电线电缆基础知识培训资料

1 苏州科宝光电科技有限公司设计开发部Tel 852 52579805 Fax 852 52571665Website http www cableplus Email chenl cableplus cableplus 电线电缆基础知识培训 2 电线电缆概述 电线电缆定义 用以传输电能 信息和实现电磁能转换的线材产品 电线电缆发展历史 1744年电线诞生 电线电缆进入实用化 至今已有250多年的历史 1938年研制开发的PVC PE 使电线电缆进入大量应用塑料的时代 20世纪70年代光纤的出现 近期超导和纳米技朮的进展 更使电线电缆的生产 发展 应用进入一个全新的阶段和领域 3 第 章 电线电缆分类 电力电缆又称力缆 用于传输电缆 常做地下敷设 架空线 裸电线 又称裸电线 常用于长距离传输电能 常做架空敷设 通讯电缆用于传输电信号 常敷设于地下或架空 漆包線 绕组线 又称绕组线 用于电机绕组 将电能转化为机械能 电气装备用电缆用做电气设备的安装线 光纤光缆用于传输光信号 因具有低衰減性能 常用作长途通讯主干线 4 第 章 电线电缆设计依据 电线电缆的各种标准国际标准国际电工委员会标准IEC 美国保险商实验室标准UL 美国军用标准MIL C 17G 日本工业标准JISC JISK等 德国工业标准DIN 英国国家标准BS 美国电气及电子工程师协会标准IEEE 国内标准国家标准GB TXXXX XXXX GBXXXX XXXX 通讯行业标准YD TXXXX XXXX 机械行业标准JBXXXX XXXX 电子行业标准SJ TXXXX XXXX 5 第 章 电线的常规设计依据 续 企业标准企业制定的 报有关省市技术监督部门批准的各类企业标准 如苏州科宝光电科技有限公司起草制定的Q 320581EYW002 2004 电热毯 电热垫和类似家用柔性发热器具用非 自粘性感温型电热线 客户图纸或实样客户提供的各种技术规范 条件及规格书 或是各种电线实样 客户提出的技术要求电线的使用温度和电压等级使用温度是65 80 105 125 150 260 中哪个温度等级級 使用电压要求是高压还是低压 电线敷设及环境要求首先要告之所需电线的使用场合及用途情况 是否有耐热 耐寒 耐油 耐各种化学溶剂 耐辐射 防水等特殊性能要求 如用在室外敷设 还要耐日光及耐紫外线的性能要求等 电线在敷设和使用过程中是否有经常受较大的机械力作用 如拉伸和挤压 电线在使用中要经常受频繁移动和弯曲的要求 则电线要求柔软 弯曲性能要好 6 第 章 电线的常规设计依据 续 电线装配加工时的要求电线在装配时 经常会有一些特殊的要求 附着力要求 对电线成品公差的要求 加工时需焊锡或浸锡用 则需采用镀锡导体的电线 如有注塑工艺的要求 电线外护套要求结实圆整一些 不可用挤管式 电线性能方面的要求要求电线承受的载流量 A 对于通信电缆传输性能上的要求 如特性阻抗 衰减 串音 回波损耗等指标 见附件A计算公式 7 第 章 电线电缆材料 电缆用金属材料 1 银金属导电性及导热性最高 具有良好的耐腐蚀性及耐氧化性 有良好塑性 易于焊接 主要用于镀层和包复层 主要用做耐高温线及 注 依照集肤效应原理 用做高频通讯电缆导体 2 铜导电性仅次于银 导热性仅次于金 银 抗腐蚀 无磁性 塑性好 易于焊接 用途广泛 铜合金主要为提高铜的耐磨性 耐腐蚀性及机械物理性能 3 铝导电性仅次于银 铜 金 导热性好 耐腐蚀性好 机械强度一般 塑性好 比重小 缺点是抗拉强度低 不易焊接 铝合金主要为提高铝的机械强度 耐热性及可焊性 4 金 镍用做耐高温线 5 铁 钢 常作复合导体的加强材料 如钢芯铝绞线 铜包钢 铝包钢线等 6 锌用做钢丝 钢带 铁导体的镀层 用以防腐蚀 7 锡用做钢丝 铜线的镀层 用以防腐蚀 并有利于铜线的焊接 8 第 章 电线电缆材料 常用导体 1 铜箔丝一条铜箔条 由铜丝压扁 绕包在聚脂纤维上成一股 然后四股正规绞合而成 铜箔丝弹性 柔软性和弯折强度好 因含有纤维芯 易吸潮及氧化变黑 主要用做电话曲线和游戏机线的导体 2 裸铜线裸铜线具有高导电率 但在高温下易氧化 有单根 或实心 裸铜线和绞合裸铜线之分 绞合的目的是保持导体柔软3 镀锡铜线用热镀或电镀方式将金属锡镀于铜导体表面 以防止铜腐蚀 变色 及使导体更易焊接 分为单根 或实心 镀锡铜线和绞合 绞合的目的是保持导体柔软 4 裸绞镀铜线主要用于电子线上 一方面便于焊锡 另一方面由于导体较硬 不易弯曲 便于插到印刷电路板上面 5 镀绞镀铜线主要用于电子线上 性能同裸绞镀铜线 锡层附着性优于裸绞镀铜线 9 第 章 电线电缆材料 常用导体 续 6 镀银铜线相对于镀锡铜线 主要增加导体的导电性能 导电性能亦优于裸铜线 耐氧化性 耐热性 好 加工方式与镀锡铜线相同 分为单根 或实心 镀锡铜线和绞合 绞合的目的是保持导体柔软 7 铜包钢铜材包覆在钢芯上制成 既有铜的高导电性能 又具有钢的高机械强度 铜包钢线可用于电力传输和电话线路的架空线 用于微波线路与铜线具有同样的传输效果 在山区寒冷地带及农村用作架空电话线时 能承受冰冻负荷和大风冲击 架设跨距比铜线大一倍 另有镀银铜包钢导体 主要是提高导体的导电性能 耐腐蚀性及耐氧化性 耐热性 8 聚氨脂漆包线强度好且特别柔软 主要用于耳机线或电机上 目的是减小耳机线的外形尺寸 从而减少耳机线整体重量 保证强度 柔软 或做为电机绕组线 10 PVC聚氯乙烯 PVC 塑料是以聚氯乙烯树脂为基础的多组份混合材料 根据各种电线电缆的要求 在PVC配方中配入有可塑剂 安定剂 填充剂 耐燃剂 加工助剂 润滑剂 紫外线吸收剂 着色剂和特殊用途添加剂等物质 主要用于绝缘和护套 主要有70 80 90 105度四个温度等级 基本判定方法 燃烧时 黄色火焰 黑烟 底边有火焰呈绿色 恶臭 PE聚乙烯具有优良的电绝缘性 介电常数及介质损耗角正切tg 都很小 良好的化学稳定性 很低的透气性和较小的吸水性 比重小 无毒性 并有良好的塑性 易于加工成型 主要用于通讯电缆绝缘 基本判定方法 表面比较光滑 燃烧时 火焰上黄下蓝 滴落 有轻微的蜡烛味 PP聚丙烯的外观呈白色蜡状固体 较透明 无毒 吸水性小 仅为0 03 0 04 可燃 比重为0 91 是目前常用塑料中最小的一种 主要用于芯线绝缘 11 第 章 电线电缆材料 塑料 续 基本判定方法 表面比较光滑 与PE比 较硬 燃烧时 火焰上黄下蓝 滴落 有股臭味 过后才有轻微的蜡烛味 XLPE XL PVC热固性材料 主要用做绝缘 XLPE最高耐温等级可达150度基本鉴别方法 剪一段线材 去掉导体 用火从中间开始烧 然后用力将线拉断 断面非常圆整 PU具有很好的物理和化学性能 常用于工程机械等设备连接线和弹簧线的护套 基本鉴别方法 带磁性 弹性很好 燃烧时膨胀并拌有滴落 TPE PO 热塑性弹性体 低烟无卤阻燃料 12 第 章 电线电缆材料 辅助材料 填充材料聚酯纤维 棉纱 PP绳 目的是保持电缆圆整 减少胶料用量 降低成本 可增加电缆强度 聚脂纤维常用于弯曲要求高的线材 分隔材料 棉纸 聚酯带 发泡PP带 滑石粉 云母粉 硅油 DOP B T A 芯线成缆时绕包纸带或押出外被时纵包纸带 可使电线圆整 保证开皮 滑石粉 云母粉 外被押出时 芯线PVC表面与被覆PVC受热 易粘着一起 使用滑石粉隔离 可以保证开皮及控制附着力 绝缘押出时喷涂硅油 主要是改善导体与绝缘之间的附着力 用于绝缘与外被之间可以保证开皮 DOP用于导体与绝缘之间 改善导体与绝缘之间的附着力 B T A 溶液在押出绝缘时涂于导体表面 主要是防止裸铜丝氧化 屏蔽材料 铝箔麦拉带 常附带一排扰地线 编织线 斜包线 屏蔽可有效防止屏蔽层内外的相互干扰 13 第 章 电线电缆颜色 电子线主要颜色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 粉红 浅绿 浅蓝 浅灰 通讯电缆线对主 辅颜色a线 主色 白 红 黑 黄 紫 b线 辅色 蓝 橙 绿 棕 灰 多对数基于主辅颜色 配以 绝缘间色 色条 色点 色环 芯线标号等方法进行标识区分 或做成基本单位 配以电缆扎带进行标识区分 其它线材的颜色 主要按照电线标准要求 或协会标准 如ICEA绝缘电缆工程协会insulatedCableEngineerAssociation 及西欧电子标准WesternElectric等 或客戶要求 或公司内部为便于统一管理而制定的颜色标准 颜色标准 具体的颜色标准参照PANTONE 或RAL840HR和RAL841GL 或客户实样颜色 14 第 章 电线电缆产品介绍 AWM电子线 产品标准产品依据ULsubject758 AWM电器配线总则 一般说明每种结构对应一个结构代号 StyleNo 每个Stylepage具体描述结构代号 电线名称 温度及电压等级 绝缘材料及厚度 导体材料及尺寸 有否屏蔽 燃烧性能要求 电缆缆芯结构 外护层材料及厚度 电线的使用场合 产品范围ULsubject758共计4 600个Style 产品芯数范围 1 150芯 温度等级 60 500 电压等级 30AV 6000DV结构代号 StyleNo 编号规则结构代号是按照电缆芯数 单芯或多芯 绝缘及内外护层材料 热塑性或热固性 特征进行编号 为特征代号 3位流水号 查询网站 1 单芯线 热塑性绝缘 2 多芯线 热塑性绝缘 3 单芯线 热固性绝缘 15 第 章 电线电缆产品介绍 AWM电子线 续 4 多芯线 热固性绝缘5 单芯或多芯线 特种要求 10 延续结构代号1 20 延续结构代号2 测试标准及测试方法来源UL44橡胶绝缘电线电缆 UL62安装软电线电缆 电源线 UL83热塑性绝缘电线电缆 UL493热塑性绝缘地下分流电缆 UL814气管标识电缆 UL1063电动工具用电线电缆 UL4铠装电缆 UL719非金属套电缆 UL1581电线电缆及软线 ULsubject758 AWM电器配线总则 用途 常见产品类别用作电气装备的连接线 机内及机外配线 产品如 UL1007 1015 1061 16 第 章 电线产品介绍 电源线 使用场合用作电气元件或设备与电源的连接线 电线类别GB电源线参照国家标准GB5023 1 7 97 JB8734 产品如 RV RVV BV BVV等 R软线 B扁线 V聚氯乙烯 A安装线 P屏蔽线 BS电源线 建筑线 参照英国国家标准BS6004 VDE参照德国标准DIN VDE0281 产品如 H03VV F H05VV F H03VVH2 F H05VVH2 F AS电源线参照澳大利亚标准AS3191 UL CSA电源线分别参照 美国UL标准 UL62及 加拿大标准 CAN CSANO 49 产品如 SPT 1 SPT 2 SPT 3 SJT SVT JIS电源线参照JIS3306 产品如 HCFF HVCTF HVCTFK VFF 17 第 章 电线产品介绍 交联线 汽车线 氟塑料线 交联电线交联线常用材料 XL PVC 90 及XL PE 125 以电子束辐照聚乙烯绝缘 形成交联聚乙烯绝缘的过程称为辐照过程 以此方式生产的电线 称为辐照交联电线 因交联聚乙烯具有网状结构 为热固性材料 所以此电缆多用于耐高温场合 XL PE交联线还有温水交联 PE 硅烷 及蒸汽交联 悬铁链式 硫化管 生产方式 汽车线用于汽车系统 多要求高绝缘性 耐油 耐热 耐磨擦等特性 参照VW60306 JISC34061993 JASOD61194 SAEJ11271128等 产品如 低压汽车隔离线 AV AVS AVSS AVX AEX CAVS CAVTS SXL TXL等 车灯及音响线 TAVSS 耐寒汽车配线 CPAVS 汽车电瓶线 EB HEB STX SGX 氟塑料线以氟塑料做绝缘 用于耐燃和耐热 耐油和化学溶剂 或高频通讯的场合 如耐高温航空导线 测油井电缆 地球勘探电线 太阳能电能收集窗 加热电缆 天花板plenum级电缆 火灾预警电缆 扁平电缆 电磁线 同轴射频电缆等 18 第 章 电线产品介绍 局域网线 一般通讯电缆的结构形式按照信号回路的结构形式分为 对称电缆与同轴电缆 对称电缆 线对是传输回路 同轴电缆 内外导体为传输回路 局域网络线一般说明局域网络线是信息化建设中的局域网络和智能大厦结构化布线的必备线材 它具有传播速度高 信息运送量大等特点 线材在特性阻抗 衰减 近端串音 远程串音 回波损耗 衰减串音比等方面有极高要求 选用标准UL444商业大楼布线标准 美国协会标准 EIA TIA568A EIA TIA568 B 2 1 NEMAWC66 国际组织标准 IEC ISO11801 常规结构 以屏蔽性能划分 UTP 线对及电缆缆芯都无屏蔽FTP 铝箔总屏蔽 STP 铝 铜 箔 铜线编织总屏蔽 S STP 线对单独屏蔽 总屏蔽 常规线对数2 3 4 25 50 100对 另有2X4P 4X4P 6X4P等多单位组合结构 19 第 章 電線產品介紹 局域網絡線 續 產品類別等級 20 第 章 電線產品介紹 局域網絡線 續 產品類別等級 續 21 第 章 電線產品介紹 同軸電纜 同軸電纜同軸線是指在電氣結構上 內外導體具有同一個軸心 故而得名 其常伴隨有特性阻抗及其它傳輸特性要求 常規特性阻抗為 50 75 UL標準作為電氣設備的信號傳輸線 產品如AWM電子線Style系列的UL1354 UL1365等 注 作為例外 此類線一般無特性阻抗要求 JIS 3501 93 通常作CATV共用電視系統的連接線 如3C 2V 1 5D 2V等 MIL C 17G RG系列 GB T14864 93 如SYVSYWVSYKVSFYV同軸射頻電纜 S 射頻電纜Y 實心PE絕緣YF 發泡PE絕緣F 氟塑料絕緣V PVC護套W 物理發泡結構K 縱孔 如SEYVP對稱射頻電纜 SE 對稱射頻電纜P 屏蔽 22 第 章 电线产品介绍 音頻 视频 电话线 家用网络线 音频线音频线 AudioCable 用作传输音频信号 常规结构为双支同轴线等结构 用于连接音响设备 视频线视频线 VideoCable 是用来传输视频信号 常规结构亦为同轴线结构 用作系统配接时有严格特性阻抗匹配的要求 电话线即电话连接线 通常采用透明PVC塑料绝缘 多为2芯 4芯 6芯 8芯结构 外形多为扁平或飞碟状 家用网络线电缆结构中含局域网络线 同轴电缆 光纤 用于家庭网络及多媒体系统 23 第 章 电线产品介绍 电脑周边线 Ieee1284电线参照Ieee1284标准 一般用作计算机与外围设备如键盘 鼠标 打印机连接线 USB电线USB电线用作计算机与外围设备如键盘 鼠标 打印机的连接线 USB把不同计算机插口接口统一为标准插头 已成为个人计算机系统的标准功能 USB阻抗值为90 13 5欧姆 由28AWG信号线对及2条20 28AWG电源线组成 分为fully rated及sub channel结构 前者有统包外屏蔽而后者没有 有USB1 0 1 1 2 0版本 频率范围高达480MHz Ieee1394电线Ieee1394电线具备 即插即用 功能 更可传输影像 可用于连接办公自动化设备及家庭多媒体设备 实现办公与多媒体娱乐的整合 阻抗值为100 6欧姆 产品内部含2个信号线对 产品结构多为高发泡绝缘 有6pin 6pin 6pin 4pin 4pin 4pin结构 按传输速度可分为S 100 S 200 S 400类别 对应传输速度为100 200 400Mbits s 电气性能要求较严格 阻抗 衰减 串音 延时 延时差等 RGB LCD电线RGB是以同轴组件传输仿真信号 连接传统的CRT阴极射线管显示器 LCD DVI 是以对绞组传输数字信号 连接液晶显示器 有DVIsinglelink DVIduallink结构型式 24 第 章 電線電纜性能 性能認證性能認證主要針對傳輸性能 項目通常為 導體直流電阻 電阻不平衡 工作電容 對地電容不平衡 特性阻抗 衰減 串音 近端及遠端 衰減串音比 遠端串音防衛度 回波損耗 延時 延時差 波長短縮率 波速比 等 測試要素見附錄B 安全認證主要有結構測試 比重 老化前後抗張試驗 熱孌形 冷彎 撓曲 耐遷移試驗 絕緣電阻 耐壓測試 燃燒試驗等 測試要素見附錄B 電線種類CM 通訊 MP 多用途 CL2或3 限制電流 CATV 共用電視天線 等 敷設方式及燃燒等級CMP 敷設于天花板夾層等處的強制通風場合 對電纜的耐燃要求最嚴格 UL試驗方法 UL910 CMR 敷設于垂直豎井或電梯 升降機間 UL試驗方法 UL1666 CM CMG plenum及riser之外的所有場合 主要是指垂直成束敷設 UL試驗方法 UL1581之1160 CMX 垂直敷設 相當于VW 1 UL試驗方法 UL1581之1080 CMH 水平敷設 產品認證標識通常情況 當獲得某一認證機構的認可後 就可使用其圖標 如UL圖標 C UL圖標 CSA圖標 CCC標識 T MARK F MARK等 25 第7章 通訊電纜傳輸參數 特性阻抗 波阻抗 無反射理想回路的任一點的電壓與電流的比值 均勻線路有固有的阻抗 是由線路的一次參數和所發送的信號頻率決定 與線路長度 傳輸的電壓電流大小及所連接負載 設備無關 電纜的特性阻抗對于系統內的阻抗匹配非常重要 單位為 衰減衰減表征因線路的材料等原因而引起的信號損失 由兩部份組成 一為介質內偶極子受交變電場作用做取向運動引起的介質損耗 一為導體上熱磁渦流及導體發熱引起的能量損失 單位為 dB m 發送設備及接收設備的靈敏度確定後 線路的允許衰減就確定 線路衰減越低 通信距離就越長 載波通訊可通過設立增音站來延長通訊距離 但通訊距離受信號傳輸時間限制 以免影響通訊質量 反射衰減 回波損耗 由于材料 結構尺寸與製造工藝 絕緣押出量不均 牽引輪偏心 收放線轉動不均勻 等缺陷和分散性的影響 造成阻抗沿長度的分佈是不均勻的 電磁波在線路上傳輸遇到不均勻點產生多次反射 奇次反射波回到發射端 會引起輸入阻抗的變化 並引起主波信號功率變化 產生衰減頻率特性波動 引起信號失真 偶次反射波形成伴流 滯後並迭加在主波上 造成干擾 尤其脈沖信號傳輸時 會引起波形畸變 造成信號失真 尤其存在周期性不均勻時 影響最為嚴重 26 第 章 通訊電纜傳輸參數 續 遠端串音衰減主串回路發送功率與串到被串回路遠端功率的比值 取對數 10倍 單位 dB 衰減串音比 遠端串音防衛度 被串回路遠端收到的信號電平與串到該接收端的串音電平的差 當主串與被串回路相同時 可簡化為遠端串音衰減與衰減的差 它直接影響信號的誤碼程度 串音的影響取決于接收的有功信號與串音功率的相對大小 因在遠端信號經過衰減 信號相對較近端小 故通訊工程中串音防衛度是指遠端串音防衛度 干擾參數的影響因素數十KHz以下的短電纜 製造長度 採用一次參數研究 高頻或長電纜時回路間串音用一次參數很難確定 就用二次參數來衡量串音程度 一次干擾參數 二次干擾參數與回路間的相對位置及結構 通訊方式 結構上均勻性 及所用材料的質量 回路長度 信號的傳輸頻率有關 延時 延時差線路中單位長度 電磁波傳播所需時間 單位 ns m 對于線對內或線對間的芯線 電磁波傳播延時的差值 波速比電磁波在線路的介質中傳播速度與在真空中傳播速度的比值 27 第9章 通訊電纜傳輸參數 續 遠端串音衰減主串回路發送功率與串到被串回路遠端功率的比值 取對數 10倍 單位 dB 衰減串音比 遠端串音防衛度 被串回路遠端收到的信號電平與串到該接收端的串音電平的差 當主串與被串回路相同時 可簡化為遠端串音衰減與衰減的差 它直接影響信號的誤碼程度 串音的影響取決于接收的有功信號與串音功率的相對大小 因在遠端信號經過衰減 信號相對較近端小 故通訊工程中串音防衛度是指遠端串音防衛度 干擾參數的影響因素數十KHz以下的短電纜 製造長度 採用一次參數研究 高頻或長電纜時回路間串音用一次參數很難確定 就用二次參數來衡量串音程度 一次干擾參數 二次干擾參數與回路間的相對位置及結構 通訊方式 結構上均勻性 及所用材料的質量 回路長度 信號的傳輸頻率有關 延時 延時差線路中單位長度 電磁波傳播所需時間 單位 ns m 對于線對內或線對間的芯線 電磁波傳播延時的差值 波速比電磁波在線路的介質中傳播速度與在真空中傳播速度的比值 28 第10章 电线电缆上的印字 AWME173648STYLE100724AWG80 VW 1cAWM24AWGIA80 300VFT1 F CABLEPLUS2 227IEC53 RVV 300 500VCCC2003010105028682SUZHOUCABLEPLUSTECHNOLOGIESCO LTD 3 AWME173648STYLE327110AWG125 FT2CSA213356AWM10AWGIA600VFT2XLPECABLEPLUS 29 附錄A 銅芯 發泡絕緣同軸電纜傳輸參數計算公式 特性阻抗Zc工作電容C電纜總衰減 等效介電常數 e等效介質損耗角正切tg ed 內導體外徑De 外導等效內徑Kp 外導體材料系數P 發泡度 絕緣材料的介電常數tg 絕緣材料的介質損耗角正切 30 附錄B 電線電纜性能及相關測試要素簡介 傳輸性能測試導體電阻規定的試樣長度及尺寸 採用直流電橋測量電阻值 由溫度係數關係式換算成20 直流電阻值 工作電容採用LCR測試儀測試 特性阻抗採用TDR測時域阻抗 採用NetworkAnalyzer測頻域阻抗 衰減採用NetworkAnalyzer測試 延時可採用TDR或網絡分析儀測試 串音採用NetworkAnalyzer測試 回波損耗採用NetworkAnalyzer測試 波長短縮率採用NetworkAnalyzer測試 31 附錄B 電線電纜性能及相關測試要素簡介 續 一般電性能 及物理機械性能試驗導體拉伸試驗規定的試樣長度及尺寸 標識線 拉伸速度 計算伸長率 絕緣電阻採用高阻計測試 有屏蔽時 直接測芯線導體 屏蔽間絕緣電阻 無屏蔽時 絕緣芯線需浸入水浴 以水浴做為電極測試 耐電壓試驗採用耐電壓測試儀測試 有屏蔽時 直接測芯線導體 屏蔽間絕緣電阻 無屏蔽時 絕緣芯線需浸入水浴 以水浴做為電極測試 老