電線設計原理-

1、電線設計原理制作日期:2008年11月11日1編者簡介工作經歷：上個世紀末開始在電線電纜行業(yè)摸爬滾打,至今已有9年有余,從一個不了解電線是怎么做出來的到如何設計將電線成本降至最低,性能發(fā)揮至最大,費了不少的功夫和時間,在這個行業(yè)內還覺得路很遠,知識永無止境,我還得堅持走下去! 2序言 電線設計說起來簡單,做起來難,難的原因在哪里?是因為我們沒有抓住問題的關鍵,沒有掌握設計的技巧.因為電線看似簡單,但涉及的安全及性能及工藝等方方面面的內容太多,若是不掌握這些,電線是設計不好的.我們知道一件事情的成敗往往在于細節(jié),其實我們做電線設計工作的,若是設計不好,產品出現不良,那么往往是細節(jié)把握不夠.如何把

2、握細節(jié),那么請你從現在開始,先用心學,先入了門后我想你就知道你該如何設計好一款電線產品!3綱要第一節(jié).如何設計導體第二節(jié).如何設計絕緣第三節(jié).如何設計集合第四節(jié).如何設計屏蔽第五節(jié).如何設計外被第六節(jié).如何設計印字4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

3、）（各電線標準一般會規(guī)定導體尺寸，絕緣材質、厚度，外被材質、厚度，線材形狀等參數。）5通訊電纜一般采用銅材質作為導體，用以傳輸電流或電磁信號。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(xù)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6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 Gaug

4、e）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)7電線電纜設計原理與技巧-導體篇(續(xù))常用導體AWG數與截面積對應表：8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

5、作規(guī)定，滿足截面積要求即可。（某些有特殊規(guī)定的電源線除外，如VDE等）9電線電纜設計原理與技巧-導體篇(續(xù))單束束絞絞合銅導體最大絞距：(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。10電線電纜設計原理與技巧-導體篇(續(xù))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11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

6、曲測試性能，可從上述兩方面進行改善）12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（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(guī)標準確定。13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(guī)定絕緣最小平均厚度（Min Average Thickness）和任意點最

7、小厚度（Min Thickness at Any Point）。（如：UL 1061規(guī)定絕緣材質為SR-PVC，最小平均厚度為9Mil（0.23mm）、任意點最小厚度為7 Mil（0.18mm）) - 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm14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 =0.3

8、88+0.23*2 =0.85mm15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(guī)定（多為S向）。集合絞距設定為集合完成外徑的20-30倍。集合時，各芯線應按一定規(guī)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。16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17電線

9、電纜設計原理與技巧-集合篇(續(xù))包帶（Wrapped Tape）：包帶厚度用m（1 m=0.001mm）表示。 常用棉紙厚40 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）18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D

10、3=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*絞合系數 =1.0*3 =3mm19電線電纜設計原理與技巧-集合篇多芯線集合排列規(guī)則及絞合系數表：20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。21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(wěn)定, 外觀圓整 屏蔽效果與編織率有關。編織率與

11、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/(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22電線電纜設計原理與技巧-屏蔽篇(續(xù))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*

12、7.99*0.1)/(25.4*0.2170536)=0.724629 =(2* 0.724629 0.724629 2)*100% =92.41% （目數為1 Inch(25.4mm)內編織菱形的個數）23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24電線電纜

13、設計原理與技巧-外被篇外被（Jacket）：常用外被材質有PVC（PolyVinyl Chloride)、PU（Polyurethane）、TPE（Thermo Plastic Elastomer）、TPR（ Thermo Plastic Robber）等。外被材質一般依安規(guī)標準或客戶要求而確定。25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(guī)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(guī)定外，外被厚度的確定還應考慮實際生產能力。（如：UL

14、 2725規(guī)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過此標準。) - 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm26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)27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/I