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電纜結構設計是把線材各組成部分參數(shù)書面化.在設計過程中,主要是根據(jù)線材的有關標準,結合本廠的生產(chǎn)能力,盡量滿足客戶要求.并把結果以書面形式表達出來,為生產(chǎn)提供依據(jù). 物料用量計算是根據(jù)設計線材時選用的材料及結構參數(shù),計算出各種材料的用量,為會計部計算成本及倉儲發(fā)料提供依據(jù).
導體部分有關設計與計算:
導體在結構上有實心及絞線兩種,而其成份方面有純金屬.合金.鍍層及漆包線等.在設計過程中,對于不同的線材選用這些導體材料時,基于下面幾個方面:
1.線材的使用場所及后序加工方式.
2.導體材料的性能:導電率,耐熱性.抗張強度.加工性.彈性系數(shù)等.
1.導體絞合節(jié)距設計:
絞線中絞合節(jié)距大小一般根據(jù)絞合導體線規(guī)選取(主要針對UL電子線系列, 電源線,UL444系列,CSA TR-4系列對導體的節(jié)距有要求,需根據(jù)標準設計),有時為了改善某種性能可選其它的節(jié)距.如通信線材為了降衰減選用小節(jié)距,為了提供好的彎曲性能選用較小的節(jié)距.下面的節(jié)距表選擇表是針對UL電子線.
2.多根絞合導體絞合外徑計算:
導體絞合采用束絞方式進行,絞合外徑采用下面兩種方法計算:
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2.多根絞合導體絞合外徑計算:
導體絞合采用束絞方式進行,絞合外徑采用下面兩種方法計算:
方法1:
方法2:
d----單根導體的直徑
D---絞合后絞合導體外徑
N---導體根數(shù)
上述兩種方法中,方法2比較適合束絞方式導體絞合外徑計算:
3.導體用量計算:
1.單根導體
2.絞合導體
d----單根導體直徑
ρ—導體密度
N---導體絞合根數(shù)
λ---導體絞入系數(shù)
注:用量計算為單芯時導體用量,當多芯時須考慮芯線絞合時的絞入系數(shù).
4.導體防氧化.
為防止導體氧化, 可在導體絞合時, 加BAT或DOP油(如電源線,透明線)。
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同軸電纜的電氣參數(shù)計算:
同軸電纜的一個回路是同軸對,它是對地不對稱的.在金屬圓管(稱為外導體)內(nèi)配置另一圓形導體(稱為內(nèi)導體),用絕緣介質使兩者相互絕緣并保持軸心重合,這樣所構成的線對稱同軸對。同軸電纜可用于開通多路栽波通信或傳輸電視節(jié)目,也可用同軸電纜傳輸高數(shù)碼的數(shù)據(jù)信息(如UL2919屏幕線)
1.一次傳輸參數(shù):
同軸電纜的一次傳輸參數(shù)主要隨電流的頻率及電纜結構尺寸D/d變化而變化.
(1).有效電阻,隨頻率的增大而增大.而與內(nèi)外導體直徑比沒直接的關系.
(2).電感隨頻率的增大而減小,隨內(nèi)外導體直徑比增大而增大.
(3).電容與頻率無關,隨直徑比的增大而減小.
(4).電導與頻率基本上成正比,隨直徑的增大而減小.
具體計算公式如下:
1.1.有效電阻:
同軸電纜的有效電阻包括內(nèi)導體的有效電阻及外導體的有效電阻,當內(nèi)外導體都是銅導體時,總的有效電阻為:
1.2有效電感:
同軸回路的電感由內(nèi).外導體的內(nèi)電感和內(nèi)外導體之間的外電感組成,當內(nèi)外導體都是銅時,回路的電感為:
1.3同軸電纜電容﹕
同于同軸電纜無外部電場,所以同軸對的工作電容就等于同軸對內(nèi)外導體間的部分電容,電容計算可按圓柱形電容器的電容公式來計算:
Dw-外導體結構的修正系數(shù)(理想外導體Dw=0,非理想外導體Dw=編織外導體中的單線直徑)
K1-內(nèi)導體結構的修正系數(shù),
D1-同軸線外導體內(nèi)徑(mm)
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1.4絕緣電導:
同軸對的絕緣導體G由兩部分組成: 一是由絕緣介質極化作用引起的交流電導G~,另一個部分是由于絕緣不完善而引起的直流電導G0:
G=G0+G~
G~=ωCtg(δ)
G0------直流損耗
G~------交流損耗
ω------電流頻率
C-------工作電容
tg(δ)---介質損耗角正切
2.二次傳輸參數(shù):
二次傳輸參數(shù)是用以表征傳輸線的特性參數(shù),它包括特性阻抗ZC,衰減常數(shù)α,及相移常數(shù).
2.1.同軸電纜特性阻抗﹕
2.1.1.對于斜包,鋁箔縱包可近似看作是理想外導體,計算如下:
2.1.2.編織外導體,絞線內(nèi)導體計算如下:
D---外導體外徑
d----內(nèi)導體外徑
Dw---編織導體直徑
K1----導體結構修正系數(shù)
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2.2同軸電纜衰減的計算公式:
αR-導體電阻損耗引起的衰減分量,導體衰減(電阻衰減)
當內(nèi)外導體都為圓柱形導體時:
當內(nèi)導體是絞線,外導體是編織時:
D.d----外導體內(nèi)徑.內(nèi)導體外徑
K1-----導體結構修正系數(shù)
ε-----絕緣介電常數(shù)
KS-----絞線引起射蘋電纜電阻增大的系數(shù),KS=1.25
KB-----編織引起射蘋電纜電阻增大的系數(shù)
Dw----編織外導體中的單線直徑
KP1,KP2-分別表示內(nèi),外導體與標準軟銅不同時引起射頻電阻增大或減小
的系數(shù).
編織系數(shù)KB還可用如下計算方法求出:
m----為編織的錠數(shù)
n-----為每錠編織線中的導線根數(shù)
β-----為編織角(編織導線的方向與電纜軸線方向之間的夾角)
αG----介質損耗而引起的衰減分量,稱為介質衰減(電導衰減)
tgσe----等效介質損耗角正切
εe-------等效介電常數(shù)
