电线电缆常规设计依据(精品).ppt
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1、第一章 电线的常规设计依据-电线装配加工时的要求电线在装配时,经常会有一些特殊要求:附着力要求;对电线成品线径公差要求;加工时浸锡或焊锡用,则需采用镀锡导体的电线;如有注塑工艺要求,电线外护套要求结实圆整一些(不可用挤管式)-电线性能方面的要求要求电线承受的载流量(A)对于通讯电缆在传输性能上要求(如特性阻抗,衰减,串音,回波损耗等指标第二章 电线电缆材料导体1.银 金属导电性及导热性最高,具有良好的耐腐蚀性及耐氧化性,有良好的塑性,易于焊接;主要用于镀层和包复层;主要用于耐高温线及用作高频通讯电缆导体2.铜 导电性仅次于银,导热性仅次于金,银;抗腐蚀性好,无磁性,塑性好,易于焊接,用途广泛.
2、铜合金主要为提高铜的耐磨性,耐腐蚀性及机械物理性能3.铝 导电性仅次于银,铜,金;导热性好,耐腐蚀性好,机械强度一般,塑性好,比重小.缺点是抗拉强度低,不易焊接,铝合金主要是为提高铝的机械强度,耐热性及可焊性4.金,银 主要用作耐高温线及通讯电缆5.铁(钢)常作复合导体的加强材料,如铜包钢,铝包钢线等6.锌 用做钢丝/钢带/铁导体的镀层,以防腐蚀7.锡 用作钢丝/铜线的镀层,用以防腐蚀,并用利于铜线的焊接第三章 电线电缆材料导体1.铜箔丝 一条铜箔丝(由铜线压扁)绕包在聚脂纤维上成一股,然后四股正规绞合而成.铜箔丝弹性,柔软性和弯折强度好,因含有纤维芯,易吸潮及氧化变黑.主要用用电话曲线和游戏
3、机线的导体2.裸铜线 裸铜线具有高导电率,但在高温下易氧化.有单根(或实心)裸铜线和绞合裸铜线之分.绞合的目的是保持导体柔软性3.镀锡铜线 用热镀或电镀方式将金属锡镀于铜导体表面,以防止铜腐蚀/变色,及使导体更易于焊接,分为单根/实心镀锡铜线和绞合.绞合目的保持导体柔软性4.裸铜绞镀铜线 主要用于电子线上,一方面便于焊锡,另一方面由于导体较硬,不易弯曲,便于插到印刷电路板上5.镀绞镀铜线 主要用于电子线上,性能同裸铜绞镀铜线,锡层附著性优于裸绞镀铜线第四章 电线电缆材料导体(续)6.镀银铜线 相对于镀锡铜线,主要增加导体的导电性(导电性亦优于裸铜线),耐氧化性(耐热性)好.加工方式与镀锡铜线相
4、同,分为单根(或实心)镀锡和绞合.绞合目的是保持导体的柔软.7.铜包钢 铜材包在钢芯上制成,既有铜的高导电性,又有钢的高机械强度,铜包钢可用于电力传输与电话线路的架空线;用于微波线路与铜线具有同样的效果,在山区寒冷地带及农村用作架空电话线时,能承受冰冻负荷和大风冲击,架设跨距比铜线大一倍.另有镀银铜包钢导体,主要是提高导体的导电性能,耐腐蚀性及耐氧化性(耐热性)聚氨脂漆包线 强度好且特别柔软,主要用于耳机线整体重量,保证强度,柔软或做为电机绕组线.第五章电线电缆材料聚乙烯塑料(PE)聚乙烯塑料是所有塑料中产量最大,用途最广的一种塑料,在电线电缆中有非常广泛的应用.例如除了制造某些特种细线和软线
5、外,还在塑力缆的高压缆上(电压等级35-400KV)和海底电缆以及各种类型通信电缆上使用,目前已有90%以上的通信电缆采用聚乙烯作绝缘.聚乙烯性能特点 聚乙烯具有优良的电绝缘性(介电常数及介质损耗正切都很小),良好的化学稳定性,很低的透气性和较小的吸水性,比重小,无毒性,并有良好的塑性,易于加工成型.聚乙烯的种类 聚乙烯是由单体聚乙烯聚合而成的高聚物,按其生产方式可分为高压法聚乙烯/低压法和中压法聚乙烯,聚乙烯按其合成密度大小,可分为三类,如下表所示聚乙烯 密度 种类 简称0.903-0.910 低密度聚乙烯 LDPE0.913-0.94 中密度聚乙烯 MDPE0.941-0.970 高密度聚
6、乙烯 HDPE第六章 电线电缆材料聚乙烯塑料(PE)(续)电气性能高密度聚乙烯低密度聚乙烯v,.m(浸水7天后)1015 1015,60HZ103HZ106HZ 2.30-2.35 2.30-2.35 2.30-2.35 2.30-2.35 2.30-2.35 2.30-2.35Tg,60HZ103HZ106HZ 0.002 0.002 0.002 0.0005 0.0005 0.0005E,Mv/m(浸水7天后)18-20 18-20 18-40 18-40聚乙烯的电绝缘性能PE分子,由于其分子结构是对称,不含有极性基团,因此具有非常优良电绝缘性能,如下表所示.第七章电线电缆材料聚乙烯塑料(
7、PE)(续)聚乙烯电绝缘性能有如下几个特点:a)介电常数和介质损耗角正切值很小,并且在很宽的频率范围内几乎不变,因此是很理想的高频绝缘材料.b)体积电阻系数v和击穿场强Eb在浸水7天后仍然变化不大,因此许多水下的大小电缆,如潜水电缆,海底电缆等均可采用PE作为绝缘材料和护套材料.发泡聚乙烯(HFPE/WFPE)发泡聚乙烯是一种在聚乙烯塑料中存在有许多封闭的微孔材料,与实心聚乙烯比较,它的介电常数小,比重轻,技术以济指标好,因此在通信电缆中也被广泛使用.FMPE性能特点发泡PE的性能与发泡度有密切关系.通常比重,抗张强度,伸长率,介电常数以及击穿强度等都随发泡度的增加而显著下降,体积电阻率则与实
8、心PE相同.但由于发泡PE的吸水性较大,故在浸水或受潮时绝缘电阻会下降.通信电缆的发泡PE绝缘层要求孔细,数量多,分布均匀一致,彼此间不贯通,并且表面要光滑平整.由于各种电缆的用途要求不同,发泡度也就使用发泡绝缘的发泡度只要求为20-30%.第八章电线电缆材料聚乙烯塑料(PE)(续)发泡PE种类v发泡PE按照押出方式分为化学发泡与物理发泡两种v化学发泡法是把含有发泡剂(一般用AN型发泡剂)的聚乙烯混合物,通过押出机时发泡剂受热分解,押出后分解的气体迅速在绝缘层中膨胀,从而变成许多微孔状札记即发泡PE.此发泡是制造发泡PE绝缘层的最常用方法.v物理发泡是绝缘材料中混入成核剂,气体(一般为氮气)注
9、入押出机与材料混合,形成发泡绝缘.最高发泡度可达到80%.第九章电线电缆材料聚丙烯塑料(PP)一般性质 聚丙烯的外观呈白色蜡状固体,较透明,无毒,吸水性小,仅为0.03-0.04%可燃,比重为0.91,是目前常用塑料中最小的一种.物理机械性能 PP机械强度很大,抗拉强度达300-390MN/2,特别是当温度高时其抗拉强度下降很小.PP的硬度比PE高,耐磨性及耐弯曲变形均十分好,所以聚丙烯有“低密度高强度塑料”之称.电绝缘性能 聚丙烯有很好的电气绝缘性,绝缘性能基本上类似于低密度PE,而且在很宽的频率范围内不发生变化.它的介电常数只有2.1,介质损耗角正切为0.0005-0.001,体积电阻系数
10、在1014.m.再加上吸水性很小,所以PP完全可用做高频绝缘材料.耐热性 PP的耐热性很好,它的熔融温度高达1670C,在负载下可以在1100C边续使用化学稳定性 PP的化学稳定性很突出,在800C以下能耐酸/碱,盐及很多有机溶剂腐蚀第十章电线电缆材料聚丙烯塑料(PP)(续)由于PP具有很好的物理机械性能,较高的耐热性和较为优良的电绝缘性和化学稳定性,因而可用于制造各种电线,电力电缆,通信电缆的绝缘材料,例如由于PP的柔韧性及刚性好,用做电话线绝缘层为最佳材料.第十一章电线电缆材料氟塑料(Teflon)氟塑料与其它塑料相比,具有优异的耐高低温,耐腐蚀,耐候性,电气绝缘性,不吸水,以及低摩擦系数
11、等.主要用于制作高温航空导线,测油井电缆,地球勘探电线,太阳能收集窗,加热电缆,天花板plenum级电缆,火灾预警电缆,扁平电缆,电磁线,同轴射频电缆等.氟塑料种类 氟塑料的种类很多,在电线电缆中常用的有:聚四氟乙烯(F-4),聚三氟乙烯(F-3);聚全氟乙烯(F-46);四氟乙烯和乙烯共聚物(F-40),四氟乙烯和全氟烷基共聚物(FPA),四氟乙烯和六氟乙烯共聚物(FEP)等.聚四氟乙烯(F-4)性能物点 a)优良的电绝缘,比重2.1-2.2.介电常数2.1及很低的介质损耗系数(KHZ/MHZ时0.0002),并在很宽的温度及频率范围内保持稳定.耐电强度也很高,当厚度为0.02mm时,耐电强
12、度可达20.0MV/m b)优异的耐高低温特性.长期工作温度:+250 to 195C c)足够的机械性能,在室温下,抗张强度200MN/m2,伸长率400%,即使在300 C高温下使用一个月,抗张强度只降低10%.d)优异的化学性,它能抵抗最活性的化学试剂的作用.e)良好耐热性和耐湿性.由于其分子结构特点,它的透湿性和吸水性极微,放在水中浸泡24h,吸水性几乎为0,浸光后绝缘电阻也基本不变.第十二章电线电缆材料氟塑料(Teflon)(续)f)不能采用常规押出成型加工,使聚四氟乙烯的使用范围大大受到限制.在电线电缆绝缘时,一般采用绕包聚四氟乙烯薄膜,然后烧结成型;或采用裸导线浸涂聚四氟乙烯液,
13、然后烧结成型;或采用活塞押出或糊状聚四氟乙烯的冷押出,振奋精神后烘干烧结.g)冷流性严重,即边续负载下容易产生塑性变形.h)导热性差.因温度变化,而引起的膨胀和收缩要比一般塑料为大,如在加工中烧结温度和冷缩速度控制不完善,易造成应力开裂.i)耐电晕性和耐辐射性差.经受长期电压时,氟原子容易游离分解,击穿电压降低;碳主链不能抵抗伽玛射线,所以聚四氟乙烯只能作为耐高温低电压,不耐辐射的绝缘材料.j)氟塑料价格非常昂贵,是一般塑料的20-30倍及以上价格.为克服聚四氟乙烯的缺点,可以用几种途径加以改性.一种是在聚四氟乙烯中加入各种填料,例如加入玻璃纤维,就可提高其尺寸的稳定性,降低因温度造成的膨胀和
14、收缩不一而导致的应力开裂,减小冷流等,另一种是采用改性的方法(与其它高聚物聚合)改变聚四氟乙烯原有结构,基本保存聚四氟乙烯的优点,改善其缺点,从而扩大应用范围,所以应出现了一系列的含氟塑料,如F-46(四氟乙烯和全氟丙烯的共聚物),F-40(四氟乙烯和乙烯的共聚物),FEP(四氟乙烯和六氟乙烯的共聚物),FPA(四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物).这些含氟塑料基本上保持或接近聚四氟乙烯的各种优良特性,并且改善了聚四氟乙烯的某些不足之处,而且可以用一般押出和注射的方法加工成型第十三章电线电缆材料氟塑料(Teflon)(续)性能 ASTM PTFE FEP ETFE密度(g/cm3)D792 2.
15、1-2.2 2.12-2.17 1.7-1.75熔点/0C _ 372 262-282 265-270拉伸强度/MPa(230C)D638 27.44-61.74 19.6-31.36 41.16-49.98伸长率(100%)D638 200-400 300 100-300弯曲弹性模量/Mpa(230C)D790 392 656.6 2646洛氏硬度 D785 R25 R25 R50连续使用温度/0C _ 260 200 160-180体积电阻率/Cm D257 1018 1016 1016 相对介电常数 60HZ D150 2.1 2.1 2.6 103HZ D150 2.1 2.1 2.6
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