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电线电缆设计原理与技巧

电线电缆设计原理与技巧. 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） 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） 特殊结构及特性标准。（如： USB 2.0，Serial ATA，IEEE 1284，IEEE1394，DVI ，HDMI 等） （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。）. 电线电缆设计原理与技巧 ---导体篇.

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电线电缆设计原理与技巧

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Presentation Transcript

  1. 电线电缆设计原理与技巧 • 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） • 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） • 特殊结构及特性标准。（如：USB 2.0，Serial ATA，IEEE 1284，IEEE1394，DVI ，HDMI等） （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。）

  2. 电线电缆设计原理与技巧---导体篇 • 通讯电缆一般采用铜材质作为导体，用以传输电流或电磁信号。 • 常用铜导体可分为裸铜，镀铜，铜包钢，铜合金，铜箔丝等。 • 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

  3. 电线电缆设计原理与技巧Prepared By : Song Lin14 March , 2005 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 铜合金---强度高（铜中加入少量其它金属） 铜箔丝---抗弯折能力强，柔软度高（将铜压成薄片后包裹在弹性纤维上）

  4. 电线电缆设计原理与技巧---导体篇 • 导体大小（Size）： • 导体大小通常用AWG（American Wire Gauge）表示。 • AWG数是根据导体截面积（Cross-sectional Area）来定义的，AWG数越大，导体截面积越小，反之亦然。 • 导体截面积常用mm2或Cmil表示。 导体截面积的计算： S（mm2）=N*π*（d/2）2 S（Cmil）=N*（d*39.37）2 N---导体条数 d---单条导体直径 π---圆周率(3.14159)

  5. 电线电缆设计原理与技巧---导体篇 (续)常用导体AWG数与截面积对应表：

  6. 电线电缆设计原理与技巧---导体篇 • 导体绞合（Strand）： • 为提高导体强度，通常采取将多条铜 线绞合的方式。 • 绞距( Length of Lay） ：在绞线轴线方向一个完整螺旋线之间的距离。 • 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）

  7. 电线电缆设计原理与技巧---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。

  8. 电线电缆设计原理与技巧---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

  9. 电线电缆设计原理与技巧---导体篇 • 增强导体强度的方法： • 减小导体绞距 • 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试性能，可从上述两方面进行改善）

  10. 电线电缆设计原理与技巧---绝缘篇 • 绝缘（Insulation）： • 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、Foam-PE+Skin等。 • 绝缘材质一般依线材电气特性及相应安规标准确定。

  11. 电线电缆设计原理与技巧---绝缘篇 • 绝缘厚度（Thickness of Insulation）： • 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

  12. 电线电缆设计原理与技巧---绝缘篇 • 绝缘外径（Diameter of Insulation）： • 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

  13. 电线电缆设计原理与技巧---集合篇 • 集合时绞线方向一般不作规定（多为S向）。 • 集合绞距设定为集合完成外径的20-30倍。 • 集合时，各芯线应按一定规律排列，使集合后外观圆整。 • 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。 • 为了防止外被与芯线粘连，可在两者之间添加隔离物，即在集合时增加包带。

  14. 电线电缆设计原理与技巧---集合篇 • 包带（Wrapped Tape）： • 棉纸---抗张强度及伸长较差，价格便宜 • 透明麦拉---抗张强度及伸长较好，无屏蔽效果 • 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 • 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

  15. 电线电缆设计原理与技巧---集合篇 (续)包带（Wrapped Tape）： • 包带厚度用μm（1 μm=0.001mm）表示。 • 常用棉纸厚40 μm、麦拉铝箔厚20μm • 透明麦拉厚30μm、展翅铝箔厚43μm • 包带宽度依集合外径和重叠率而定。 • 包带宽度=集合外径* π*(1+重叠率) • 如：UL 2464 26AWG*7C铝箔宽度为： 　　D=(1.0*3)* π*(1+25%)≈12mm (通常重叠率要求为25%，π*(1+25%)≈4，所以一般将绞合外径*4即为包带宽度）

  16. 电线电缆设计原理与技巧---集合篇 • 集合外径的计算： • 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。 • 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

  17. 电线电缆设计原理与技巧---集合篇 • 多芯线集合排列规则及绞合系数表：

  18. 电线电缆设计原理与技巧---屏蔽篇 • 屏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 。 • 依要求抗干扰的强弱，可采用单屏蔽和双屏蔽。 • 单屏蔽一般采用包铝箔屏蔽 • 双屏蔽一般采用包铝箔后再加编织（或缠绕）屏蔽。

  19. 电线电缆设计原理与技巧---屏蔽篇 • 编织屏蔽（ Braid Shield ）： • 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 • 屏蔽效果与编织率有关。 • 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。 • 编织率的计算(θ为编织角): Tgθ=[2* π *(D+2d)*P]/(25.4*C) F=(N*P*d)/(25.4*Sinθ) ρ=(2F-F2)*100% D---编织内线径 d---编织线直径 P---目数 C---锭数 N---每锭股数

  20. 电线电缆设计原理与技巧---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。 Tgθ=[2 *3.14159*(1.6+2*0.1)*7.99]/(25.4*16) =0.22234547 Sinθ= Tgθ/√ (Tg2θ+1) = 0.2170536 F= (5*7.99*0.1)/(25.4*0.2170536)=0.724629 ρ=(2* 0.724629 – 0.724629 2)*100% =92.41% （目数为1 Inch(25.4mm)内编织菱形的个数）

  21. 电线电缆设计原理与技巧---屏蔽篇 • 缠绕屏蔽（Spiral Shield）： • 缠绕铜线条数的计算： N=[(D+d)* π]/d • 以上N为屏蔽率为100%时的铜线条数。 • 屏蔽率ρ=(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 ρ=(63/65)*100%=97% D---缠绕内线径 d---缠绕线直径

  22. 电线电缆设计原理与技巧---外被篇 • 外被（Jacket）： • 常用外被材质有PVC（PolyVinyl Chloride)、PU（Polyurethane）、TPE（Thermo Plastic Elastomer）、TPR（ Thermo Plastic Robber）等。 • 外被材质一般依安规标准或客户要求而确定。

  23. 电线电缆设计原理与技巧---外被篇 • 外被厚度（Thickness of Jacket）： • 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）。 • 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

  24. 电线电缆设计原理与技巧---外被篇 • 外径（Diameter of Jacket）： • 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)

  25. UL标志 用线物料 UL型号 UL认证编号 耐温,耐压等级 导体尺寸 UL防火等级 CSA标志 CSA认证编号 用线物料 使用等级 耐温,耐压等级 导体尺寸 日本防火等级 制造公司名称 CSA防火等级 机械等级 瑞士认证 德国认证 瑞典认证 丹麦认证 比利时认证 芬兰认证 挪威认证 澳地利认证 荷兰认证 意大利认证 澳洲认证 法国认证 规格及型号 芯线数 导体截面积 制造公司名称 地线 电线电缆设计原理与技巧---印字篇 • 印字（Marking）： AWM 1533 E201479 800C 30V 26AWG VW-1 CSA TYPE LL114039 AWM A/B I/II 800C 30V 26AWG FT1 -F- Tyco Electronics (Dong Guan) Ltd.

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