第一章 电线电缆导体介绍
第一节 导 体 概 述
按电阻率(长为1m,截面积为1mm的材料电阻值大小)划分,一般情况下我们将材料分为三类:
导 体:电阻率在102Ω·mm2/m以下 半导体:电阻率为103~108Ω·mm2/m﹔
绝缘体:电阻率为108Ω·mm2/m以上。
目前常用的金属导体有金、银、铜等(如下表),考虑到导体的价格和导电性能,最常用的为铜导体。导电系数以铜为标准(100%),各导体比较如下表: 名 称 金 银 铜 钢(铁) 铝 符 号 比 重(g/cm) Au Ag Cu Fe Al 19.3 10.5 8.89 7.86 2.7 32
导电常数% 70.80 109 100 17.80 61.20 备 注 不氧化、价格昂贵 导电性最优、价格昂贵 导电性次优、价格普及 导电性不良、抗张好 质量轻 由上表可知,铜的导电率较佳,适用性能广,成本较低,还可在其表面镀锡,利于焊接,并有抗氧化作用(指与空气中氧气结合氧化)。
第二节 铜 导 体
一、铜线的类别
铜导体由单条铜线或多条铜线组成,分别叙述如下:
1.硬铜线:经伸线冷加工而成,具有较高的抗张强度,适用于架空输电
线、配电线及建筑线之导体。 2.软铜线:硬铜线加热去除冷却加工所产生之残余应力而成,富柔软性
及弯曲性,并具有较高之导电率,用以制造通信及电力线缆之导体、电气机械及各种家用电器之导线。 3.半硬铜线:抗张强度介于硬铜线与软铜线之间,用于架空线之绑线及收
音机之配线。
4.镀锡铜线:铜线表面镀锡以增加焊接性及保护铜导体于PVC或橡胶绝缘
押出时不受侵蚀,并防止橡胶绝缘之老化。 5.平角铜线:断面为正方形或长方形之铜线,为制造大型变压器或大型马
达等感应线圈之材料。 6.无氧铜线:含氧量0.001%以下、纯度特高之铜线,铜之含量在99.99%
以上,不会受氧脆化,用以制真空管内之导线、半导体零件导线及极细线等。 7.漆包线:铜线软化后,表面涂以绝缘漆,经加热烤干而成,一般分为天
然树脂及合成树脂漆包线。 8.铜箔丝:以扁平且极薄之铜丝卷绕于纤维丝上的导体。 9.先绞后镀线:将未镀之铜线绞合后,再加以镀铝。
10.铜包钢:一般用于同轴线作信号的传输(如电视机与VCD的连接、户外
电视天线、闭路电视等﹔较硬线具有更高的抗张强度,在高山地带,跨越河流等须长距离时作为架空线用,依其铜厚度,一般分导电率21%、30%、40%等。
11.合金铜:由铜和其它导体金属组成,如铜镍合金等,用于特殊用途线。 註﹕ 目前我公司常用的导体主要有如下几种: (1) 镀锡铜线,英文缩写为TA﹔ (2) 裸铜线,英文缩写为BA﹔ (3) 镀银铜线,英文缩写为SC﹔
(4) 镀银铜包钢,英文缩写为SCCS﹔ (5) 铜包钢,英文缩写为CP。 其它如铜铂丝、漆包线等很少用。
二、铜线的各种性能
1. 导体电阻 — 导体之电阻与其长度成正比与其截面积成反比 。
R??LA其中?稱為導體之電阻系數,單位為ohm?cm2.导电率—以20℃时长度为1m、截面积为1mm2之标准软铜线之电阻
1/58ohm(0.017241 ohm)为基准,称为100%导电率。电阻愈大,则导电率愈低,两者成反比例。 3.耐弯折性—单线之一端固定,另一端加上重量使垂直向下,然后来回
180地弯折,直至线断为止,弯折次数愈多,表示耐弯折性愈强。
4.拉断力—抗张试验时,施于试样而使其断裂之最大负荷重量或力。 5.抗张强度—抗张试验时,使得试样断裂,单位面积承受的拉断力。
6.伸长率 — 于规定之标准距离,试样经伸长至断裂后所增加之长度与
原来长度之比率。 导体在温度不同时会有不同的阻抗,一般常以20℃或25℃时为标准,温度愈高,阻抗会愈大。
第三节 UL简介
UL是“Underwriters Laboratories--(美国)保险商实验所”的缩写,成立于1894年,机构系以公共安全之检查与检定为目的,由美国火灾保险协会之援助,而设立的非营利性组织。UL规格以电线及电气机器为首,防止因燃烧器具,防火装置等的品质问题而引起的火灾﹔对于经审查而合于此规格之制品,其安全性以及品质在美国及世界各地有很好的信誉。
一. UL导体规格标准
在UL758里就专门有对导体的规格标准的详述,它的标准为AWG,就是American Wire Guage,中文意思是“美国线材规格”。它把导体分为单铜(单条铜导体)和绞铜(多条铜导体绞合成的铜导体),单铜根据直径大小划分规格﹔绞铜根据截面积大小划分规格,如下表所示:
UL758 导体规格标准
导体规格 (AWG) 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 单条导体直径 标准尺寸 Mils (mm) 0.99 0.0251 1.11 0.0282 1.24 0.0315 1.40 0.0356 1.57 0.0399 1.76 0.0447 2.0 0.051 2.2 0.056 2.5 0.064 2.8 0.071 3.1 0.079 3.5 0.089 4.0 0.102 最小尺寸 Mils (mm) 0.98 0.025 1.10 0.028 1.23 0.031 1.39 0.035 1.55 0.029 1.74 0.044 1.98 0.050 2.18 0.055 2.48 0.063 2.77 0.070 3.07 0.078 3.47 0.088 3.96 0.101 绞铜导体的截面积 标准尺寸 Cmils (mm2) 0.980 0.000497 1.23 0.000624 1.54 0.000768 1.96 0.000993 2.46 0.00125 3.10 0.00157 4.00 0.00203 4.84 0.00245 6.25 0.00317 7.84 0.00397 9.61 0.00487 12.2 0.00621 16.0 0.00811 最小尺寸 Cmils (mm2) 0.960 0.000486 12.1 0.000613 1.51 0.000765 1.92 0.000973 2.41 0.00122 3.04 0.00154 3.92 0.00198 4.74 0.00240 6.13 0.003115 7.68 0.00389 9.42 0.00477 11.9 0.00603 15.7 0.00796 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 4.5 5.0 5.6 6.3 7.1 8.0 8.9 10.0 11.3 12.6 14.2 15.9 17.9 20.1 22.6 25.3 28.5 32.0 35.9 40.3 45.3 50.8 57.1 64.1 72.0 80.8 90.7 101.9 114.4 128.5 144.3 162.0 0.114 0.127 0.142 0.160 0.180 0.203 0.226 0.254 0.287 0.320 0.361 0.404 0.455 0.511 0.574 0.643 0.724 0.813 0.912 1.02 1.15 1.29 1.45 1.63 1.83 2.05 2.30 2.588 2.906 3.264 3.665 4.115 4.46 4.95 5.54 6.24 7.03 7.92 8.81 9.9 11.2 12.5 14.1 15.7 17.7 19.9 22.4 25.0 28.2 31.7 35.6 40.0 44.9 50.3 56.5 63.5 71 80 90 101 113 127 143 160 0.113 0.126 0.141 0.158 0.179 0.201 0.244 0.251 0.284 0.318 0.358 0.399 0.450 0.506 0.568 0.637 0.717 0.805 0.904 1.016 1.140 1.278 1.435 1.613 1.81 2.03 2.28 2.56 2.88 3.23 3.63 4.07 20.2 25.0 31.4 39.7 50.4 64.0 79.2 100 128 159 202 253 320 404 511 640 812 1020 1290 1620 2050 2580 3260 4110 5180 6530 8230 10380 13090 16510 20820 26240 0.0103 0.0127 0.0159 0.020 0.0255 0.0324 0.0401 0.0507 0.0647 0.0804 0.102 0.128 0.162 0.205 0.259 0.324 0.412 0.519 0.653 0.823 1.04 1.31 1.65 2.08 2.63 3.31 4.17 5.261 6.631 8.367 10.55 13.30 19.8 24.5 30.8 38.9 49.4 62.7 77.6 98 125 156 198 248 314 396 501 627 796 1000 1264 1588 2009 2528 3195 4028 5076 6399 8065 10172 12828 16180 20404 25715 0.0100 0.0124 0.0156 0.0197 0.0250 0.0318 0.0393 0.0497 0.0633 0.0790 0.100 0.126 0.159 0.201 0.254 0.318 0.404 0.509 0.641 0.807 1.02 1.28 1.62 2.04 2.58 3.24 4.09 5.16 6.50 8.20 10.34 13.03 二、绞铜导体规格的确定
1.单位换算 单铜导体可通过用千分尺或者螺旋测微表直接测量直径,对照标准确
定规格即可﹔绞铜导体不能直接测量,而要通过计算截面积来确定规格。UL 758导体标准里有用mil(密尔)和 cmil(圆密尔)作单位,所以先要懂得它们和国际单位(公制单位)的换算。mil(密尔)是长度单位,cmil(圆密尔)是面积单位。
1inch = 25.4mm = 1000 mil;1mm = 39.37mil;
2622
1inch = 10 cmil;1mm = 39.37cmil = 1550 cmil
2.截面积的计算
UL758对导体截面积的计算,和我们以前学习到的计算圆的面积不一样,
假设: A 为截面积,单位为cmil或mm2﹔d为绞铜组成中单根铜线的直径,单位为mil或mm﹔n为绞铜导体由单根直径为d组成的条数﹔则其截面积为
A = 0.7854*nd2
※ 这里需特别指出:上面的计算公式只适用于确定导体规格标准时截面积的计算,不能用于其它面积计算!
举例:请计算导体7/36AWG = 7/0.127mm (36AWG Solid = 0.127 mm)是属于什
幺规格的。
解:n = 7, d = 0.127*39.37mil, 则
A = 0.7854*n*d2 = 7*(0.127*39.37)2 = 174.9993cmil
对照表UL758导体规格标准可知,它属于28AWG的导体。 3.导体的绞距
绞铜导体的绞距在UL758里也有相应的标准,根据绞铜导体的规格大小,规定了它们的最大绞距,具体如下表:
绞铜导体的最大绞距检验标准
规格尺寸 (AWG) 28或更高规格 26 24 22 20 18 16 14 英寸 (Inches) 0.5 0.6 0.7 0.8 1.25 2.0 2.0 2.0 毫米 (mm) 12.7 15.2 17.5 20.3 31.8 50.8 50.8 50.8