100528 电线设计
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电线设计资料 电线设计资料（第一部分）
目 录
前言 第一部分:结构设计与物料用量计算----------------2 (一).导体部分------------------------------2 (二).押出部分------------------------------4 (三).芯线绞合------------------------------5 (四).斜包部分------------------------------7 (五).编织部分------------------------------9 (六).其它部分-----------------------------10 第二部分:电气性能计算部分---------------------13 (一).等效介电常数-------------------------13 (二).对称电缆-----------------------------14 1. 一次传输参数------------------------14 2. 二次传输参数------------------------17 (三).同轴电缆-----------------------------20 1.一次传输参数-----------------------20 2.二次传输参数-----------------------21
前 言
此数据主要是把一些有关产品设计的技术数据加以集总归纳,作为设计人员在设计过程中参考数据,为设计者提供方便.也可作为设计人员的培训资料.
数据主要分为两部分,第一部分主要讲述电缆各组成部分的结构设计及各组成部分的物料用量.第二部分电气性能计算部分,主要是讲述通信线材的主要电气性能与各结构参数之间的关系.并在数据的最后列出设计过程中常用的表格.
第一部分: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.
一.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 6~8 28 0.0804 0.0790 9~11 26 0.1280 0.1260 11~13 24 0.2050 0.1990 14~16 22 0.3240 0.3140 16~19 20 0.5190 0.5090 21~24 18 0.8230 0.8070 27~32 16 1.3100 1.2700 32~38 14 2.0800 2.0200 39~47
2.多根绞合导体外径计算: 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.
(二)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.可塑剂耐迁移性等来选择.
2.押出外径:
D2=D+2*T D------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,结合本厂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)*ρ ρ-----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
(三).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.如部分UL2919,CAT.5,IEEE1394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:
芯数 芯线排列 外径比(M=D/d) 中芯空隙面积×d2 外层空隙面积×d2
2 2 2 0 1.571 3 3 2.154 0.04 1.248 4 4 2.414 0.215 1.22 5 5 2.7 0.543 1.259 6 6 3 1.025 1.329 7 1+6 3 0 1.329 8 1+7 3.3 0 1.39 9 1+8 3.7 0 1.679 10 2+8 4 0 2.276 11 3+8 4.154 0.04 2.593 12 3+9 4.154 0.04 2.039 13 4+9 4.414 0.215 2.553 14 4+10 4.414 0.215 2.025 15 5+10 4.7 0.543 2.578 16 5+11 4.7 0.543 2.071 17 6+11 5 1.025 2.641 18 6+12 5 1.025 2.137 19 1+6+12 5 0 2.137 20 1+6+13 5.154 0 1.944 21 1+7+13 5.3 0 2.257 22 1+8+13 5.7 0 4.442 23 2+8+13 6 0 3.598 24 2+8+14 6 0 2.975 25 3+8+14 6.154 0.04 3.285 26 3+9+14 6.154 0.04 3.285 27 3+9+15 6.154 0.04 2.801 28 4+9+15 6.414 0.215 3.282 29 4+9+16 6.414 0.215 2.806 30 4+10+16 6.414 0.215 2.806 31 5+10+16 6.7 0.543 3.319 32 5+11+16 6.7 0.543 3.319 33 5+11+17 6.7 0.543 2.864 34 6+11+17 7 1.025 3.398 35 6+12+17 7 1.025 3.398 36 6+12+18 7 1.025 2.927 37 1+6+12+18 7 0 2.927 38 1+7+12+18 7.3 0 3.458 39 2+6+12+18 8 0 4.705 40 2+7+12+19 8 0 4.254 41 2+7+13+19 8 0 4.254 42 2+8+13+19 8 0 4.254 44 2+8+14+20 8 0 3.774 45 3+8+14+20 8.154 0.04 4.042 48 3+9+15+21 8.154 0.04 2.867
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.
