電線設(shè)計(jì)原理

1、電線設(shè)計(jì)原理制作日期:2008年11月11日1編者簡(jiǎn)介工作經(jīng)歷：上個(gè)世紀(jì)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(gè)不了解電線是怎么做出來的到如何設(shè)計(jì)將電線成本降至最低,性能發(fā)揮至最大,費(fèi)了不少的功夫和時(shí)間,在這個(gè)行業(yè)內(nèi)還覺得路很遠(yuǎn),知識(shí)永無止境,我還得堅(jiān)持走下去! 2序言 電線設(shè)計(jì)說起來簡(jiǎn)單,做起來難,難的原因在哪里?是因?yàn)槲覀儧]有抓住問題的關(guān)鍵,沒有掌握設(shè)計(jì)的技巧.因?yàn)殡娋€看似簡(jiǎn)單,但涉及的安全及性能及工藝等方方面面的內(nèi)容太多,若是不掌握這些,電線是設(shè)計(jì)不好的.我們知道一件事情的成敗往往在于細(xì)節(jié),其實(shí)我們做電線設(shè)計(jì)工作的,若是設(shè)計(jì)不好,產(chǎn)品出現(xiàn)不良,那么往往是細(xì)節(jié)把握不夠.如何把

2、握細(xì)節(jié),那么請(qǐng)你從現(xiàn)在開始,先用心學(xué),先入了門后我想你就知道你該如何設(shè)計(jì)好一款電線產(chǎn)品!3綱要第一節(jié).如何設(shè)計(jì)導(dǎo)體第二節(jié).如何設(shè)計(jì)絕緣第三節(jié).如何設(shè)計(jì)集合第四節(jié).如何設(shè)計(jì)屏蔽第五節(jié).如何設(shè)計(jì)外被第六節(jié).如何設(shè)計(jì)印字4電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧:電源線一般依UL，IEC，JIS，GB等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。（如：SVT、SJT、H05VV-F，H03VVH2-F、VCTF、RVV等）電腦周邊設(shè)備用線一般依UL ，CSA等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。（如UL 1061、UL 2464、UL 2725等）特殊結(jié)構(gòu)及特性標(biāo)準(zhǔn)。（如：USB 2.0，Serial ATA，IEEE 1284，IEEE1394，DVI ，HDMI等

3、）（各電線標(biāo)準(zhǔn)一般會(huì)規(guī)定導(dǎo)體尺寸，絕緣材質(zhì)、厚度，外被材質(zhì)、厚度，線材形狀等參數(shù)。）5通訊電纜一般采用銅材質(zhì)作為導(dǎo)體，用以傳輸電流或電磁信號(hào)。常用銅導(dǎo)體可分為裸銅，鍍銅，銅包鋼，銅合金，銅箔絲等。裸銅-導(dǎo)體電阻小，易氧化鍍銅-抗氧化性增強(qiáng)鍍錫銅-抗氧化性增強(qiáng)，便于后續(xù)焊接鍍銀銅-導(dǎo)電性強(qiáng)，價(jià)格高，多用于射頻電纜及氟塑料高溫線銅包鋼-強(qiáng)度高，常用于架空電纜銅合金-強(qiáng)度高（銅中加入少量其它金屬）銅箔絲-抗彎折能力強(qiáng)，柔軟度高（將銅壓成薄片后包裹在彈性纖維上）電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-導(dǎo)體篇6電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-導(dǎo)體篇導(dǎo)體大?。⊿ize）：導(dǎo)體大小通常用AWG（American Wire Gaug

4、e）表示。AWG數(shù)是根據(jù)導(dǎo)體截面積（Cross-sectional Area）來定義的，AWG數(shù)越大，導(dǎo)體截面積越小，反之亦然。導(dǎo)體截面積常用mm2或Cmil表示。導(dǎo)體截面積的計(jì)算：S（mm2）=N*（d/2）2S（Cmil）=N*（d*39.37）2N-導(dǎo)體條數(shù) d-單條導(dǎo)體直徑 -圓周率(3.14159)7電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-導(dǎo)體篇(續(xù))常用導(dǎo)體AWG數(shù)與截面積對(duì)應(yīng)表：8電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-導(dǎo)體篇導(dǎo)體絞合（Strand）：為提高導(dǎo)體強(qiáng)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(gè)完整螺旋線之間的距離。絞合銅線中單根銅線條數(shù)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(shè)計(jì)原理與技巧-導(dǎo)體篇(續(xù))單束束絞絞合銅導(dǎo)體最大絞距：(束絞：所有導(dǎo)體都依同一方向絞合）絞向：?jiǎn)尉€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(shè)計(jì)原理與技巧-導(dǎo)體篇(續(xù))導(dǎo)體絞距的測(cè)量及絞合直徑的計(jì)算：導(dǎo)體絞距的測(cè)量：將絞合導(dǎo)體中的某條導(dǎo)體從一點(diǎn)開始按與絞向相反方向退扭10圈后到達(dá)另一點(diǎn)，兩點(diǎn)間的距離除以10即為絞距值。絞合直徑：D=N*1.155*d N-導(dǎo)體條數(shù) d-單條導(dǎo)體直徑11電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-導(dǎo)體篇增強(qiáng)導(dǎo)體強(qiáng)度的方法：減小導(dǎo)體絞距導(dǎo)體絞合時(shí)加黃旦絲或尼龍絲填充 （如：為了增強(qiáng)線材的彎

6、曲測(cè)試性能，可從上述兩方面進(jìn)行改善）12電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-絕緣篇絕緣（Insulation）：常用絕緣材質(zhì)有PVC（PolyVinyl Chloride ，聚氯乙烯)、SR-PVC（Semi-rigid PVC，半硬質(zhì)PVC）、PP (Polypropylene，聚丙烯）、PE（Polyethylene，聚乙烯）、Foam-PE、Foam-PE+Skin等。絕緣材質(zhì)一般依線材電氣特性及相應(yīng)安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)確定。13電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-絕緣篇絕緣厚度（Thickness of Insulation）：一般電線電纜標(biāo)準(zhǔn)會(huì)規(guī)定絕緣最小平均厚度（Min Average Thickness）和任意點(diǎn)最

7、小厚度（Min Thickness at Any Point）。（如：UL 1061規(guī)定絕緣材質(zhì)為SR-PVC，最小平均厚度為9Mil（0.23mm）、任意點(diǎn)最小厚度為7 Mil（0.18mm）) - 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm14電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-絕緣篇絕緣外徑（Diameter of Insulation）：絕緣外徑D2=導(dǎo)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(dǎo)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(shè)計(jì)原理與技巧-集合篇集合時(shí)絞線方向一般不作規(guī)定（多為S向）。集合絞距設(shè)定為集合完成外徑的20-30倍。集合時(shí)，各芯線應(yīng)按一定規(guī)律排列，使集合后外觀圓整。若集合時(shí)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(shí)增加包帶。16電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-集合篇包帶（Wrapped Tape）：棉紙-抗張強(qiáng)度及伸長(zhǎng)較差，價(jià)格便宜透明麥拉-抗張強(qiáng)度及伸長(zhǎng)較好，無屏蔽效果麥拉鋁箔-抗張強(qiáng)度及伸長(zhǎng)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(qiáng)度及伸長(zhǎng)較好，有屏蔽效果，絕緣效果好，價(jià)格高17電線

9、電纜設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)原理與技巧-集合篇集合外徑的計(jì)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(shù) 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(shù) =1.0*3 =3mm19電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-集合篇多芯線集合排列規(guī)則及絞合系數(shù)表：20電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-屏蔽篇屏蔽就是為了減弱電磁場(chǎng)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(qiáng)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(shè)計(jì)原理與技巧-屏蔽篇編織屏蔽（ Braid Shield ）：編織屏蔽可消除各個(gè)方向上的干擾, 屏蔽效果高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定, 外觀圓整 屏蔽效果與編織率有關(guān)。編織率與

11、編織錠數(shù)、每錠股數(shù)、編織線直徑、編織目數(shù)及編織內(nèi)線徑有關(guān)。編織率的計(jì)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(nèi)線徑 d-編織線直徑P-目數(shù) C-錠數(shù) N-每錠股數(shù)22電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-屏蔽篇(續(xù))編織屏蔽（ Braid Shield ）：如：編織內(nèi)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(shù)為1 Inch(25.4mm)內(nèi)編織菱形的個(gè)數(shù)）23電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-屏蔽篇纏繞屏蔽（Spiral Shield）：纏繞銅線條數(shù)的計(jì)算： N=(D+d)* /d以上N為屏蔽率為100%時(shí)的銅線條數(shù)。屏蔽率=(實(shí)際纏繞銅線條數(shù))/N*100% 如：纏繞內(nèi)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(nèi)線徑 d-纏繞線直徑24電線電纜

13、設(shè)計(jì)原理與技巧-外被篇外被（Jacket）：常用外被材質(zhì)有PVC（PolyVinyl Chloride)、PU（Polyurethane）、TPE（Thermo Plastic Elastomer）、TPR（ Thermo Plastic Robber）等。外被材質(zhì)一般依安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)或客戶要求而確定。25電線電纜設(shè)計(jì)原理與技巧-外被篇外被厚度（Thickness of Jacket）：一般電線電纜標(biāo)準(zhǔn)會(huì)規(guī)定外被最小平均厚度（Min Average Thickness）和任意點(diǎn)最小厚度（Min Thickness at Any Point）。除此規(guī)定外，外被厚度的確定還應(yīng)考慮實(shí)際生產(chǎn)能力。（如：UL

14、 2725規(guī)定外被最小平均厚度為9Mil（0.23mm）、任意點(diǎn)最小厚度為7 Mil（0.18mm），但實(shí)際生產(chǎn)時(shí)一般會(huì)超過此標(biāo)準(zhǔn)。) - 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm26電線電纜設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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