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1、1,电线设计原理,制作日期:2008年11月11日,2,编者简介,工作经历：上个世纪末开始在电线电缆行业摸爬滚打,至今已有9年有余,从一个不了解电线是怎么做出来的到如何设计将电线成本降至最低,性能发挥至最大,费了不少的功夫和时间,在这个行业内还觉得路很远,知识永无止境,我还得坚持走下去!,3,序言,电线设计说起来简单,做起来难,难的原因在哪里?是因为我们没有抓住问题的关键,没有掌握设计的技巧.因为电线看似简单,但涉及的安全及性能及工艺等方方面面的内容太多,若是不掌握这些,电线是设计不好的.我们知道一件事情的成败往往在于细节,其实我们做电线设计工作的,若是设计不好,产品出现不良,那么往往是细节把
2、握不够.如何把握细节,那么请你从现在开始,先用心学,先入了门后我想你就知道你该如何设计好一款电线产品!,4,纲要,第一节.如何设计导体第二节.如何设计绝缘第三节.如何设计集合第四节.如何设计屏蔽第五节.如何设计外被第六节.如何设计印字,5,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，IEEE139
3、4，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。）,6,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）,电线电缆设计原理与技巧-导体篇,7,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（A
4、merican 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*（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),8,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：,9,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
5、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）,10,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。,11,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,12,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
6、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）,13,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。,14,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
7、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,15,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=0.388
8、mm 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,16,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。,17,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
9、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,18,电线电缆设计原理与技巧-集合篇,(续)包带（Wrapped Tape）：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43m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 26AWG*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）,19,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
10、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,20,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：,21,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。,22,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
11、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(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-编织线直径P-目数 C-锭数 N-每锭股数,23,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。Tg=2*3.14159*(1.6+2*0.1)*7.99/(25.4*16)=0.22234547 Sin=Tg/
12、(Tg2+1)=0.2170536 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）,24,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)*/d以上N为屏蔽率为100%时的铜线条数。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
13、 d-缠绕线直径,25,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。,26,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
14、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,27,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),28,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.,29,谢谢各位!,
