线材用量计算课件

1、线材用量计算 电线电缆材料用量电线电缆材料用量計算計算余濱 整理2012 /07/30线材用量计算电线电缆材料用量計算电线电缆材料用量計算n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）n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）n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。线材用量计算n通讯电缆一般采用铜材质作为导体。n常用铜导体可分为裸铜，镀锡铜，镀银铜，铜包钢等。n裸铜-导体电阻小，易氧化n镀锡铜-抗氧化性

2、增强，便于后续焊接n镀银铜-导电性强，价格高n铜包钢-强度高电线电缆材料用量計算-导体篇线材用量计算电线电缆材料用量計算-导体篇n导体大小（Size）：n导体大小通常用AWG（American Wire Gauge）表示。nAWG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。n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）2S（Cmil）=N*（d*39.37）2N-导体条数 d-单条导体直径 -圆周率(3.14159)线材用量计算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

3、：线材用量计算电线电缆材料用量計算-导体篇n导体绞合（Strand）：n为提高导体强度，通常采取将多条铜 线绞合的方式。n绞距( Length of Lay） ：在绞线轴线方向一个完整螺旋线之间的距离。n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）线材用量计算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。线材用量计算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

4、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-单条导体直径线材用量计算电线电缆材料用量計算-导体篇n增强导体强度的方法：n减小导体绞距n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）线材用量计算电线电缆材料用量計算-绝缘篇n绝缘（Insulation）：n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、F

5、oam-PE+Skin等。n绝缘材质一般依线材电气特性及相应安规标准确定。线材用量计算电线电缆材料用量計算-绝缘篇n绝缘厚度（Thickness of Insulation）：n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线材用量计算电线电缆材料用量計算-绝缘篇n绝缘外径（Diameter of I

6、nsulation）：n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线材用量计算电线电缆材料用量計算-集合篇n集合时绞线方向一般不作规定（多为S向）。n集合绞距设定为集合完成外径的20-30倍。n集合时，各芯线应按一定规律排列，使集合后外观圆整。n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。n为了防止外被与芯线粘连，可在两者之间添加隔离

7、物，即在集合时增加包带。线材用量计算电线电缆材料用量計算-集合篇n包带（Wrapped Tape）：n棉纸-抗张强度及伸长较差，价格便宜n透明麦拉-抗张强度及伸长较好，无屏蔽效果n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n展翅铝箔-抗张强度及伸长较好，有屏蔽效果，绝缘效果好，价格高线材用量计算电线电缆材料用量計算-集合篇(续)包带（Wrapped Tape）：n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43mn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 26

8、AWG*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）线材用量计算电线电缆材料用量計算-集合篇n集合外径的计算：n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。n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线材用量计算电线电缆材料用量計算-集合篇n多芯线集合排列规则及绞合系数表：线材用量计算电线电缆材料用量計算-屏蔽篇n屏

9、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 。n依要求抗干扰的强弱，可采用单屏蔽和双屏蔽。n单屏蔽一般采用包铝箔屏蔽n双屏蔽一般采用包铝箔后再加编织（或缠绕）屏蔽。线材用量计算电线电缆材料用量計算-屏蔽篇n编织屏蔽（ Braid Shield ）：n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 n屏蔽效果与编织率有关。n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。n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

10、织线直径P-目数 C-锭数 N-每锭股数线材用量计算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. Sin= Tg/ (Tg2+1) = 0. 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）线材用量计算电线电缆材料用量計算-屏蔽篇n缠绕

11、屏蔽（Spiral Shield）：n缠绕铜线条数的计算： N=(D+d)* /dn以上N为屏蔽率为100%时的铜线条数。n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-缠绕线直径线材用量计算电线电缆材料用量計算-外被篇n外被（Jacket）：n常用外被材质有PVC（PolyVinyl Chloride)、PU（Polyurethane）、TPE（Thermo Plastic Elastomer）、TPR（ Thermo P

12、lastic Robber）等。n外被材质一般依安规标准或客户要求而确定。线材用量计算电线电缆材料用量計算-外被篇n外被厚度（Thickness of Jacket）：n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）。n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线材用量计算电线电缆材料

13、用量計算-外被篇n外径（Diameter of Jacket）：n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)线材用量计算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线材用量计算电线电缆物料用量计算电线电缆物料用量的计

14、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 -长度线材用量计算导体用量计算：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线材用量计算电线电缆物料用量计算(续)

15、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，以提高强度线材用量计算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

16、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线材用量计算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HDLHH2+( D)2线材用量计算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

17、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）D1D2线材用量计算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.

18、154)*(0.154)0.7854*1000 =0.9348Kg线材用量计算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P

19、E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）线材用量计算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 -长度线材用量计算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 =*

20、(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 -长度线材用量计算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 -单根芯线直径线材用量计算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=

21、 * *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 线材用量计算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 ：弹性及耐磨性较好线材用量计算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