《线材用量计算》PPT课件.ppt

电线电缆材料用量計算 余濱 整理 2012 /07/30,电线电缆材料用量計算,电源线一般依UL，IEC，JIS，GB等相关标准设计。（如：SVT、SJT、H05VV-F，H03VVH2-F、VCTF、RVV等） 电脑周边设备用线一般依UL ，CSA等相关标准设计。（如UL 1061、UL 2464、UL 2725等） 各电线标准一般会规定导体尺寸，绝缘材质、厚度，外被材质、厚度，线材形状等参数。,通讯电缆一般采用铜材质作为导体。 常用铜导体可分为裸铜，镀锡铜，镀银铜，铜包钢等。 裸铜-导体电阻小，易氧化 镀锡铜-抗氧化性增强，便于后续焊接 镀银铜-导电性强，价格高 铜包钢-强度高,电线电缆材料用量計算-导体篇,电线电缆材料用量計算-导体篇,导体大小（Size）： 导体大小通常用AWG（American Wire Gauge）表示。 AWG数是根据导体截面积（Cross-sectional Area）来定的，AWG数越大，导体截面积越小，反之亦然。 导体截面积常用mm2或Cmil表示。 导体截面积的计算： S（mm2）=N*（d/2）2 S（Cmil）=N*（d*39.37）2 N-导体条数 d-单条导体直径 -圆周率(3.14159),电线电缆材料用量計算-导体篇,(续)常用导体AWG数与截面积对应表：,电线电缆材料用量計算-导体篇,导体绞合（Strand）： 为提高导体强度，通常采取将多条铜 线绞合的方式。 绞距( Length of Lay） ：在绞线轴线方向一个完整螺旋线之间的距离。 绞合铜线中单根铜线条数和直径一般不作规定，满足截面积要求即可。（某些有特殊规定的电源线除外，如VDE等）,电线电缆材料用量計算-导体篇,(续)单束束绞绞合铜导体最大绞距： (束绞：所有导体都依同一方向绞合） 绞向：单线从下至上的方向向左 称为左向，反之称为右向。,电线电缆材料用量計算-导体篇,(续)导体绞距的测量及绞合直径的计算： 导体绞距的测量：将绞合导体中的某条导体从一点开始按与绞向相反方向退扭10圈后到达另一点，两点间的距离除以10即为绞距值。 绞合直径：D=N*1.155*d N-导体条数 d-单条导体直径,电线电缆材料用量計算-导体篇,增强导体强度的方法： 减小导体绞距 导体绞合时加黄旦丝或尼龙丝填充 （如：为了增强线材的弯曲测性能，可从上述两方面进行改善）,电线电缆材料用量計算-绝缘篇,绝缘（Insulation）： 常用绝缘材质有PVC（PolyVinyl Chloride)、SR-PVC（Semi-rigid PVC，半硬质PVC）、PP (Polypropylene，聚丙烯）、PE（Polyethylene，聚乙烯）、Foam-PE、Foam-PE+Skin等。 绝缘材质一般依线材电气特性及相应安规标准确定。,电线电缆材料用量計算-绝缘篇,绝缘厚度（Thickness of Insulation）： 一般电线电缆标准会规定绝缘最小平均厚度（Min Average Thickness）和任意点最小厚度（Min Thickness at Any Point）。 （如：UL 1061规定绝缘材质为SR-PVC，最小平均厚度为9Mil（0.23mm）、任意点最小厚度为7 Mil（0.18mm）) - 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm,电线电缆材料用量計算-绝缘篇,绝缘外径（Diameter of Insulation）： 绝缘外径D2=导体绞合外径D+绝缘平均厚度t1*2 如UL 1061 28AWG电子线(Hook-up Wire)： 导体绞合外径D=N*1.155*d =7*1.155*0.127 =0.388mm 绝缘外径D2 =绞合外径D+绝缘平均厚度t*2 =0.388+0.23*2 =0.85mm,电线电缆材料用量計算-集合篇,集合时绞线方向一般不作规定（多为S向）。 集合绞距设定为集合完成外径的20-30倍。 集合时，各芯线应按一定规律排列，使集合后外观圆整。 若集合时外观不圆整，允许加适量填充物填充，以保证线材圆整。 为了防止外被与芯线粘连，可在两者之间添加隔离物，即在集合时增加包带。,电线电缆材料用量計算-集合篇,包带（Wrapped Tape）： 棉纸-抗张强度及伸长较差，价格便宜 透明麦拉-抗张强度及伸长较好，无屏蔽效果 麦拉铝箔-抗张强度及伸长较好，有屏蔽效果，但绝缘效果不及展翅铝箔 展翅铝箔-抗张强度及伸长较好，有屏蔽效果，绝缘效果好，价格高,电线电缆材料用量計算-集合篇,(续)包带（Wrapped Tape）： 包带厚度用m（1 m=0.001mm）表示。 常用棉纸厚40 m、麦拉铝箔厚20m 透明麦拉厚30m、展翅铝箔厚43m 包带宽度依集合外径和重叠率而定。 包带宽度=集合外径* *(1+重叠率) 如：UL 2464 26AWG*7C铝箔宽度为： D=(1.0*3)* *(1+25%)12mm (通常重叠率要求为25%，*(1+25%)4，所以一般将绞合外径*4即为包带宽度）,电线电缆材料用量計算-集合篇,集合外径的计算： 若集合芯线有两种或以上不同外径，集合外径可用几何图形模拟算出。 若集合芯线为相同外径，集合外径可用如下公式算出： 集合外径D3=芯线绝缘外径D2*绞合系数 如：UL 2464 26AWG*7C集合外径为： 集合外径D3=芯线绝缘外径D2*绞合系数 =1.0*3 =3mm,电线电缆材料用量計算-集合篇,多芯线集合排列规则及绞合系数表：,电线电缆材料用量計算-屏蔽篇,屏蔽就是为了减弱电磁场的干扰，利用金属层将主串回路和被串回路隔开 。 依要求抗干扰的强弱，可采用单屏蔽和双屏蔽。 单屏蔽一般采用包铝箔屏蔽 双屏蔽一般采用包铝箔后再加编织（或缠绕）屏蔽。,电线电缆材料用量計算-屏蔽篇,编织屏蔽（ Braid Shield ）： 编织屏蔽可消除各个方向上的干扰, 屏蔽效果高,结构稳定, 外观圆整 屏蔽效果与编织率有关。 编织率与编织锭数、每锭股数、编织线直径、编织目数及编织内线径有关。 编织率的计算(为编织角): Tg=2* *(D+2d)*P/(25.4*C) F=(N*P*d)/(25.4*Sin) =(2F-F2)*100% D-编织内线径 d-编织线直径 P-目数 C-锭数 N-每锭股数,电线电缆材料用量計算-屏蔽篇,(续)编织屏蔽（ Braid Shield ）： 如：编织内线径为1.6mm，编织16/5/0.10，7.99目，求编织率。 Tg=2 *3.14159*(1.6+2*0.1)*7.99/(25.4*16) =0.22234547 Sin= Tg/ (Tg2+1) = 0.2170536 F= (5*7.99*0.1)/(25.4*0.2170536)=0.724629 =(2* 0.724629 0.724629 2)*100% =92.41% （目数为1 Inch(25.4mm)内编织菱形的个数）,电线电缆材料用量計算-屏蔽篇,缠绕屏蔽（Spiral Shield）： 缠绕铜线条数的计算： N=(D+d)* /d 以上N为屏蔽率为100%时的铜线条数。 屏蔽率=(实际缠绕铜线条数)/N*100% 如：缠绕内线径为2.0mm，缠绕63/0.10，求屏蔽率。 N=(2.0+0.1)* 3.14159/0.1 =65 =(63/65)*100%=97% D-缠绕内线径 d-缠绕线直径,电线电缆材料用量計算-外被篇,外被（Jacket）： 常用外被材质有PVC（PolyVinyl Chloride)、PU（Polyurethane）、TPE（Thermo Plastic Elastomer）、TPR（ Thermo Plastic Robber）等。 外被材质一般依安规标准或客户要求而确定。,电线电缆材料用量計算-外被篇,外被厚度（Thickness of Jacket）： 一般电线电缆标准会规定外被最小平均厚度（Min Average Thickness）和任意点最小厚度（Min Thickness at Any Point）。 除此规定外，外被厚度的确定还应考虑实际生产能力。 （如：UL 2725规定外被最小平均厚度为9Mil（0.23mm）、任意点最小厚度为7 Mil（0.18mm），但实际生产时一般会超过此标准。) - 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm,电线电缆材料用量計算-外被篇,外径（Diameter of Jacket）： 完成外径D4=集合外径D3+包带层厚度t2+屏蔽层厚度t3+外被平均厚度t4*2 如:UL 2464 26AWG*7C+AL+D+B(16/6/0.10T)线材完成外径： 完成外径D4=集合外径D3+包带层厚度t2+屏蔽层厚度t3+外被平均厚度t4*2 =1.0*3+0.25*4+0.10*4+0.76*2 5.1mm -包带层厚度=包带厚度*4 -屏蔽层厚度=编织铜线直径*4(或 缠绕铜线直径*2),电线电缆一般加工流程,电线电缆一般加工流程：,绞铜,绝缘,集合,屏蔽,外被,伸线,电线电缆物料用量计算,电线电缆物料用量的计算方法总体上是根据M=*V= *S*h求得。 -物料密度 V-体积 S-截面积 h -长度,导体用量计算： M= *V= *S*h= * *d2*N*h*K/4 = * d2*N*h*K*0.7854 -导体密度 N -导体条数 d -单根导体直径 h -导体长度 K -绞入系数（一个绞距单线展开长度与绞距之比） 例：1000m 24AWG(7/0.203)重量： M= * d2*N*h*K*0.7854 =8.9*1000*(0.203/1000)*(0.203/1000)*7*1.02*0.7854*1000 =2.057Kg,电线电缆物料用量计算,电线电缆物料用量计算,(续)导体用量计算： 导体密度与导体成份有关： 裸铜-导体电阻小，易氧化 镀铜-抗氧化性增强 镀锡铜-抗氧化性增强，便于后续焊接 镀银铜-导电性强，价格高，多用于射频电缆及氟塑料高温线 铜包钢-强度高，常用于架空电缆 合金铜-在铜中加入少量其它金属，以提高其强度 铜箔丝-将铜压成薄片后包裹在弹性纤维上，以提高强度,电线电缆物料用量计算,(续)导体用量计算： 合金铜密度的计算： = 1*P1+ 2*P2 1-铜密度 P1 -合金中铜所占比例 2 -另一金属密度 P2-合金中另一金属所占比例 补强型导体用量的计算： 为了增强线材的弯曲性能，有时需在铜线绞合时加入黄旦丝或尼龙丝，以提高导体强度，计算导体用量时应加上填充物的用量。 填充物规格常用*D表示，9000m一克重即为1D。 例：1000m 200D黄旦丝重量为： 0.001/9000*200*1000=0.0223Kg,电线电缆物料用量计算,(续)导体用量计算： 绞入系数的计算： 绞入系数指一个绞距单线展开长度L与绞距H之比，其值比1略大。 K=L/H= H-绞距 D-绞合外径,电线电缆物料用量计算,绝缘用量计算方法： M= *V= *S*h= * (S2-S1)*h = * *(D22-D12)*h/4 =* (D22-D12)*h*0.7854 -绝缘料密度 D2-绝缘外径 D1-导体绞合外径 h -长度 用此方法计算出的物料用量会偏少(因为导体绞合后为梅花状，此方法少算了导体与绝缘之间的物料重量。)，因 此常采用以下方法计算绝缘用量。 （ 绞合外径：D=N*1.155*d）,电线电缆物料用量计算,(续)绝缘用量计算： M= *V= *S*h = * *(D22-N*d2 )*h/4 = * (D22-N*d2 )*h*0.7854 -绝缘料密度 D2-绝缘外径 N-导体条数 h -长度 d -单根导体直径 例：1000m 18AWG*3 (41/0.154) SJT 绝缘用量： M= * (D22-N*d2 )*h*0.7854 =1.45*1000*(2.8)*(2.8)-41*(0.154)*(0.154)0.7854*1000 =0.9348Kg,电线电缆物料用量计算,(续)绝缘用量计算： 常用绝缘材质有PVC（PolyVinyl Chloride，聚氯乙烯)、SR-PVC（Semi-rigid PVC，半硬质PVC）、PP (Polypropylene，聚丙烯）、PE（Polyethylene，聚乙烯）、Foam-PE。 PVC：耐腐蚀，不延燃，易加工，成本低 PP：耐腐蚀，电绝缘性能好，多用于高频通讯电缆 PE：介电性能好，耐低温，多用于高频通讯电缆 Foam-PE：在PE中充入介电常数较小的介质以降低PE的介电性能 物理发泡：常为在PE中注入氮气 化学发泡：在PE中加入发泡剂，利用押出机螺杆温度达到发泡目的 （ Foam-PE密度与其发泡度有关）,电线电缆物料用量计算,中被用量计算： (中被用量计算方法同绝缘用量计算方法相同) M= *V= *S*h= * (S2-S1)*h = * *(D22-D12)*h/4 =* (D22-D12)*h*0.7854 -中被料密度 D2-中被外径 D1-中被内半成品外径 h -长度,电线电缆物料用量计算,外被用量计算： （对于集合后外观较圆整且为半管状押出的线材，其外被用量计算方法与中被用量计算方法相同） M= *V= *S*h= * (S2-S1)*h = * *(D22-D12)*h/4 =* (D22-D12)*h*0.7854 -外被料密度 D2-外被外径 D1-外被内半成品外径 h -长度,电线电缆物料用量计算,(续)外被用量计算： （对于集合无包带且为充实型押出的线材，若用计算中被用量的方法计算外被用量，其用量会偏少，可采用类似计算绝缘用量的方法计算） M= * *(D22-N*d2 )*h/4 = * (D22-N*d2 )*h*0.7854 -外被料密度 D2-外被直径 N-芯线条数 h -长度 d -单根芯线直径,电线电缆物料用量计算,(续)外被用量计算： （对于空管式押出的线材，若用计算中被用量的方法计算外被用量，其用量会偏多，则可采用以下方法计算） M= * *D22- ( D2 d)2*h/4 = * D22- ( D2 2d)2*h*0.7854 -外被料密度 D2-外被直径 d -外被厚度 h -长度,电线电缆物料用量计算,(续)外被用量计算： 常用外被材质有PVC（PolyVinyl Chloride，聚氯乙烯)、LSZH（Low Smoking Zero Halogen，低烟无卤)、PU（Polyurethane，聚亚安酯）、TPE（Thermo Plastic Elastomer，热塑性弹性体）、TPR（ Thermo Plastic Rubber，热塑性橡胶）、HYTREL（海翠） LSZH：不含卤元素，燃烧时不产生卤化氢等腐蚀性气体 PU：弹性好，多用于卷线 TPE，TPR ，HYTREL ：弹性及耐磨性较好,电线电缆物料用量计算,缠绕铜线用量计算： （如果已知缠绕铜线条数，其用量可与导体用量计算方法完全相同） M= *V= *S*h= * *d2*N*h*K/4 = * d2*N*h*K*0.7854 -铜线密度 N -缠绕铜线条数 d -单根铜线直径 h -长度 K -绞入系数（一个绞距单线展开长度与绞距之比） 附：缠绕铜线条数的计算：