Cable design basic knowledge

序 言 電線電纜的發展可追溯至 1831 年 英國科學家法拉第發現了 電磁感應法則 為 其實用發展打下了扎實的基礎 電線電纜的發展主要涉及絕緣材料与導體的發展 絕緣材料 裸 線 漆包線 膠線 塑膠線 合成材料線 導體 白金 銅 鋁 光纜 通俗地講 只要傳送 電力或信號的有形物體 都可稱為電線電纜 另外 依日本電線工業協會 1977 年對電線電纜的分類如下 裸線 捲線 通訊電纜 電 力電纜 被覆線 電線電纜的生產過程 集合 纏繞 印字 包帶 印字 裁條 煉銅 伸銅 伸線 絞線 絕緣 編織 捲裝 編織 外被 填充 外被 軸裝 地線 一 導體部分 1 名詞術語 AWG American wire gauge 美國電線規格 業界中一般用此稱呼 cable 規格 AWM Appliance Wiring Material 器具配線 伸長率 將物體拉伸至斷裂后所增加的長度与原標定長度的比率 絞距 絞線中之某一股線 捲繞一圈之直線距離 抗張強度 抗張試驗時 使其試樣斷裂 以單位面積表示之拉斷力 導體電阻 与其長度成正比 与其截面積成反比 電阻愈大導電率愈低 UL Underwriters Laboratories Inc 美国 保險商實驗室 TC Tinned Copper 镀锡铜 CSA Canadian Standards Association 加拿大标准协会組織 UL94V 0 防火等级 OD Overall Diameter 完成外径 Outside diameter 外徑 VW 1 垂直耐燃测试 ID Insulation Diameter 絕緣直徑 FT 1 水平耐燃测试 Shield 遮蔽 BC Bare Copper 裸铜 Braid 编织 Spiral 缠绕 Thickness 厚度 cable 的絕緣層与被覆体都有最小厚度 平均厚度的要求 Flame test 燃燒測試 Aged test 老化測試 cable 的絕緣体与被覆体 Elongation 伸長率 Trensile Strength 抗張強度 cable 的絕緣体与被覆体 Pitch 絞距 1P 表示 1 對 Connector 接插件 Mindin USB RCA 等 plug28 26 即 信號線 電源線 Gauge AWG Composition N mm Gauge AWG Composition N mm 28 287 0 12728 227 0 127 28 0 127 28 267 0 127 7 0 1628 207 0 127 28 0 16 28 247 0 127 11 0 16 b PS 2 線 滑鼠線為例 有 AS 或 TS 規格 滑鼠線一般使用多股 28 線 10 0 1AS 250D 15 0 08AS 250D 19 0 08AS 250D D 總丹尼數 纖維長為 9000 米 而重量為 1 公克時則稱為 1 丹尼 4 導體電阻 UL758 NON UL 線均以 1 01 計算 8 導體絞合設備 400P 束絞机 主要用於銅線絞合 9 絞線工時 a 計算公式 工時 M Min 絞距 mm RPM 2 1000 RPM 一般以 1800 轉計算 單位換算單位換算 1mm 39 37mil 1kg mm2 1420PSI 1Inch 25 4mm 2 54cm 1Ft 12Inch 1m 1 0936Yd 1Yd 3Ft 0 914m 1m 3 281Ft 1kg 2 204LBS 1mil 1 1000 INCH 0 0254mm 1Ft 0 3048m 比重比重 PVC 1 45 SR PVC 1 38 PP 0 95 PE 0 95 舉例舉例 以以 640400064300 100KM 為例為例 A 導體結構 10 0 1BC 4C 7 0 12TC B 用 量 W1 d2 6 9822 N K1 C K2 P K3 0 12 6 9822 10 1 02 4 1 02 2 906 Kg Km 總用量 2 906 100 290 6Kg W2 d2 6 9822 N K1 C K2 P K3 0 12 6 9822 7 1 02 0 499 Kg Km 地線總用量 0 499 100 49 9Kg C 絞線工時 1 10 0 1AS 工時 M Min 絞距 mm RPM 2 1000 RPM 一般以 1800 轉計算 11 1800 2 1000 0 9 35 6 M Min 總生產時間 47h 2 7 0 12TS 工時 M Min 絞距 mm RPM 2 1000 RPM 一般以 1800 轉計算 13 1800 2 1000 0 9 42 0 M Min 總生產時間 40h 二 絕緣部份 1 材料种類与特性 a PP 聚丙烯 Polypropylene 其質量較 PE 輕 特性与 PE 大致相當 比重為 0 89 0 91 而其耐熱性 抗張強度及耐磨性优於 PE 介質常數變比 PE 低 PP2 2 PE2 3 因此廣泛用於通信電纜之絕緣体 PP 押出溫度約為 190 250 較亮 較硬 易燃 無太多的煙塵 有下滴現象 價格較低 b PE 聚乙稀 Polyethlene 熱塑性絕緣材料 是目前電線行業中絕緣及被覆材料中用途 最廣泛者 因其具有优异的電氣特性 用於絕緣最為适當 另其耐磨 性 耐溶性 防濕性 耐低溫劣化 質量輕 HDPE 押出溫度約 為 200 230 LDPE 約為 220 250 很亮 很軟 較維加工 無下滴現象 價格較貴 c SR PVC 聚氯乙稀 SR Polyvinyl Chloride 熱塑性材料 主要用於通信電纜 控制電纜 燈具用線 及 馬 達引線等之絕緣或被覆材料 PVC 絕緣使用之電壓以低壓 600V 為 多 且 PVC 在高溫 低溫皆可適用 另因其具有耐燃之特性及柔軟 性好 介質強度高 因此家電器具用線皆以 PVC 為主体 成本低是其 另一主因 PVC 的在 65 85 軟化 120 150 有完全的可塑性 190 以上則分解 故加工溫度一般在 150 180 其比重約為 1 4 最早使用起源於 1933 年 較暗 較軟 不易燃燒 有大量的煙塵 價格較貴 2 測試要求 UL758 AWM 24 小時 荷重 500g 線材 不得染色至 ABS 板 13 低溫捲繞試驗 20 4 小時 表面無裂紋 瑕疵 14 加熱捲繞試驗 121 1 小時 表面無裂紋 瑕疵 15 燃燒試驗 水平燃燒 FT 1 垂直燃燒 VW 1 3 絕緣厚度 平均厚度 標準厚度 0 9 最小厚度 標準厚度 0 8 4 用量計算 W Kg km D2 Nd2 0 7854 G C K2 D 絕緣外徑 d 導體外徑 比重 K2 芯線撚入率 N 導体總條數 C 芯數 舉例舉例 以以 640400064300 100KM 為例為例 a 用量計算 W Kg km D2 Nd2 0 7854 C K2 0 72 40 0 12 0 7854 1 38 4 1 02 0 40 b 芯線押線設備 50mm 押出机 50mm 指押出机的螺杆直徑 c 芯線押出工時 經驗值 PP PE 絕緣 480M Min SR PVC絕緣300M Min 400 000M 300M Min 三 集合部份 含包帶 纏繞 編織 1 絞合外徑計算 D N 1 155 d D 1 2n d N 3n 1 n 1 D K d N 股數 d 單線徑 n 層數 2 絞向 左絞与右絞 見導體部分 3 絞距 UL 集合之層心徑 35 Non UL 集合之層心徑 40 4 填充材料 a PVC 填充條 用量計算 Kg Km W d2 0 7854 b PPY 充麻 經驗用量值小電線每 1mm2約 4140D 大電線每 1mm2約 3240D c 絲或紗 用量計算 Kg Km W D 0 0001111 D 指總丹尼數 5 包帶 a 包帶作用 使線材成圓柱狀 防止線材松散 遮蔽使信號不受干擾 增加机械力 隔離絕緣体 与被覆体 b 包帶方式 縱包与橫包 c 包帶材料 AL Mylar 1 872 其導電面必須与地線或編織 纏繞 接觸 Mylar 1 4 材質為聚脂 主要防止松散 棉紙帶 0 8 主要起圓滑 柔軟 絕緣作用 d 帶寬的選擇 一般為包帶前線材外徑的 3 5 倍 1 60 22 2 h 總生產時間 e 包帶部份的用量計算 Kg Km W Kg km N N 1 t D t N 重疊度之倒數 圓周率 包帶材料之比重 t 包材之厚度 D 芯線集合外徑 t 捲斜包之厚度 f 絞線工時 工時 M Min 絞距 mm RPM 1000 6 纏繞 編織 a 作用 對外界電磁波產生隔離作用 確保內部信號不受干擾 也不會泄漏 b 纏繞 絞距 方向 s z c 編織 目數 吋 d 用量 纏繞 W Kg km d2 6 9822 N K5 編織 W Kg km d2 6 9822 M Cos d 單線徑 N 纏繞所需條數 M 編織總條數 編織角度 四 被覆体部份 1 材料种類与特性 a PU 料 彈性好耐磨 較硬 火燒有刺激性气味 價格較貴 b PVC 料 色澤較暗 彈性比 PU 差 火燒有臭味 2 測試要求 1 Unaged 老化前伸長率及抗張強度 2 Air oven aged 老化后伸長率及抗張強度 Polymer designation Polymer type test speedElongation percent Tensile strength psi Kg f mm2 TPES Thermoplastic 20 2inche sper minute 1001500 1 05 Polymer designation Dry temperature rating Oven Temperature Time days Elongation percent Tensile Strength percent 8011376570 75100106570TPES 6010076570 3 Thickness requirements for PVC insulation 具体依 UL 安規標準 例 UL2725 AVG Thickness 9mil min At any point 7mil min 4 伸長率測試 取樣長約 15 20 公分 將銅線剔除 然后在中間做 5 公分 或 1 吋 的記號 利用拉力机以 每分鐘 20 2 之速度拉力觀察拉斷后之長度 利用下列公式求出 拉斷后之標點距離 拉斷前之距離 伸長率 X 100 拉斷前之標點距離 5 抗張強度 KG MM2 拉斷力 抗張強度 截面積 6 截面積 外被截面積 以 10 吋 計算 空重 空重 截面積 25 4 25 4 比重 比重 163 87 空重 水中重 7 燃燒測試 VW 1 垂直耐燃测试 FT 1 水平耐燃测试 8 移行性測試 9 搖擺測試 10 加熱繞捲与低溫繞捲 11 印字耐磨測試 3 被覆体厚度 平均厚度 標準厚度 0 9 最小厚度 標準厚度 0 8 4 被覆体押出方式 a 充實押出 押出內眼模無管狀廊長部份 熔融的塑膠全部包裹芯線 b 空管押出 內眼模有管狀廊長部份 5 12mm 且廊長部份伸出外眼模或與外眼持平 管狀押 出能保證外被的光滑度 c 半空管押出 內眼模有管狀廊長部份 2 5mm 一般用於編織与纏繞線押出 5 外被表面光澤度 特亮面 亮面 半霧面 霧面 6 外被用量 a 充實押出 4 芯 W Kg km D2 4d2 0 7854 0 2146 d2 b 管 狀 押 出 W Kg km t D1 t c 編 織 押 出 W Kg km D2 D22 d2 M 0 7854 D 線纜完成外徑 d 芯線外徑 外被料比重 D1 外被下徑 t 外被厚度 D2 編織前外徑 M 編織總條數 五 模具費用 制線模具費用表 規格价格 HKD 規格价格 HKD 內眼模300 400免對內眼模800 1000 外眼模200 250免對外眼模300 450 絞線模60 100 附 一 電線原材料採購單价表 導体材料PVC 材料 材料規格 單价 HKD KG 材料規格 單价 HKD KG 銅絞線 28 250D36 9防火無毒 60P8 3 銅絞線 26 250D36 5無毒滑鼠料 75P8 6 銅絞線 28 10 0 1 250D 40 70一般滑鼠料 85P8 3 銅絞線 28 19 0 08 250D 45 0無毒耐硫非移外被料 75P11 8 銅絞線 28 15 0 05 250D 49 9SR PVC 無毒芯線料 30P8 2 銅絞線 28 19 0 12 250D 37 7UL1015 電子線料 35P7 7 鍍絞線 28 7 0 127 s11 36 4UL1015 電子線料 45P7 6 鍍絞線 26 10 0 12 s13 34 1無毒插頭料 45P8 0 銅絞線 24 11 0 16s15 33 0無毒耐寒插頭料 45P8 4 鍍錫線 0 1032 8無毒耐硫強非移外被料 75P12 0 鍍錫線 0 1230 2PU 料19 0 裸銅線 0 1229 8防火非移插頭料 35P7 6 裸銅線 0 1030 1無毒耐硫強非移插頭料 45P10 0 填充材料絕緣材料 材料規格 單价 HKD KG 材料規格 單价 HKD KG 棉線 20S 2 32 17HD PE14 5 棉線 20S 3 32 7LD PE9 5 棉線 20S 6 34 1PP4 26 充麻 PPY 3800D12 26EVA9 6 特多龍絲 250D35 0 特多龍絲 500D35 0 AL Mylar44 0 附 二 CABLE 線組裝材料採購單价表 組裝材料組裝材料 材料規格 單价 HKD EA 材料規格 單价 HKD EA 熱縮套管 3 5 15mm0 0050D SUB 9P 鐵殼白膠芯 F 0 2 熱縮套管 3 5 45mmUL 低毒辣0 0279D SUB 25P 鐵殼藍膠芯 F 0 4 熱縮套管 1 5 22mm UL0 0095D SUB 9P 鐵殼白膠芯 M 無毒0 25 熱縮套管 1 0 16mmUL0 0040D SUB 15P 鐵殼黑膠芯 M 0 26 熱縮套管 1 0 22mmUL0 0055HSG 2P 2001 H0 012 CORE D17 5 d9 5 28 5mm0 25HSG 4P 2001 H0 024 CORE D14 2 d6 35 28 5mm0 18HSG 5P A2501 H0 037 CORE D10 5 d5 6 20mm0 10HSG 6P 2003 H 6P0 048 CORE 9 5 5 0 20mm0 13HSG 6P 2001 H 6P0 036 CORE 14 27 7 28 5mm0 205端子 2001 T0 0115 CORE 9 5 4 8 10 4mm0 09端子 2003 T0 0128 CORE 10 5 5 6 20mm0 19JWT A2541T3B 20 0115 USB 膠芯 A M 0 09USB 膠芯蓋 A M 0 01 USB 膠芯 B M 0 12USB 膠芯蓋 B M 0 005 USB 膠芯 A M 2 00 18USB 前鐵殼 A M 0 08 USB 膠芯 B M 2 00 17USB 前鐵殼 B M 0 08 橢圓魔帶 黑 120MM 低毒辣0