用与成缆的反方向:斜包线材生产过程中,斜包铜丝与斜包前线材转动方向相反,如果斜包方向与成缆方向相同时,斜包过程中会先把成缆线材先反扭,使线材松散,以致斜包易出现不良。
不过采用反方向斜包线材相对较硬,弯曲性能差。
对于那些成缆芯线少,芯线线径较大,没有隔离层的线材只能采用与成缆反方向。
6.斜包线材外被押出:斜包线材在外被押出前需通过倒轴,防止断丝在过押出眼模时引起断线编织有关的设计与计算编织与斜包相似,在线材中主要起屏蔽作用,防止外界电场与磁埸的影响,提高线材的干挠防卫度,与斜包、铝箔相比具有以下特点:1.屏蔽无方向性.2.高频屏蔽特性良好,适用于高频屏蔽.3.通过多层屏蔽,屏蔽效果可达100%.4.弯曲时屏蔽特性无变化.1.编织有关的计算公式:编织角正切:编织系数:编织密度:编织用量:h-----编织节距.d-----编织单线直径.a-----编织半绽子数.n----编织并线根数.α—编织角2.编织各参数的确定:1.根据缆芯外径大小,及编织密度大小选定编织机类型(16锭或24锭高低速编织机)2.选定适应编织机的编织单根铜线(镀锡或裸铜线Φ0.08mm,Φ0.10mm, Φ.12mm)。
3.密度M.编织角度α.节距H的确定.注:每锭中的根数应在3-9根的范围内,因为根数少编织易断线,而根数太多使得编织层同层内的铜线重叠,编织角度通常在50-70的范围内,为提高生产效率则编织角度去接近70的值,由上述公式预算各参数,采用凑算法确定的适当的编织根数、编织角度、编织节距、编织密度。
计算部分中的编织计算便是采用上述公式,采用枚举法计算得出其它结构设计与计算:在线缆设计中,有时为了改善线材质量需加入其它的材料。
为了使线材圆整,在芯线绞合时加入填充物;为了防止导体氧化在导体绞合时表面涂B.T.A为了改善线材附着力绝缘押出时在导体表面涂DOP或硅油,外被押出时在芯线表面拖滑石粉或云母粉。
下面根据其作用不同分类叙述:1.填充物设计与计算:填充物主要有棉纱线和PP绳,设计时主要根据填充空隙大小、线材性能要求及材使用场所,选择填充棉纱、PP绳或其它。
填充物根数计算N=(S空隙/S单根填物)整数部分填充物用量W=单根重量*N*λλ-----为芯线绞合的绞入系数.2.隔离层的设计与计算:隔离材料的选择:纸带在线材中只起分隔作用;铝箔在线材中有分隔作用与屏蔽作用。
当线材只需分隔开时,选用纸带;否则选用铝箔。
有时在一些高性能的通信线中隔离层采用无纺布或发泡PP带(如SISC)工艺方式在分隔层的制造过程中,为了节约工时,可根据情况采用绕包.拖包.纵包三种不同方式.(注绕包.拖包时角度α=40-60;纵包时角度α=90).物料用量n-----为隔离层数.t-----为隔离带厚度.ρ---为隔离材料密度.k-----为隔离带重叠率.3.有关的绞入率计算:m-----为节径比.h------为节距.d------线材的绞合外径.说明1:上面的绞入系数计算都为一个工序的计算,在实际计算物量时,应考虑整个个生产过程,所以总的绞入系数可能为多个工序的绞入系数的乘积.说明2: 设计计算时应取节距范围的下限值,以在定额中争取最大之绞入系数(而生产中采用接近最大之节距值,则既利于提高效率,又可减低正常生产中的材料消耗).电气性能计算部分随当代电气通信事业的飞速发展,传输信号用的电线电缆电气性能要求也越来越高,所以在通信线材结构设计时,线材的电气性能应为重点考虑对象,下面部分主要介绍常用的通信线材基本的电气性能理论计算方法:发泡绝缘的等效介电常数的计算公式:发泡绝缘是一种组合绝缘,主要是为了降低绝缘介质的等效介电常数,提高线材的电气性能。
发泡绝缘介质的等效介电常数介于空气绝缘与塑料绝缘的介电常数之间,在设计的过程中可采用下面两种方法对发泡绝缘介质的等效介电常数进行计算。
方法(1):ε-介质的材料的等效介电常数P-发泡度%,它表示泡沫介质内,所有小气泡的体积与绝缘总体积之比.方法(2):D泡沫-----泡沫介质的比重D材料-----介质材料本身的比重εe----- 实心绝缘的介电常数ε------ 发泡绝缘的介电常数对称电缆的结构计算:对称通信电缆是由许多绝缘线芯,经绞合成电缆芯后再包以护层所组成,电缆一对或多对具有相同外径及相同结构的两根绝缘线芯对地对称的排列,因此称为对称电缆。
对称电缆的导电线芯是用来引导电磁波传输方向的,因此首先要求导电性能好,要有良好的柔软性和足够的机械强度,同时也应考虑其加工,敷设及使用上的方便。