
电线设计原理与技巧---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
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)

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)2S(Cmil)=N*(d*39.37)2
N---导体条数 d---单条导体直径 π---圆周率(3.14159)
(续)常用导体AWG数与截面积对应表:

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)
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。

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】
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)
电线设计原理与技巧---绝缘篇
目前已经发布的绝缘参考资讯:【电线电缆常用材料及用量计算分享】第二课
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.
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
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
电线设计原理与技巧---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.
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
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)
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
多芯线集合排列规则及绞合系数表:

电线设计原理与技巧---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
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
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)
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
电线设计原理与技巧---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
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
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)
电线设计原理与技巧---印字篇

¨小编其它补充说明:
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)