電線電纜基礎知識

類別：培訓講座1

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發布日期：2010-5-4

電線電纜基礎知識

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目 錄

1．電線電纜的分類

2．基礎知識

A．常用導體

B．常用絕緣

C．電線電纜基礎

D．安規常識

3．押出操作基礎

A．操作基礎

B．常見問題分析

4．說明

類別：培訓講座2

文件編號：WI-RD-014D

發布日期：2004-10-9

電線電纜基礎知識

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*節    電線電纜的分類

1、電線電纜分類

1.1 電力電纜

又稱力纜，用于傳輸電能，常做地下敷設

1.2 通訊電纜

用于傳輸電信號，常敷設于地下或架空

1.3 電氣裝備用電纜

用作電氣裝備的連接線

1.4 漆包線（繞組線）

又稱繞組線，用于電機繞組，將電能轉化為機械能

1.5 架空線（裸電線）

又稱裸電線，用于傳輸電能，常做架空敷設

1.6 光纖光纜

又稱光纜，用于傳輸光訊號，因具有低衰減性能，常用于作長途通訊的主干線

2、我司的電線電纜介紹

2.1 AWM電子線系列

2.1.1依據的標準

產品設計標準：UL758、UL62（電源線）

產品測試標準：UL1581

2.1.2 用途和產品類別

AWM電子線常用作電氣設備的連接線，我司的認證類別有：

UL1007、UL1015、UL1061、UL1533、UL1571、UL1617、UL1672、UL2464、UL2547、UL2725

2.2 電源線系列

2.2.1 類別：

A、GB電源線

B、BS電源線

C、VDE電源線

D、AS電源線

E、UL/CSA電源線

2.3 我司生產的電源線種類：

2.3.1 UL/CUL系列：SPT和NISPT兩個類別線材和插頭。

2.3.2 VDE系列：H03VVH2-F和H05VVH2-F兩個線材類別和插頭，尾插。

2.3.3 AS系列：線材同VDE，插頭。

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第二節    基礎知識

1、常用導體

1.1 良好的導體應具有以下特性:

1.1.1 高導電率:導電率高則線路損失小,為良好導體的Z基本條件；

1.1.2 抗張力大:在長距離作業時,不會因為抗張力不足,而有斷線之虞；

1.1.3 易于彎曲:好的導體具有相當的柔軟性,不會因作業彎曲而造成折斷；

1.1.4 比重小:即導體的重量輕;

1.1.5 經久耐用:導體的機械性能及電性能須持久不變,且需具有耐腐蝕能力；

1.1.6 價格低:惟有價格低的導體才能被普遍采用。

1.2 我司常用的金屬導體特性

2、常用絕緣

2.1 聚氯乙烯（俗名PVC）

2.1.1 PVC料的組成

由PVC樹脂、可塑劑、安定劑、填充劑、耐燃劑、著色劑等組成。

2.1.2     PVC料的用途

因其優異的阻燃、耐熱、耐老化、耐磨等特性,常用于線材的絕緣和護套材料。

2.1.3 PVC料的應用

在開發時主要就其耐燃性、耐熱性、移行性、軟硬度，表面性以及外觀色彩等方面去考慮,同時要考慮電氣，加工和經濟性。

2.2 聚乙烯（俗名PE）

常用PE種類有HDPE 、MDPE 、LDPE及FMPE等。

2.3 聚丙烯（俗名PP）

具有很好的電氣絕緣材料,比重為0.9左右,是廠內目前比重Z小的塑料。

2.4 在線纜的成形過程中,還會用到填充材料（棉線、PP繩）分隔材料（棉紙、聚脂帶、DOP油）,屏蔽材料（鋁箔、編織、纏繞）等。

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3、電線電纜的基礎

3.1 電線設計和物料用量計算

A.      電線的結構設計劃內把線材各組成部分參數書面化，在設計過程中，主要是把線材的有關標準，結合本廠的生產能力，盡量滿足客戶的要求，并把結果以書面的形成表達出來，為生產提供依據；

B.      物料用量計算是根據設計線材時選用的材料及結構參數，計算出各種物料的用量，為業務報價及策劃備料提供依據。

3.2 導體部分的有關設計與計算

3.2.1導體在結構上有實芯和絞線兩種，而其成份方面有純金屬鍍層及漆包線之分，在設計過程中，對于不同的線材選用不同的導體材料。

3.2.2 導體絞合節距設計

3.2.3 多根絞合導體外徑計算

導體絞合采用束絞方式進行，絞合外徑采用下面公式計算

D= N 1.155*d    

d-----單根導體的直徑

D-----絞合后絞合導體外徑

   N-----絞合根數

3.2.4 導體用量計算

W=0.7854*d*d*ρ*N*λ

W------絞合民導體的重量

d-------單根導體直徑

ρ------導體的密度

N------導體絞合根數

λ------絞合系數

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3.3押出部分有關的設計與計算

3.3.1押出部分包括絕緣押出、內被押出及外被押出，在押出過程中，因對線材要求不同采用押出方式不同，一般情況下，絕緣押出采用擠壓式，內被及外被多采用半擠管式，有時為了滿足性能要求采用擠管式，現目前廠內使用的絕緣料有SR、PP、PE以及芯線料。

3.3.2 押出外徑

D2=D+2*T

D------押出前外徑

D2-----押出后外徑

T--------押出厚度

押出厚度（T）主要依據線材有關標準,結合本廠生產能力盡量滿足客戶要求

3.3.3 膠料用量計算

采用簡化的計算方法

W=0.7854*（D2*D2-D*D）* ρ

W------膠料重量

ρ------膠料密度（1.45）

D2-----押出后外徑

D------押出前外徑

3.4 芯線絞合有關設計與計算

3.4.1 芯線絞合國內稱為成纜，是大多數多芯電纜線生產的重要工序之一，由若干絕緣線芯或單元組絞合成纜芯的過程稱為芯線絞合。其原理類似如導體絞合，芯線絞合的一般工藝參數計算及線芯在絞合過程中的變形與絞線相同。

3.4.2 多芯絞合的外徑計算

D2=K*D

D2------絞合后的外徑

K-------絞合的系數

D-------單支芯線的外徑

K值的選取按下表

若線芯數較多時,可近似地按束絞公式計算。

類別：培訓講座6

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3.4.3 絞合節距的選取

一般絞合節距取絞合外徑的15~~20倍，有時為了改善線材的性能，可選取全適的節距，如為了改善線材的彎曲性能時會刻意地去降低節距。

3.5斜包有關的設計與計算

3.5.1斜包在線材中主要起屏蔽的作用，有時作為同軸電纜的外導體（很少）。屏蔽的目的是將外界的干撓消除，對于同軸電纜，由于有屏蔽層而使阻抗得以匹配，降低信號或傳輸能量的損失。

3.5.2 從屏蔽效果來講，斜包不如編織。.其屏蔽效果具有方向性，彎曲時屏蔽特性會發生變化，但他也具有完成外徑小，線材柔軟、價格較低等特點，適用于低頻屏蔽。

3.5.3 斜包銅線的根數近似計算

N=（π*D）/d取整數部分

N------斜包根數

D------斜包前外徑

d-------斜包銅線的直徑

如果是二.三芯絞合,絞合后外徑不圓整,D（斜包前）的外徑為等效外徑

3.3.4斜包節距的選取

現廠內常用節距為18MM.

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4、安規常識

4.1 護套厚度測量

美國UL安規線Z薄厚度和平均厚度---

表一（僅列兩種說明，詳見UL標準）

UL電線電纜有定義出Z小絕緣厚度和平均絕緣厚度,對Z大的絕絕緣度未做出具體的要求。在平行線中定義了撕裂Z小厚度要求,芯線Z小絕緣厚度要大于平均厚度的85%。

UL安規線以不同的規格定義出了絕緣層外被要求,在JAQ標準中只定義了平厚度的具體要求未明確要求Z小厚度。絕緣層厚度分類為三個等級小于 0.6mm；介于1.6---1.2mm和大于1.6mm。 可以選擇的材質如同UL要求：PVC PE PP 橡膠等。

4.2 絕緣厚度測量選點方法:

4.2.1 將內部的芯線及 AL箔、棉紙去掉，用刀片在平板上切成0.3—1.5mm的薄片，薄片須厚薄一致且不可以有毛邊，將切好的試片放在投影儀測試臺中,調節好倍數及樣品位置，（在整個面積的4/5之內），在投影儀調節到Z佳位置時,樣品仍有毛邊須重新切片取樣。

4.2.2Z大值及Z小值測量取五個試樣，10個測量值取平均值，取約縮后小數點后的兩位數字。平均絕緣厚度取5個試樣，每個試樣取6個點，取平均值為平均厚度。

4.3 護套老化性能試驗及判定

4.3.1 試驗設備：老化箱、拉力試驗機、電子天平。

4.3.2 樣品選擇：長度為5in的線材10PCS，長度為10in的線材一條，并將內部所有的導

體及內部物質拉出，在拉伸過程中不得損傷絕緣、外被、同時不得有縱向壓縮現象。

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4.4 拉力試驗機的試驗有效長度為1in，pvc拉力速度1in/min分別在老化前后各測試5PCS，老化后須在24±8℃的環境下存放至少16H后才可以測試

抗拉強度=拉力/截面積

截面積=1000m/ρL

m=試樣重量      L=試樣長度         ρ=同種材料未老前的比重

4.5 老化爐內存放的線材須距箱壁10cm 以內放置，放在爐內掛鉤上，彼此不能相碰，試驗條件不同的線材不能在同一老化爐內同時試驗，采取不同材質的線材單獨進行試驗,在試驗進行中，老化爐的吹風及排氣裝置須處在工作狀態。

    表二                          老化試驗

4.6 絕緣電阻測試（一般的電源線要求必測項目）

4.6.1 試驗設備：恒溫水槽，絕緣電阻測試儀。

4.6.2 試驗樣品：長度不得小于50ft

4.6.3 試驗方法：

將樣品的兩端各剝去3—5cm，對于多芯線須將所有芯線導體短接，將樣品浸入15.6±1.0℃的恒溫水槽中浸泡至少6H，兩端的接頭要露出水面20cm，達到時間后，將絕緣電阻測試儀的高壓端與導體相連，接地端與水相接，升高壓至DC500V，1min后讀數.（如選擇AC100V檔位時,測試方法相同,判定標準不同），如水槽溫度不是標準的試驗溫度須用溫度系數計算出標準的測試值。

4.6.4 判定：測量絕緣電阻不得小于標準值，如SPT-2電源線不得小2.5MΩ/Kft

類別：培訓講座9

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4.7 耐壓測試

4.7.1 試驗設備：高壓測試機、水槽

4.7.2 試驗樣品： 50FT

4.7.3 試驗方法：

將樣品兩端各剝除3-5CM的絕緣層。將處理后的樣品浸入已接地的水槽中至少6H。樣品兩端應遠遠高出水箱水面,必要時浸入熔融石蠟中防止潮氣。試驗機的高壓極接到電纜的導體上,接地極與水槽中水相連。將電壓從0開始勻速的在10-60秒內升至規定電壓值,然后維持1in,Z后再于10-60秒內將電壓值降為0。試驗分別要在每一導體與其余導體之間,其余導體相互接通且與水浴接通及所有短接的導體與水浴之間進行。

4.7.4 判定：在電壓上升，維持及下降期間，不得發生擊穿現象。具體標準參考UL62

4.8 低溫卷繞試驗

4.8.1 試驗設備：低溫箱，低溫卷軸

4.8.2 試驗樣品、：長至少為30in的樣品2PCS。

4.9試驗方法

將已裝好試樣的低溫卷繞裝置放入已降至規定溫度（一般為-20℃）的低溫箱中4H。到達規定時間后,以6S/匝的速度將試樣繞在規定直徑的卷繞軸上.共計6匝。試樣外徑大19.05mm時為1匝,匝與匝應相互接觸，將已卷好試樣取出目視檢查。卷繞后樣品內外表面應無可見裂紋。

表三：                          低溫卷軸選用表

類別：培訓講座10

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4.10 垂直燃燒試驗

4.10.1 試驗設備：燃燒裝置，無脂棉，鋼尺。

4.10.2 試樣數量：長為18in的試樣3條。

4.11 試驗方法

在試驗裝置底面鋪一層厚度不超過1/4in，面積不小于12inX14in的醫用棉。調節火焰高度,使其總長為125+/-10mm的火焰,其內焰長度為40+/-2mm。將試樣垂直懸掛在試驗裝置上。調節噴燈燈管,使其與試樣成20℃夾角,且噴火管端面軸向與試樣的距離為25/16in,火焰內焰與試樣交點距試樣下端距離為9-9.5in，在距火焰內焰與試樣交點上端相距10in的位置標上一寬0.5in,厚5mil的牛皮紙作指示旗。打開火焰燃燒15S后停止,待試樣自燃停止后再次施加火焰15S，如此循環5次。

4.11.1 判定：如符合下述標準則判為合格。

a） 試樣不燃燒。

b） 一次施火后試樣繼續燃燒小于60S。

c） 燃燒墜落物未引燃底面棉花。

d） 一次施火及全部5次施火后指示旗不燃燒或燒焦小于25%以下。

4.12 高溫沖擊試驗   

4.12.1 試驗設備：老化試驗箱，卷軸。

4.12.2 樣品數量：長度至少為30in的樣品2PCS。

4.13.3 試驗方法

將試樣緊密卷繞在規定直徑的試棒上6匝。匝與匝之間應相互接觸，試樣兩端用膠帶固定。將繞好的試樣放入換氣量為100~200次/H，溫度為120±1℃的老化箱中1H。取出試樣,冷至室溫中并檢查外觀。

4.13.4 判定：試樣內、外表面無肉眼可見之開裂為合格。

類別：培訓講座12

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第三節    押出基礎

1、押出基礎

1.1 押出的概念

押出是中國臺灣電線行業的一種叫法，在大陸稱為擠出,是塑料成型的一種加工方法，即通過一種機器將絕緣材料或護套材料以一定的形狀包覆在導體（或其他材料）的外表面，使加工出來的產品能夠滿足一定的使用要求的加工方法，完成這種加工的機器稱為押出機。

1.            1.2 押出的基本流程：

1.3 電線電纜各部位的名稱：

類別：培訓講座13

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1.4 押出偏芯的調節

調偏芯的說法是針對傳統的機頭來說的，調偏芯就是要調節內.外眼模的位置，使兩者對正從而使押出的電線不會產生偏芯，并達到合格的外觀和其他要求。內眼模在整個的生產過程中都只能作簡單的前后直線運動和圓周運動，所以從一定的程度上來講調偏芯實際就是調外眼模的位置。而外眼模處在機頭前部的偏芯套上，在調偏芯時只要調節偏芯套上的四個螺絲就可以了。

一句話，押出層薄的位置調偏芯螺絲要放松，厚的位置調偏芯螺絲要鎖緊。

1.5 線電纜的品質基本要求

1.5.1 押出前檢查結構,嚴禁用錯芯線

1.5.2 絕緣膠料嚴禁用錯

1.5.3 顏色要與標準板一致

1.5.4 線徑要與標準一致,不得過大或過小

1.5.5 嚴禁線材表面不良:刮傷及雜色或是印字不良

1.5.6 注意連體,芯線排列方式

2、押出常見問題

2.1 絕緣電阻低或不穩定

根本原因:材料內部應力的存在，即線的內外表面的殘留應力造成線體表面微顯結構的塊，芯線或導體過冷也會產生此類現象。

2.1.1 易產生此類問題的電線:細的電線,絕緣或外被厚度較小的電線;

2.1.2 工藝上的解決辦法:

2.1.2.1 使用導體預熱器對導體加熱到138~~151左右的溫度

2.1.2.2 降低引取速度

2.1.2.3 安裝可調溫度的預熱裝置

2.1.2.4 熱老化后的伸長率低或抗張力低

產生原因:A.眼模出口處的冷卻水溫度過低;B.材料過熱導致混合物發生分解

2.1.3 工藝上的解決辦法:

2.1.3.1 對于A點*段水槽加80~~90度的熱水解決,增加眼模與水槽間的空冷段距離;

2.1.3.2 對于B點,清理螺桿和機頭,降低押出及引取速度

2.1.3.3 老化前的抗張力低:

2.1.3.4 原因:材料溫度不當，即機械作用力不好。

2.1.4 工藝上解決辦法:

A:增加對導體的預熱

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B:增加網目

C:注意螺桿的冷卻

D“增國機頭和螺缸的溫度

E:選用新型螺桿

2.1.5 熱彎曲試驗,而熱試驗,焊錫試驗及低溫彎曲試驗不合格:

2.1.6 產生原因:

A：芯線未預熱或預熱不夠

B：*段水槽未加溫

C：外模流道不暢

D：為了保持外徑的穩定而使用了較大的管狀眼模而造成引落比過大

2.1.7 易產生此類不良的線種：

絕緣層較薄的線

2.1.8 工藝上解決辦法:

A：芯線（導體）預熱30~150℃

B：將外模內表面重新刨光

C：改善眼模的流道

D：減小引落比,不能超出5~8%的面積比

2.2 氣泡:

2.2.1 外被或絕緣表面的氣泡

2.2.2 產生產原因:

A：空氣經干燥料斗混入螺桿,這種情況多發生在融熔過于靠前的螺桿

B：螺桿的背壓設計太小

C：超出押出機押出能力.

2.2.3 工藝上解決辦法:

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A：增加網目或將蜂巢板的孔改細

B：外模的廊段加長

C：調節螺桿的冷卻水溫

D：提高螺缸溫度

E:：押出前將PVC預熱

F：降低押出機的引取速度

G：較厚結構的線采用大規格押出機

I：換用融熔段較淺的螺桿

2.2.4 氣泡發生在絕緣體或外被表面的下部，較嚴重者，產生粗皮或粒狀表面。

2.2.5 產生原因:

材料中含有水份

2.2.6 產生此類不良現象的線種:

多數線的共同現象

2.2.7 工藝上改進的方法:

A：選用干燥料斗對膠料進行干燥

B：膠料保存在干燥的環境里

C：*去除濕氣法:將有濕氣的材料先押出后,再粉碎或切粒,然后進行正式生產。

2.3 絕緣或外被體周圍不規則的氣泡生成的粗面

2.3.1 形成原因:

由于材料溫度過高,同時由于眼模的流道過于復雜,致使PVC分解而產生HCL氣體。

2.3.2 工藝上的改進方法:

A：降低螺缸各機頭的溫度,減少過濾網的張數,或改用較粗濾網

B：降低押出和引取的速度