线缆技术基础培训概要.ppt

线缆技术基础培训（技术部）,目录,1、线缆材料2、线缆结构3、线缆特性4、线缆设计,1、线缆材料,一、导体1、结构方面：实心、绞线两种；2、金属成份方面：纯金属合金镀层和包覆等。在選用這些導體材料時基于其導電率價格耐熱性抗張強度加工性彈性系數及其它因素等予以考慮，需注意的問題為：A.材料B.柔軟性C.形狀D.尺寸(電流容量)电线电缆行业常用铜做导体材料，因铜有优良的导电、机械性能。其次是铝，价格便宜，重量轻。铜导体主要分类如下:1、裸铜线(BARECOPPERWIRE简称BC)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。2、镀锡铜线(TINNEDCOPPERWIRE简称TC)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,变色以及使导体更易焊接。分为单根(或实心)镀锡铜线和绞合镀锡铜线。3、裸铜线绞合后再镀锡铜线(简称裸绞镀铜线，TOP-COATEDCOPPERWIRE)主要用于电子线,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。4、镀锡铜线绞合后再镀锡铜线(简称镀绞镀铜线，OVER-COATEDCOPPERWIRE)主要用于电子线，性能同裸绞镀铜线。,5、铜箔丝(TINSEL)主要使用的铜箔丝规格为:将0.103mm的铜丝压成扁铜箔条,箔宽0.300.04mm,箔厚:0.0250.005mm，将一条铜箔条绕包在250D的聚脂纤维上成一股，然后四股正规绞合即得。铜箔丝的弹性,柔软性和弯折强度好,因含有纤维芯,易吸潮及氧化变黑。主要用于电话曲线和游戏机线的导体。6、铜包钢（COPPERCOVEREDSTEELWIRE)它由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。7、聚氨脂漆包线(POLYURETHANEENAMELLEDROUNDCOPPERWIRE)强度好且特别柔软,主要用于耳机在线。目的在于减小耳机线的外径尺寸,从而减少耳机线整体重量，保证强度、柔软。,1、线缆材料,1、线缆材料,1、线缆材料,二.绝缘和外被材料1.聚氯乙烯(POLYVINYLCHLORIDE,简称:PVC)（1）PVC的一般电气参数:体积电阻率=10101012，介质损耗角正切tg(50Hz)=0.050.15，介电常数(50Hz).（2）聚氯乙烯广泛用于各种类型电线电缆的绝缘和护层材料。PVC作为电线电缆绝缘用之性能：不易燃烧、耐老化、耐油、耐化学药品、耐冲击、易着色;PVC作为电线电缆护套用之性能：具有良的耐磨性、能抵抗油、酸、碱、菌、潮气及日光照射等，并且对火焰的作用有自灭作性能；聚氯乙烯护套的最低工作温度的-400C,耐高温可达1050C;本厂所用PVC之耐温级数有:600C,750C,800C,900C,1050C。2.聚乙烯(POLYETHYENE,简称:PE)输送信号时,PE的介电常数小,电极性能好,衰减小等特点,常用于生产同轴线、音视频线等。（1）PE的一般物理性能：呈白色蜡状，半透明，柔而韧，稍能伸长，比水轻，无毒；燃烧特征：易燃，离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色而下端呈蓝色，燃烧时熔融滴落，发出石蜡燃烧时的气味；聚乙烯加工熔点范围是132135，着火温度为：340，自燃温度为：390。,1、线缆材料,（2）聚乙烯的一般电气参数：体积电阻率1015，熔融指数MI=0.172.0，介电常数2.252.35(50Hz)（3）PE的类型：LDPE：低密度聚乙烯是聚乙烯系列中最轻的一种，又称低压聚乙烯,结构特点是非线性的，分子量一般为1050万；因此，与中密度和高密度聚乙烯相比，它具有较低的结晶度和软化点（软化点为：105120），有较好的柔软性、伸长率、电绝缘性、透明性，以及较高的耐冲击强度。低密度聚乙烯机械强度较差，耐热性低，此外，一个明显弱点是耐环境应力开裂性差。MDPE：中密度聚乙烯又称中压聚乙烯和菲利浦聚乙烯，其性能和高密度聚乙烯相似。HDPE：高密度聚乙烯较之低密度聚乙烯，又称高压聚乙烯，它具有优异的综合性能，如提高了耐热性和机械强度（如拉伸长度、弯曲强度、压缩强度、剪切强度），并且提高了对水蒸汽和气体的阻隔性能，耐环境应力龟裂性能优越。,1、线缆材料,FMPE：发泡PE是使用最广泛的泡沫材料，采用化学发泡的泡沫聚乙烯，其介电常数可降低到1.55左右。如果采用物理发泡的新工艺，即在挤塑时将惰性气体（氮气或空气）注入熔化的聚乙烯来发泡，可制得气泡尺寸较小的泡沫聚乙烯，发泡度可控制在35-40%之间，40以上也可达到，其介电常数可降低到1.20左右，而且由于不采用化学发泡剂，绝缘内不包含发泡剂残余，介质损耗也可大大地减少，损耗已达到空气绝缘的水平。本厂现采用化学、物理发泡方法挤出。发泡聚乙烯的强度和耐磨性能较实体聚乙烯差很多，尤其是薄层细线结构时，在绞合工艺中会使绝缘磨破。为了确保强度和耐磨性，要采用密度高和分子量大的PE。一般采用LDPE时,密度要达0.928g/cm3，熔融指数MI要在0.3以下，也可加入一部分HDPE甚至全部采用HDPE来提高泡沫层的机械强度，加入HDPE还可提高PE的耐温性能,但HDPE的加工性能较差。本厂现用高密度发泡聚乙烯，低密度发泡聚乙烯本厂很少使用。(4)聚乙烯的电绝缘性及应用介电常数和介质损耗角正切tg很小，并且在很宽的频率范围内几乎不变，因此是很理想的绝缘材料。此外和tg与温度的关系也很小。聚乙烯的分子量对电绝缘性能的影响不大，它的体积电阻系数和击穿场强Eb，在浸水七天后仍然变化不大。,1、线缆材料,聚乙烯具有优异的电绝缘性能，广泛用于通信电缆的绝缘；为了改进通信电缆的技朮经济指标，一般都采用泡沫聚乙烯。为了改善耐环境应力龟裂性能，除采用交聚乙烯外，还可选择熔融指数小的PE一般，分子量越小熔融指数越高），耐环境应力开裂性能就越差熔融指数0.4以下者，基本上可以避免环境应力开。密度在0.950左右，熔融指数越小的品种，最耐环境应力开裂。如果密度大于0.95，耐环境应力开裂性能也变差，但较低密度而具同样熔融指数的却好得多。但HDPE成型时常会残留有内应力,这点在使用过程中应注意。PE与EVA按一定比例混用,可改善环境应力开裂；与混用可提高硬度；与不同密度之PE混用，可调节其柔软性和硬度。（5）输送信号时,PE的介电常数小,电极性能好,衰减小等特点,则PE常用于生产同轴线、音视频线等,PE的介电常数随输送频率的变化而波动；用于输送高频电极性能时,PE比PP好。3.聚炳烯(POLYPROPYLENE,简称:PP)（1）聚丙烯的比重为0.89-0.91，是目前常用塑料中比重最小的一种，机械强度优良，软化温度在热塑性树脂中最高，耐低温性、耐老化性都好；只是耐旋光性略差，但可以通过共聚合添加稳定剂加以改进（2）聚丙烯的一般性质：PP的外观很象HDPE，是白色蜡状固体，比PE透明，无毒，可燃烧而且离火后会继续燃烧，并放出石油般的气味,1、线缆材料,（3）与聚乙烯相比,聚丙烯有如下不同特点:PP表面硬度比PE高,耐磨性及弯曲变形能力均十分良好，所以PP有“低密度高强度塑料”之称.PP优于PE的另一优点是几乎没有环境应力开裂现象，PP具有极为优良的耐环境应力开裂性不过由于PP本身分子结构规整度很高，使它在室温和低温下的冲击性能很差PP之电气绝缘性能：是非极性材料，所以有很好的电气绝缘性；它的电绝缘性基本上类似于LDPE，而且在广阔的频率范围内不发生变化由于它的密度极低，介电常数比LDPE还小（2.02.5），介质损耗角正切为0.00050.001，体积电阻系数为1014.m以上，击穿场强也很高，为30MV/m；再加之吸水性很小，所以PP完全可以用作高频绝缘材料总之,PP的机械性能比PE好,PP的弹性好,伸长率大,强度大,耐温等级高,故常用于曲线(如电话线芯线,游戏机线芯线等);耐环境裂变好.4.热塑性弹性体(ThermoplasticElastomer,简称:TPE)，聚氨脂(Polyurethane,简称:PU)，热塑性聚氨脂(ThermoplasticPolyurethane,简称:TPU)(1)聚氨脂是一种新发展起来的柔软而坚韧的护套材料，具有良好的韧性、强度、耐靡性、耐化学腐蚀性和抗震性，能在550C+900C范围内保持柔软性，它还具有良好的抗辐射能力以及适于密封等优点，耐磨性比聚乙烯和聚氯乙烯好四倍PU弹性体的原料是多元醇在二异氰酸酯;分聚酯型和聚醚型两种;聚酯多元醇多用于制造对撕裂强度、承重能力、耐热性、耐化学腐蚀和耐紫外线辐射等性能有较高要求的PU料而聚醚多元醇则可使材料具有较好的低温性，耐水解性和耐征生物性,1、线缆材料,(2)按结构形式分,PU的一般通性如下：三、填充、分隔层、屏蔽材料1、填充（1）导体绞合时填充：在绞合较细导体时，为了增加导体的强度，常常中心填充一根250D(或1000D,视单根导体线径、数目和要求而定)的聚脂纤维作为补强和对弯曲试验要求较高线材.（2）芯线绞合时常采用棉纱和PP绳作为填充材料,两者的区别是：棉纱只起填充间隙作用，而PP绳可加强成品电缆的机械性能、抗拉伸强度和可挠性;棉纱易吸水,PP绳不易水.2、分隔层（1）棉纸：芯线成缆时绕包纸带或押出外被时纵包纸带，可使电缆圆整，保证开皮；一般使用规格为：630mm,E205872:是电源线（Flexiblecord）的文件号;E303085:是CM(CommunicationCable：通信电缆)的文件号。,2、线缆结构,三、线缆种类以线材的结构和用途来分，主要有HDMI线、DVI线、USB线、IEEE1394线、同轴线、SCSI线、IEEE1284线、单芯或对绞型计算机用线、ATA150线、电话线、网络线及杂规线等。在此，我们主要介绍这些线缆的基本结构及用途。1、HDMICABLEHDMI的英文全称是“HighDefinitionMultimedia”，中文的意思是高清晰度多媒体接口。HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。应用HDMI的好处是：只需要一条HDMI线，便可以同时传送影音信号，而不像现在需要多条线材来连接；同时，由于无线进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。对消费者而言，HDMI技术不仅能提供清晰的画质，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装。按照电气结构和物理形状的区别，HDMI接口可以分为TypeA、TypeB、TypeC三种类型。每种类型的接口分别由用于设备端的插座和线材端的插头组成，使用5V低电压驱动，阻抗都是100欧姆。这三种插头都可以提供可靠的TMDS连接，其中A型是标准的19针HDMI接口，普及率最高；B型接口尺寸稍大，但是有29个引脚，可以提供双TMDS传输通道，因此支持更高的数据传输率和Dual-LinkDVI连接。而C型接口和A型接口性能一致，但是体积较小，更加适合紧凑型便携设备使用。,2、线缆结构,2、线缆结构,2、DVICABLEDVI是(DigitalVideoInterface)的缩写称为数字视讯界面它用于显示卡与显示器间之信号传输用，是液晶显示器用线。DVI其主要分为三类，分别为：（1）DVI-D（DVI-Digital）-数字信号传输，其又分两种形式：a)DVI-DSingleLink：单链接，四对分别传输R.G.B信号及时脉(Clock)信号b)DVI-DDualLink：双链接，与单链接相比，传输两组R.G.B信号，共享1对时脉信号，传输相当于单链接二倍的信号。（2）DVI-A（DVI-Analog）-模拟信号传输（3）DVI-I-模拟与数字信号共存传输：,2、线缆结构,Version1.3,Version1.4,a)DVI-D的结构包括4对或7对信号线，绝缘体为发泡聚乙烯FM-PE，中间加地线，再以铝箔、麦拉包覆，还包括一对非屏蔽绞线，用于控制屏幕上下和左右移动，以及3芯电源线。b）DVI-A的结构是用RGB同轴线作为信号传输的桥梁，绝缘体为发泡聚乙烯FM-PE，颜色为“红、绿或灰、蓝”，其余的和DVI-D的基本相同。c)DVI-I的结构就是DVI-D和DVI-A的合成。,2、线缆结构,3、USBCABLEUSB是UniversalSerialBusCable的缩写，意思是通用串行总线架构线缆。其主要用于监视器和声音的输入/输出系统、键盘、鼠标、调制解调器及打印机等。依版本分为USB1.0版、USB1.1版和USB2.0版。它们的结构是相同的，不同是它们的传输速度及电气特性的要求。总的说来就是版本越高传输速度越快，电气特性要求就越严格。USB的结构包括一对信号线(绿、白)和两根电源线(红、黑)，总屏蔽为铝箔和编织，结构图如下：4、IEEE1394CableIEEE是电气电子工程师协会，1394的版本和标准都出自该协会。1394线缆分a版和b版。b版比a版要求要高，传输速度也快得多，下面分别介绍：(1)IEEE1394a计算机多媒体用线结构由两对信号线(红*绿、蓝*橙)和两根电源线(黑、白)组成，也有的规格不用电源线信号线绝缘体为发泡PE，都用铝箔及镀锡铜线编织隔离，总包覆为麦拉、铝箔加编织。它是一种高频传输用线，主要用在视频、数字相机、数字电器、彩色扫描仪等。,2、线缆结构,(2)IEEE1394b计算机多媒体用线结构上和a版不同就是在信号对线旁加了两根地线，还有就是包覆有异，b版的信号线对包覆为铝箔、麦拉，没有编织。在电气特性方面，b版的衰减要求提高了很多，传输的速率也比a版的要快的多。5、CoaxialCable同轴线同轴线分为四类：（1）采用MIL-C-17F（美国军方标准）的RG型高频同轴线缆；（2）采用JIS（日本工业标准）规格的同轴线缆；（3）RGB同轴线；（4）一般的单芯同轴线缆。,2、线缆结构,1394a,1394b,（1）RGCable高频同轴线缆a）定义:同轴电缆,包含两个同心轴导体,两导体之间以适当之介质分隔开,外导体通常是接地电位,其作用是使通过中心导体之电流有一条回路,防止电缆能量之辐射,外导体通常是编织或用金属被覆，绝缘体是PE或FM-PE,FEP.如RG58、RG316、RG179等，一般结构如下图:b）高频同轴线缆必须具有高速性、长距离性及低漏性,除此之外隔离效果需符合FCCRFI/EMI之要求,采用低烟无毒材料以符合高密度线及防火效果之要求。它适用于传输系统及信号控制系统，如高频机器之连接线、内部配线、天线馈线、载波信道用线。（2）JIS规格同轴线缆JIS规格同轴线缆适用于传输系统及信号控制系统或是高频机器之接续或内部配线，绝缘体是PE，可依客户要求加上铝箔纵包隔离，编织屏蔽。它的品名有3C-2VCS、2.5C-2V等。以下就是其结构图及品名记号的解释：,2、线缆结构,（3）RGB同轴线缆RGB是红(Red)、绿(Green)或灰(Gray)、蓝(Blue)三种颜色英文缩写首个字母的组合，也称MonitorCable显示器用线，是专门用于计算机屏幕的连接线。单芯同轴线的绝缘体是发泡PE，特性阻抗在10MHz时要求为755表面一般做成齿状，结构图如下：,2、线缆结构,W:外部导体二层编织,（4）一般同轴线缆一般同轴线缆也称单芯隔离线缆，如1185同轴线、1354同轴线同轴线、1365同轴线、1792同轴线等，它们都是ULAWM型号的单芯线。这些单芯的线同时也是构成其它复合线缆的基本单元之一，如RGB里的单芯同轴线。6、SCSI小型计算器系统用电缆系列SCSI(Smallcomputersystemsinterface)线缆符合SCIS协会标准，SCSI是小型计算器系统的界面。目前我公司生产的SCSI线有25对和34对，绝缘体用FM-PE.根据其多线对、低衰减、大容量等特点，广泛应用于高速打印机、多接口数字传输界面等小型计算器接口设备。,2、线缆结构,7、IEEE1284Cable列表机用线IEEE1284列表机用线标准规格为18P对绞线,用聚丙烯(PP)绝缘，各对线集合后PP膜纵包，再加上铝箔、镀锡铜线85%以上遮蔽率编织屏蔽。它用于列表机的连接。8、单芯或对绞型计算机用线由单芯线或对绞线组成的线缆。依据它们结构的差异性和用途的不同，可以将它们分为以下几个部分来说明：（1）ScannerCable(UL20276)扫描仪用线（如上图示）由12对之对绞线及1芯单芯线(即12对半)构成，导体为28AWG镀锡绞铜线，绝缘体是PP。应用于扫描仪连接用线。,2、线缆结构,（2）ComputerCable(UL2464)单、双层遮蔽计算机线a）单芯型计算机线，芯线为UL1061，数据传输电缆。应用于广播,视听器具,仪器,计算机线,符合EIARS-232国际电工规范。b）对绞型计算机线，芯线为UL1061，数据传输电缆。应用于广播、视听器具、仪器、计算机线，符合EIARS-232国际电工规范。,2、线缆结构,（3）ComputerCable(UL2960)双层遮蔽计算机线对绞型计算机线，芯线绝缘体为PP，数据传输电缆。应用于广播、视听器具、仪器、计算机线，符合EIARS-232国际电工规范。9、SerialATACable串行ATA线缆SerialATA是“SerialAdvancedTechnologyAttachment（串行先进技术配件）”的缩写，是一种串行通讯协议，有两对信号线，分别用来传输双向数据，另可配置15PIN的电源线可提供3V、5V及12V的电源或使用其它电源。信号对线用发泡PE绝缘体，铝箔屏蔽，另外还有四根地线。它主要用在连接PC和硬盘，常见的结构外形如下：,2、线缆结构,10、LANCable区域网络线区域网络线有22AWG和24AWG的。网络线缆主要是以四对线为主，用高密度PE绝缘，常规颜色分别“蓝*白/蓝、橙*白/橙、绿*白/绿、棕*白/棕”，有CAT3、CAT4、CAT5、CAT5e、CAT6这些线材，导体分单铜和绞铜的，包括有屏蔽的(FTP、SFTP)和无屏蔽(UTP)的。区域网络线支持多种布线结构和多种传输媒体,如语音、数字、电文、图像、视频通信等局域网络环境，用于高速率、大容量多媒体的综合业务、数据通信网络智能化大楼中。,2、线缆结构,Conductor導體,DrainWire地線,UTP,11、TelephoneCord电话线电话线一般是扁平线，芯线数为210芯，聚丙烯PP绝缘，用于电子设备电话直线和卷线。,2、线缆结构,为保障单芯线缆及复合线缆使用的安全性，必须测试其相应的物理特性。另外，对于很多客户来说，线缆达到某电气特性标准要求相当重要。一、物理特性我们公司目前生产的线缆类别主要为E205663，其对应的标准分别为UL758、UL444，测试方法参照UL1581.不同型号的线缆有不同的特性要求，参考如下：1.详细检查导体截面积导体绞距绝缘厚度外被厚度Tag（标签）表面印字以上测试依UL之AMWProcedure(Stylepage)2.Tensilestrengthandelongation抗张，延伸测试（含老化前后）除了FM绝缘和FM-skin绝缘外，无论是未老化还是烘箱老化绝缘、护层和护套的物理性能(抗张强度和伸长率)，应符合UL1581第50节所述的任何材料的要求。老化条件按UL758或1581规定进行，经老化后，试样放在室温（248）冷却1696小时再作试验。,3、线缆特性,3.Heatshock热冲击测试将试样卷绕在直径等于成品电线电缆直径2倍的试棒上。扁电缆应围绕直径等于短径2倍的试棒弯曲成U形并与试棒接触至少180,采用耐热带或其它有效的方法使试样牢牢地固定在位置上然后放进循环空气烘箱中处理1小时，烘箱温度按特定材料和额定温度的规定。绝缘线芯和成品护套电缆应单独进行试验。只有热塑性材料才需做该项试验。空气烘箱处理后，应将试样放在静止的室温空气中冷却30分钟或以上，然后用肉眼检查绝缘、护套或两者的表面和内部是否有裂纹。检查时，绝缘、护套或两者的表面和内部不得发现裂纹。4.Deformation加热变形测试(仅适用于热可塑性和XL级材质)只有热塑性弹性体(TPE)、热塑性材料(氟聚合物除外)和XL材料需做该项试验。成品绝缘线试样应按UL1581第560节和UL758标准，对于特定结构、线规、材料和试样的额定温度的规定做试验。应试验绝缘线芯和护套电缆的护套。5.ColdBend低温弯曲试验按UL1581第580节：“低温弯曲”的规定将成品电线电缆的试样和直径为成品电线电缆直径2倍的试棒放进低温箱中处理4小时，低温箱温度为102(-143.6)。扁电缆应围绕直径等于短径2倍的试棒弯曲成U形并与试棒接触至少180。绝缘线芯和成品护套电缆应单独进行试验。经过低温箱处理后，以每圈3秒的均匀速度将试样卷绕在试棒上。试样卷绕在试棒上的圈数应按UL758的规定。扁电缆应围绕直径等于短径2倍的试棒弯曲成U形并与试棒接触至少180。然后检查试样外表面是否有裂纹。试样上不得出现裂纹的迹象。,3、线缆特性,6.HorizontalFlameTest水平燃烧测试成品绝缘线或成品电缆的试样，应按UL1581第1090节：“电器布线水平试样燃烧试验”的规定进行评定。7.VerticalFlameTest垂直燃烧测试（VW-1）成品绝缘线和/或成品电缆的试样，应按UL1581第1080节：“VW-1(垂直试样)燃烧试验”的规定做，进行评定。阻燃等级VW-1适用于成品电线或电缆，成品电缆中的绝缘线芯未作等级VW-1的评定，除非标牌上特意注明。8.ConductorResistanceTest导体电阻测试应按UL1581第220节：“导体直流电阻”对试样进行电阻测量。对于20和25(68和77)以外的温度，应按UL1581表220.1采用温度校正系数进行校正。对于14AWG2000kcmil规格，导体电阻应小于等于UL1581表30.130.11：“导体直流电阻”规定的最大电阻值。对于1532AWG规格，导体电阻应小于等于UL758标准表27.1规定的最大电阻值。对于细于32AWG的规格，导体电阻应小于等于ASTMB174和B738规定的最大电阻值。9.DielectricStrengthTest耐电压测试应采用成品电线的试样按以下所述的方法做试验。应试验绝缘线、绝缘扁电缆或护套电缆的绝缘线芯。在护套电缆的情况下，应取出绝缘线芯并独立于护套电缆做试验。对于每个需进行评价的电线样品，应取3个绝缘线或护套电缆的绝缘线芯试样做试验。每个试样应长24in(61