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一. CABLE 的定义、分类及主要性能1．CABLE的定义1.1 CABLE 广义：CABLE即电线电缆，是用以传输电（磁）能、信息、和实现电磁能转换的线材产品。
1.2 CABLE狭义的定义：CABLE是指绝缘电缆，是指由一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有的包覆层、总保护层及外保护层等组成的集合体。
2．CALBE的分类2.1 CABLE按其用途分为以下五大类：1）裸电线：指仅有导体而无绝缘层的产品。
2）绕阻线：指以绕阻的形式在磁场中切割磁力线感应产生电流或通过电流产生磁场所用的电线，故又称为电磁线。
3）电力电缆：在电力系统的主要线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品。
4）通信电缆和通信光缆：通信电缆是传输电话、电报、电视、广播、传真、数据和其他电信信息的电缆；通信光缆是以光导体作为光波传输介质，进行信息传输，因此又叫做纤维光缆。
5）电气装备用电线电缆：A）低压配电电线电缆，主要指固定敷设和移动的供电电线电缆。
B）信号及控制电缆，主要指控制中心与系统间传递信号或控制操作用的电线电缆。
C）仪器和设备连接线，主要指仪器设备内部安装线和外部引接线。
D）交通运输工具电线电缆，主要指汽车、机床、舰船、飞机配套用电线电缆。
E）地质资源勘探和开采用电线电缆，主要指煤、矿石、油田的探测和开采用电线电缆。
F）直流高压电缆，主要指X射线机、静电设备等配套用的电线电缆。
G）加热电缆，主要指生活取暖、植物栽培、管道保温等用电线电缆。
H）特种电线电缆，主要指耐高温、防火、核电站等用的电线电缆。
3．CABLE的主要性能3.1电性能1）导电性能：大多数产品要求有良好的导电性能，个别产品要求有一定的电阻范围。
2）电绝缘性能：绝缘电阻、介电常数、介质损耗、耐电压特性等。
3）传输特性：指高频传输特性、抗干扰特性等。
3.2力学性能：指抗拉强度、伸长率、弯曲性、弹性、柔软性、耐振动性、耐磨性以及耐冲击性。
3.3热性能：指产品的耐热等级、工作温度、电力电缆的发热和散热特性、载流量、短路和过载能力、合成材料的热变形和耐热冲击能力、材料的热膨胀性及浸渍或涂层材料的滴落性能等。
内外接Cable设计简介一, WIRE & CABLE名词解释:1. Wire:电线、导线(凡用以传导电流之金属(电)线(电)缆,谓之导线)、金属线，目前市面上实用的电线约可分为四大类：裸线、绝缘电线、电缆、特殊电线…等，其中又以绝缘电线与电缆的使用最为广泛。
2. Cable:电缆是由几条或几组(每组至少两条)导线绞合而成，含有铜传导线与光纤，可传送信号的电信传输线。
各导线之间互相绝缘，其电子彼此隔离，而且整个传输线是包在高度绝缘的保护层中。
电缆又称排线，是用来连接不同外围设备，传送资料(Data) 的管道。
例如：计算机内部有连接主机板总线(BUS) 适配卡(Interface Ca rd )和硬盘，传送硬盘数据的排线；在显示适配卡和计算机屏幕间，有传送视讯数据的排线；在计算机主机(Host) 与打印机之间，也有传送打印数据及打印句柄的排线。
如图:3. 线材CABLE与线WIRE区别:a. 线WIRE是由导体铜丝加上绝缘层组成.b. 线材CABLE是由两根以上的WIRE线以并列或以集合的方式组合而成.线材CABLE起连接,传导,传递信息的作用.4. 线材依外形区分:a. 圆线b. 平板线平板线能够在狭窄且弯曲角度的配合条件下使用, 挠曲的性能优于圆线. 在相临的导体间具有较准确及稳定的电熔, 可使用额定电熔比较高, 但其缺点为人工较高, 加工不易, 耐电压较低.5. 线材结构:a. 导体Conductorb. 绝缘层Insulationc. 麦拉(PP纸) Mylard. 屏蔽(编织) Shieldinge. 外被Jacket6. 导体Conductor 的材质介绍:导体(Conductor): 由铜或铜合金抽制而成. 纯铜之机械性能差, 尤其是AWG数甚小时. 铜合金因含有其它小量子金属成份,而使硬度,挠曲性增加, 但导电性下降. 导体使用时,可以是裸铜线或是在裸铜线表面加上镀层(一般为镀锡,也有镀银的). 裸铜线易在大气中氧化, 影响导电性. 镀锡铜丝的优点是防腐蚀, 焊锡性佳, 一般镀锡之厚度约在25~30 minch.A. AWG---American Wire Gage:一般称导体之尺寸,均以AWG. AWG越小,尺寸越大. 其规格有:16AWG 65/0.16 1.49 13.0A18AWG 41/0.16 1.18 10.0A20AWG 7/0.32TA 0.9622AWG 7/0.26TA 0.78 5.0A24AWG 7/0.20TA 0.60 3.0A26AWG 7/0.16TA 0.48 2.0A28AWG 7/0.127TA 0.38 1.5A30AWG 7/0.10TA 0.30 1.0A32AWG 7/0.08TA 0.24 1.2A34AWG 7/0.06TA 0.18 0.8A36AWG 7/0.05TA 0.15 0.7A40AWG 7/0.03TA 0.09 0.4A42AWG 7/0.025TA 0.075 0.3A44AWG 7/0.02TA 0.06B. AWG运算公式:芯线束绞外径OD ＝ 1.155 ×√N (铜丝数) ×d(指铜丝OD )Or OD ＝√4*N-1/3 × d附: 线材绞合OD=1.155 ×√N (线材数) ×D(指线材OD) × 1.135线材产品分类:。
讲师:胡平一.CABLE的制造加工流程简介二.CABLE的结构1.线芯结构的一般原理2.绞合形式的分类3.线芯的排列规则三.CABLE用材料及特性1.导体材料2.绝缘材料3.外被材料4.线缆辅助材料四.CABLE常用参数介绍:1.绞线参数2.屏蔽参数3.信号线的电容,特性阻抗,串音,衰减讲师:胡平一. CABLE的制造加工流程简介二.1.A>平行导线,弯曲前; B>平行导线,弯曲后; C>平行导线,弯曲再恢复平直;D>绞合线芯弯曲前; E>绞合线芯,弯曲后.图A>,B>,C>表示一组平行放置的导线,弯曲后变直时,由于导线的塑性变形可能在线芯表面产生凸出部分,使电缆绝缘层中电场分布产生畸变,并损伤电缆绝缘.而在绞合的线芯结构图D>,E>中,线芯中心线内外两部分可以互相移动补偿,弯曲时不会引起导线的塑性变形,因此线芯柔软性和稳定性大大提高.要求线芯有较高的柔软性和稳定性,可采用较小直径导线,用较小绞合节距绞合.CABLE概论及简介-------------------------------------讲义---------------------------------- 此外,由多根导线绞合的线芯,与大截面的单根线芯不同,弯曲较平滑地分配在一段线芯上,因而弯曲时不容易损坏电缆的绝缘.2.绞合形式的分类:规则绞合:导线有规则,同心且相继各层依不同方向的绞合.A.正常规则绞合B.非正常规则绞合(层间导线直径不尽相同)不规则绞合(束绞)其它形式圆形绞线A.复绞B.疏绕C.空心扩经3.线芯排列规则正规绞合排列,层与层间相差6根(中心层可以1~5根)N层规则绞合的几何关系对规则绞合线芯,沿其垂直线芯长度方向切开,每根单线的截面积将为椭圆形,如上图所示,椭圆长轴:d' =d / sinα=d (1+λ) ----- λ为绞入率,将在绞线参数中提到则Zn =π(Dn-1+d ) / d' =π(Dn-1+d ) / d (1+λn)Zn-1=π(Dn-2+d ) / d (1+λn-1)而Dn-1= Dn-2 + 2d 取λn=λn-1=λ则相邻两层单线根数之差.Zn - Zn-1 =2π/ (1+λ)≒6非正规绞合,实例.8=1+7 16=5+11 20=1+6+139=1+8 17=6+1111=3+8 18=6+12CABLE概论及简介-------------------------------------讲义--------------------------------------三.CABLE用材料:主要材料:导体,绝缘,外被辅助材料:棉纱,铝箔,尼龙丝,高抗纤维,棉纸等1.导体材料1>种类:裸铜,锡铜,镀绞镀,裸绞镀,铜包钢,铜箔丝,铝等2>铜导体的主要特点:a.导电性好,尽次于银而居第二位b.导热性好,尽次于银和金居第三位,导热系数为银的73%c.塑性好,在热加工时,首次压力加工量可达30~40%.d.耐腐蚀性较好.它与盐酸或稀硫酸作用甚微,铜在干燥空气中具有较好的耐腐蚀性,但在潮湿的空气中表面易生成有毒的铜绿.3>铜的工艺性能:热处理:利用改变温度的办法,使合金的组织发生合乎规律的变化,以改变合金性能的加工方法称为热处理.温度和时间是热处理的主要因素.淬火,时效和退火(韧练)等均属热处理工艺.退火(韧练): 金属在塑性变形时会发生加工硬化现象,即硬度和强度升高而塑性降低.在冷变形加工之后,为了恢复其塑性和其它性能,需在适当温度下进行加热并保持一定时阊,使金属从不稳定状态过渡,到更稳定状态,这种热处理过程称为退火.4>导电性能导电率:导电金属的电阻与实际标准软铜的电阻的比值称为导电金属的导电率.在20℃时的长1m,均一截面积为1mm2电阻为1/58奥姆(即0.017241奥姆)的软铜,称为标准软铜,其导电率为100%.电阻系数ρ导体的电阻R与材料纯度,截面(S)大小和长度(L)有关,可用下式表示,R=ρL/S式中ρ是材料的电阻系数,单位为奥姆˙毫米2/米.它是尽与材料有关的物理量.电阻温度系数电阻R(或电阻系数ρ)与导体温度有关,在导电金属常用的温度范围内,电阻随温度呈线性关系.R t =R20[1+α20 (t-20)]ρt =ρ20[1+α20 (t-20)]式中α20------ 20℃时的电阻温度系数.电阻温度系数表示当温度变化1℃时,电阻的变化量与20℃时电阻的比值.2.绝缘材料1>种类:PVC,PP,SR-PVC, PE, HYTEL, Foam PE, Foam PP等.2>物理机械性能CABLE概论及简介---------------------------------------讲义--------------------------------- 抗拉强度和伸长率.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抗拉强度,试样拉断时长度增加的百分比称为伸长率.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,即为它的耐热变形性能.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表示.耐热老化性能塑料在加工和使用过程中,由于受热导致塑料性能的变劣称热老化.抵抗热老化的能力称耐热老化性.一般采用在高温下,进行加速热老化试验,测定塑料性能的在老化后的保留率来衡量塑料的耐热老化性.耐燃性能耐水性及耐湿性耐油性能及耐溶剂性能耐环境应力开裂性耐寒性物理机械性能比较表性能单位PVC SR-PVC LDPE HDPE PP抗张强度kg/mm2 1.05 2.11 0.894 1.41 2.11伸长率% 100 100 300 300 150 老化后抗张% 70 70 75 70 70老化后伸长率% 65 70 75 60 703>电气性能:介电系数:是表示塑料极性大小的指标,介电系数越小,塑料在电场作用下的极化程度越小, 其介质损耗也越小.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,单位为奥姆-厘米.体积电阻系数越高,绝缘性能越好.击穿场强当塑料上施加的电压达到某一极限值时,塑料丧失绝缘性能被击穿,击穿瞬时间所CABLE概论及简介-------------------------------------讲义----------------------------------施加的电压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度,单位为千伏/毫米.介值损耗角正切.在交变电埸作用下,塑料中所消耗的能量称为介质损耗.它常以介质损耗角的正切值tgδ来表示.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,要求塑料的tgδ不大于千分之几或万分之几.电气性能比较表.性能单位PVC SR-PVC LDPE HDPE PP 介电系数(MHZ)3.4~4.5 2.8~3.1 2.25~2.35 2.35 2.0~2.6体积电阻系数Ω.cm 1011~1016>1016>1016>1016>1017击穿电压KV/mm 20~30 25~35 18.1~27.517.7~19.7 19.7~26.0介质损耗角正切值tgδ (MHZ) 0.04~0.140.006~0.0190.0005 0.0005 <0.00183.外被材料1>种类:PVC,PU,TPE,PEBAX等.2>硬度:一般用SHORE A表示,是影响线材柔软度的因素之一.2>特性:弹性,无毒性.非移行性,耐燃性,耐油,耐磨性,抗紫外线等3>颜色&表面外观(DULL,MATTE,GLOSE)4>工作温度要求4.辅助材料辅助材料的选择一般满足线缆特性及工艺之要求.棉纱,铝箔,尼龙丝,尼龙绳,高抗纤维,棉纸三.CABLE常用参数介绍:1.绞线参数螺旋升角,绞合示意图CABLE概论及简介-----------------------------------------讲义----------------------------------节距比:节距与绞线直径之比理论节距比m’ =h/D’实用节距比m =h/D (D为绞线外径)绞入率&绞入系数.绞入率:λ= (L-h) / h =(h[1+(π/m)2]1/2-h)/h=π2/2m2绞入系数k=L/h参数之间换算关系tgα=m＇/π, m＇=π/[2(k-1)]1/2 , k =1/sinα绞合导体,电阻的计算.R=ρL / S2.屏蔽参数屏蔽种类:Braid shield, Foil shield, Combination Foil/Braid shieldFrench Braid shield (double spiral shield)屏蔽作用原理a.静电屏蔽:其作用是使电场终止于屏蔽的金属表面上,并将电荷送入大地,如图所示.能产生静电屏蔽效果的必要条件是接地,,其效果大小与接地质量有关.制造静电屏蔽时,采用导电率大的金属,屏蔽效果要好一些.通常静电屏蔽是由非磁性材料(铜,铝,铅等)制成的.a)b)a)屏蔽与大地不接触时,被干扰导体b上受到静电感应影响.b)屏蔽与大地接触时,被干扰导体b上不受静电感应影响.CABLE概论及简介------------------------------------讲义---------------------------------------b.静磁屏蔽:其作用是使磁场限制于屏蔽内,它是由强磁材料(通常是钢)制成的.由于屏蔽的磁导率很高,屏蔽的磁阻很小,因而干扰源产生的磁通就大部分被限制于强磁屏蔽内,而只有少部分进入被屏蔽的空间,如屏蔽的磁导率越大及屏蔽体越厚,则屏蔽效果越好.此外屏蔽效果还与屏蔽尺寸有关,静磁屏蔽的半径越大,则屏蔽效果越差.c.电磁屏蔽:上述静电屏蔽和静磁屏蔽仅在低频时有效.在频率增高后,屏蔽内涡流作用增大,静磁屏蔽就会转入电磁屏蔽的工作状态.为防止高频电磁场的干扰作用,需采用电磁屏蔽.电磁波在屏蔽表面上的反射现象以及屏蔽金属厚度内高频能量的衰减是电磁屏蔽的作用原理.屏蔽系数和屏蔽衰减a. 屏蔽系数: 屏蔽系数表示屏蔽作用的大小.其值等于有屏蔽层时,被屏蔽空间内某一点的电场强度E B或磁场强度H B与没有屏蔽层时该点的电场强度E或磁场强度H之比.屏蔽系数: S= E B /E= H B /H屏蔽系数的绝对值为1~0. 屏蔽系数值越小,屏蔽效果越好.当屏蔽系数为零时,说明具有最好的屏蔽效果.b. 屏蔽衰减A S= ln (E / E B)=ln (H / H B)=ln (1/S) (奈)A S =20lg (1/S) (分贝)3.信号线的电容,特性阻抗,串音,衰减电容:电缆回路的电容与一般电容器的电容概念相似,两根导线相当于两个极板, 导线间的绝缘相当于极板间的介质,当回路两导线带有等量异性电荷时,此电荷的电量Q与两导线间的电位差U之比,为该回路的电容.即C=Q / U对称电缆回路的电容是比较复杂的,因为电缆中往往包括很多线对,而且外面又有屏蔽层或金属套,所以任何相邻线芯间与屏蔽层或金属套间都会有电容存在. 对称电缆回路的电容有两种:工作电容和部分电容.工作电容与导电线芯直径,线间距离和绝缘介质的关系:a.增大导电线芯直径,相当于增大电容器的极板面积,所以电容增加.b.导电线芯间距离的增加,则相当于电容器极板间距离的加大.显然电容就减小.C.介电常数越大,工作电容也越大.绝缘介质的介电常数与频率无关时,工作电容与频率无关.特性阻抗:指电磁波沿均匀电缆线路传播而没有反射时所遇到的阻抗.亦即线路终端匹配时,线路内任一点的电压波(U)和电流波(I)的比值.* 各种均匀通信线路都有固定的特性阻抗,其值仅与线路的一次参数(R,L,C,G) 和传输的电流频率有关,与线路长度无关.也与传输的电压,电流的大小及负载阻抗无关.串音:电磁波从一个传输回路(主串回路)串入另一个传输回路(被串回路)的现象.*------串音的机理------*从物理本质来看,由于两个回路间存在有电磁耦合,当电磁波沿第一个回路(主串回路)传输时,在其周围就产生了电磁场,这个电磁场将在第二个回路(被串回路) 上产生感应电动势,并在回路中出现干扰电流.为便于分析,将电磁场的作用,分为电场干扰和磁场干扰.在任何一个对称回路上,如下图中的 ~ 当有交流电流通过时,则在回路二导线的周围产生电埸和磁场.电干扰与磁干扰示意图a)电干扰b)磁干扰由于被串回路的导线 和 是处于主串回路电场的不同位置上,所以在这两根导线之间产生了电位差,于是在 -- 回路便产生了电流,这就是干扰电流.由于电场作用而产生的干扰,称为电干扰.磁场的一部分磁力线与相邻 -- 回路交链,使在其中感应电动势.这一电动势使回路 -- 中产生电流,即干扰电流.由于磁场作用而产生的干扰,称为磁干扰.但是,如被串回路的导线 -- 处的电场在等位面上,则导线间就不会产生电位差,也就没有电干扰;如交链到被串回路 -- 处的磁通量等于零,则在被串回路中就不会产生电动势,也就没有磁干扰.因此,当某一回路(被串回路)处于干扰电磁场中时,是否会受到干扰,这与两回路的相对位置及其结构有关.衰减:当电缆线路两端阻抗不匹配时,就会产生反射,负载上接收到的功率就要发生变化.所以对于整条线路来说,除线路的固有衰减外,还要考虑由于始端不匹配所引起的衰减,因此要引用工作衰减的概念.工作衰减是在工作情况下电缆回路的衰减,其数值为:b p＝１／２ln(P1/P2) (奈)式中P1---数值为电源内阻的阻抗直接接到电源时所取得的工率:P2---工作状态下终端负载上所得到的工率~~~~~~结束~~~~~~。
