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电线电缆基本知识 电线电缆基本知识电缆截面的选择铜导线的连接导线连接处的绝缘处理 简介 电线电缆是用以传输电力 传递信息和实现电磁能量转换的一大类电工线材产品 电线电缆产品的种类有很多 它们总的用途有两种 一种是传输电流 传输电流类的电缆最主要控制的技术性能指标是导体电阻 耐压性能 一种是传输信号 传输信号类的电缆主要控制的技术性能指标是传输性能 特性阻抗 衰减及串音等 当然传输信号主要也靠电流 电磁波作载体 现在随着科技发展可以用光波作载体来传输 电线电缆分类 裸电线 裸电线是电线电缆中的一大类基本产品 如铝绞线 钢芯铝绞线等 作架空用高压输电 其特点是仅有导体部分 没有绝缘和护层结构 电气装备用电线电缆 电气装备用电线电缆是使用范围最广 品种最多的一类 是将电能直接传送到各种用电设备 器具或电源连接线路用的电线电缆 各种电气装备内部的安装线以及电子工业仪表用线缆均属于该类产品 电力电缆 电力电缆是电力系统主网的主要元件 一般敷设在地下的廊道内 其作用是传送和分配电能 电力电缆主要用于城区 国防工程和电站等必须采用地下输电部位 电力电缆主要有三大部分组成 导体 绝缘层 护套 电线电缆的主要结构 一般电缆最基本的结构有导体 绝缘层及外护层 根据要求再增加一此结构 如屏蔽层 内护层或铠装层等 为了电缆有圆整性再辅加一些填充材料 导体是传输电流或信号的载体 其他结构都是作防护用 导体 或称导电线芯 其作用是传导电流 有实芯和绞合之分 材料有铜 铝 银 铜包钢 铝包钢等 主要用的是铜与铝 铜的导电性能比铝要好得多 铜导体的电阻率国家标准要求不小于0 017241 mm2 m 20 时 铝导体的的电阻率要求不小于0 028264 mm2 m 20 时 耐火层 只有耐火型电缆有此结构 其作用是在火灾中电缆能经受一定时间 给人们逃生时多一些用电的时间 现在使用的材料主要是云母带 火灾中 电缆会很快燃烧 因云母带的云母片耐高温 且又有绝缘作用 在火灾中能保护导体运行一定时间 绝缘层 包覆在导体外 其作用是隔绝导体 承受相应的电压 防止电流泄漏 绝缘材料有多种多样 最主要的性能就是绝缘性能要好 其他的性能要求根据使用要求各有不同 有的要求介电系数要小 以减少损耗 有的要求有阻燃性能或能耐高温 有的要求电缆在燃烧时不会或少产生浓烟或有害气体 有的要求能耐油 耐腐蚀 有的则要求柔软等 屏蔽层 在绝缘层外 外护层内 作用是限制电场和电磁干扰 对于不同类型的电缆 屏蔽材料也不一样 主要有 铜丝编织 铜丝缠绕 铝丝 铝合金丝 编织 铜带 铝箔 铝 钢 塑带 钢带等绕包或纵包等 填充层 填充的作用主要是让电缆圆整 结构稳定 有些电缆的填充物还起到阻水 耐火等作用 主要的材料有聚丙烯绳 玻璃纤维绳 石棉绳 橡皮等 种类很多 但有一个主要的性能要求是非吸湿性材料 当然还不能导电 内护层 内护层作用是保护绝缘线芯不被铠装层或屏蔽层损伤用 内护层有挤包 绕包和纵包等几种形式 对要求高的采用挤包形包形式 要求低的采用绕包或纵包形式 现在绕包用的材料也多种多样 如钢带铠装的内护层 有采用PVC带绕包的 也有采用聚丙烯带绕包的 铠装层 铠装层作用是保护电缆不被外力损伤 最常见的是钢带铠装与钢丝铠装 还有铝带铠装 不锈钢带铠装等 钢带铠装主要作用是抗压用 钢丝铠装主要是抗拉用 根据电缆的大小 铠装用的钢带厚度是不一样的 这在各电缆标准中都有规定 外护层 在电缆最外层起保护作用的部件 主要有三种类 塑料类 橡皮类及金属类 其中塑料类最常用的是聚氯乙烯塑料 聚乙烯塑料 还有根据电缆特性有阻燃型 低烟低卤型 低烟无卤型等 电缆截面的选择 导线和电缆的截面选择应考虑以下各项因素 1 输电的容量 有的习惯称能带的功率 输电容量越大 导体截面积就需越大 容量最直接决定导线 电缆的导体截面积 这是首要因素 2 输电的距离 距离较远 必须考虑线路的线损压降 要求压降小 就必须加大导体截面积 3 电缆本身和结构 1 导体的材质 比如铜 铝 铝合金 实质上就是导体的电阻 同样的输电容量铜导体截面积就可以小于铝 铝合金导体 2 电缆的绝缘材质 或者说绝缘的耐热性 也即绝缘的允许长期工作温度 同样的输电容量 耐温度高的导体截面积可相对小一些 3 电缆的结构a 电缆是单芯还是多芯结构 即使是多芯结构 2芯 3芯 4芯 5芯 3 1芯 3 3芯 4 1芯的电缆彼此间载流量也存在差异 同样的输电容量 导体的截面积选择也会不同 b 电缆的金属护层 铠装层也是影响电缆载流量的重要因素 也影响到导体截面积的选择 4 敷设方式电缆的敷设方式和状态 对电缆的载流量有很大的影响 必须引起高度的重视 否则就会影响到安全供电和电缆寿命 电缆敷设状态对载流量的影响的根本因素有二 一是感应电流增加了电缆的损耗并增加了电缆的发热量 二是关系到电缆的散热 敷设状态好 电缆散热快 会增加载流量 那么导体截面积可以适当选小一些 相反 电缆不易散热 增加了电缆的温升 就会减小电缆的载流量 那么导体的截面积就必须加大 总之 电缆的敷设方式和状态必须认真考虑 对电缆导体截面积的选择影响较大 5 环境因素 环境温度 环境因素对电缆载流量的影响最大 比电缆本身和敷设状态的影响更甚 最明显的就是环境温度和空气流通性 环境温度高 空气流通性不好 电缆载流量就得降低 导体截面积就得加大 相反 环境温度低 空气流动性好 电缆载流量就高 导体截面积就可适当减小 如给电缆套一个塑料管 载流量将会降低15 20 可见空气流通的重要 综上所述 导线和电缆截面积的选择应考虑的因素还是相对较多的 但对于电缆及其导体截面积的选择 必须进行综合考虑 才能做到科学合理 根据通过导体的电流 电压电流电阻三者之间的关系 电压 电压 也称作电势差或电位差 是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量 其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功 电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向 电流一般用符号 U 表示 国际单位制为伏特 V 常用的单位还有毫伏 mV 微伏 V 千伏 kV 等 此概念与水位高低所造成的 水压 相似 需要指出的是 电压 一词一般只用于电路当中 电势差 和 电位差 则普遍应用于一切电现象当中 电流 我们知道 水能在管中流动 我们管它叫水流 同样 电子也能在导线中流动 这种电子的流动就叫做电流 电流一般用符号 I 表示 水在流动中有高低之分 电在流动中也有强弱之别 电流的大小用电流强度来表示 电流强度在数值上等于一秒钟内通过导线横截面的电量的大小 通常所说的电流大小 就是指电流强度的大小 一般表示电流强度的单位是安培 简称安 用符号 A 表示 在有些电路中流过的电流很小 通常用毫安 微安来计量 它们之间的换算关系是 1安培 1000毫安 mA 1毫安 1000微安 A 电阻 电阻 水在管中流动时 并不是畅通无阻的 而是受着一定的阻力 阻止水的流通 这种阻力叫做水阻 同样道理 电线内通过电流时 电子在导线内运动也受着一定的阻力 这种阻力叫做电阻 电阻用符号 R 表示 表示电阻大小的单位是欧姆 简称欧 用符号 表示 测量大电阻值可用千欧 K 或兆欧 M 它们之间的换算关系是 1千欧 K 1000欧 1兆欧 M 1 000 000欧 电压电阻电流的关系欧姆定律的简述是 在同一电路中 通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比 跟这段导体的电阻成反比 该定律是由德国物理学家乔治 西蒙 欧姆1826提出的 载流量 指一条电缆线路在输送电能时所通过的电流量 在热稳定条件下 当电缆导体达到长期允许工作温度时的电缆载流量称为电缆长期允许载流量 为了保证电缆的使用寿命 运行中的导体电缆温度应不超过规定的长期允许工作温度 聚氯乙烯绝缘电缆为70 交联聚乙烯绝缘电缆为90 根据这一原则 在选择电缆截面时 必须满足下列条件 Imax I0式中 Imax 通过的最大连续负荷载流量I0 指定条件下的长期允许载流量 导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度 冷却条件 敷设条件来确定的 一般铜导线的安全载流量为5 8A mm 如 2 5mm BVV铜导线安全载流量的推荐值2 5 8A mm 20A 4mm BVV铜导线安全载流量的推荐值4 8A mm 32A 计算铜导线截面积利用铜导线的安全载流量的推荐值5 8A mm 计算出所选取铜导线截面积S的上下范围 S I 5 8 0 125I 0 2I mm S 铜导线截面积 mm I 负载电流 A 根据负荷的功率 物理学名词 电流在单位时间内做的功叫做电功率 是用来表示消耗电能的快慢的物理量 用P表示 它的单位是瓦特 Watt 简称 瓦 符号是W 作为表示电流做功快慢的物理量 一个用电器功率的大小数值上等于它在1秒内所消耗的电能 如果在 t 单位为s 这么长的时间内消耗的电能 W 单位为J 那么这个用电器的电功率就是P W t 定义式 电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积 P U I 对于纯电阻电路 计算电功率还可以用公式P I2R和P U2 R 每个用电器都有一个正常工作的电压值叫额定电压 用电器在额定电压下正常工作的功率叫做额定功率 用电器在实际电压下工作的功率叫做实际功率 单相电设备首先根据功率 线路电压计算出导线所需的电流大小 然后根据电流大小选择电缆截面积 选择的电缆额定载流量稍大于所需电流即可 口算的话S P 1 7 P取千瓦单位 一般负载 也可以称为用电器 如电灯 冰箱等等 分为两种 一种是电阻性负载 一种是电感性负载 对于电阻性负载的计算公式 P UI对于日光灯负载的计算公式 P UIcos 其中日光灯负载的功率因数cos 0 5 不同电感性负载功率因数不同 统一计算家庭用电器时可以将功率因数cos 取0 8 也就是说如果一个家庭所有用电器加上总功率为6000瓦 则最大电流是I P Ucos 6000 220 0 8 34 A 但是 一般情况下 家里的电器不可能同时使用 所以加上一个公用系数 公用系数一般0 5 那么 上面的计算应该改写成I P 公用系数 Ucos 6000 0 5 220 0 8 17 A 也就是说 这个家庭总的电流值为17A 则总闸空气开关不能使用16A应该用大于17A的 三相交流电功率的公式P 电功率 3 380 三相电压 I 电流 cos 公式中cos 为电感负载的无功损耗 保守一些取常数0 85即可 3 1 732这是起码的数学常识 将电流 I 推导出来 I P 功率 3 380 0 85 cos 有了电流 将电源线径求出来 注意 这是电线直径 不是截面积 电源线的规格全部是用截面积来表示的 线径公式 d 0 8 I 再利用电线直径 将电线的截面积求出来 这是数学公式 半径 半径 3 14 好了 到此算完了 所使用电源线的规格求出来了 很简单 就需要记住两个公式 一个 P 电功率 3 380 三相电压 I 电流 cos 另一个公式 d 0 8 I 铜导线的连接 导线连接的基本要求 导线连接是作业中的一项基本工序 也是一项十分重要的工序 导线连接的质量直接关系到整个线路能否安全可靠地长期运行 对导线连接的基本要求是 连接牢固可靠 接头电阻小 机械强度高 耐腐蚀耐氧化 电气绝缘性能好 常用连接方法需连接的导线种类和连接形式不同 其连接的方法也不同 常用的连接方法有绞合连接 紧压连接 焊接等 连接前应小心地剥除导线连接部位的绝缘层 注意不可损伤其芯线 绞合连接是指将需连接导线的芯线直接紧密绞合在一起 铜导线常用绞合连接 单股铜导线直接连接 小截面单股铜导线连接方法如图所示 先将两导线的芯线线头作X形交叉 再将它们相互缠绕2 3圈后扳直两线头 然后将每个线头在另一芯线上紧贴密绕5 6圈后剪去多余线头即可 单股铜导线直接连接 大截面单股铜导线连接方法如图所示 先在两导线的芯线重叠处填入一根相同直径的芯线 再用一根截面约1 5mm2的裸铜线在其上紧密缠绕 缠绕长度为导线直径的10倍左右 然后将被连接导线的芯线线头分别折回 再将两端的缠绕裸铜线继续缠绕5 6圈后剪去多余线头即可 不同截面单股铜导线连接方法 如图所示 先将细导线的芯线在粗导线的芯线上紧密缠绕5 6圈 然后将粗导线芯线的线头折回紧压在缠绕层上 再用细导线芯线在其上继续缠绕3 4圈后剪去多余线头即可 单股铜导线的分支连接 单股铜导线的T字分支连接如图所示 将支路芯线的线头紧密缠绕在干路芯线上5 8圈后剪去多余线头即可 对于较小截面的芯线 可先将支路芯线的线头在干路芯线上打一个环绕结 再紧密缠绕5 8圈后剪去多余线头即可 单股铜导线的十字分支连接 如图所示 将上下支路芯线的线头紧密缠绕在干路芯线上5 8圈后剪去多余线头即可 可以将上下支路芯线的线头向一个方向缠绕 见图a 也可以向左右两个方向缠绕 见图5b ab 多股铜导线的直接连接 如图 首先将剥去绝缘层的多股芯线拉直 将其靠近绝缘层的约1 3芯线绞合拧紧 而将其余2 3芯线成伞状散开 另一根需连接的导线芯线也如此处理 接着将两伞状芯线相对着互相插入后捏平芯线 然后将每一边的芯线线头分作3组 先将某一边的第1组线头翘起并紧密缠绕在芯线上 再将第2组线头翘起并紧密缠绕在芯线上 最后将第3组线头翘起并紧密缠绕在芯线上 以同样方法缠绕另一边的线头 多股铜导线的分支连接 1 多股铜导线的T字分支连接有两种方法 一种方法如图所示 将支路芯线90 折弯后与干路芯线并行 见图a 然后将线头折回并紧密缠绕在芯线上即可 见图b 多股铜导线的分支连接 2 另一种方法如图所示 将支路芯线靠近绝缘层的约1 8芯线绞合拧紧 其余7 8芯线分为两组 见图a 一组插入干路芯线当中 另一组放在干路芯线前面 并朝右边按图b所示方向缠绕4 5圈 再将插入干路芯线当中的那一组朝左边按图c所示方向缠绕4 5圈 连接好的导线如图d所示 单股铜导线与多股铜导线的连接 如图9所示 先将多股导线的芯线绞合拧紧成单股状 再将其紧密缠绕在单股导线的芯线上5 8圈 最后将单股芯线线头折回并压紧在缠绕部位即可 同一方向的铜导线的连接 当需要连接的导线来自同一方向时 可以采用图所示的方法 对于单股导线 可将一根导线的芯线紧密缠绕在其他导线的芯线上 再将其他芯线的线头折回压紧即可 对于多股导线 可将两根导线的芯线