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第二章 電線電纜基本結(jié)構(gòu)
一. 電線電纜基本結(jié)構(gòu)及其性能要求
在電線電纜分類中已經(jīng)大致介紹了產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)﹐本節(jié)將著重介紹電纜的基本結(jié)構(gòu)﹑每種結(jié)構(gòu)常用的材料﹑基本控制點(diǎn)﹑對(duì)性能能的影響因素。
1. 導(dǎo)體﹕
l 電線電纜導(dǎo)體常用材質(zhì)有﹕裸銅,鍍錫銅,鍍銀銅,銅箔絲,紗包線,銅包鋼,漆包線,錫銅合金,鎘銅合金,光纖
l 導(dǎo)體的作用是傳輸電能或控制信號(hào)﹐直徑﹑公差﹑導(dǎo)體電阻﹑導(dǎo)電率﹑抗張強(qiáng)度﹐延伸率﹑可焊接性﹑表面狀態(tài)等是通常檢查的內(nèi)容。
l 導(dǎo)體分為單根實(shí)心導(dǎo)體和絞合結(jié)構(gòu)導(dǎo)體﹐絞合導(dǎo)體具有較柔軟的特性。多使用退火軟態(tài)銅絲﹐這由于導(dǎo)體在拉伸加工過(guò)程中導(dǎo)體存在冷作硬化現(xiàn)象﹐造成導(dǎo)體電阻增加﹐延伸率降低﹐經(jīng)過(guò)退火后能夠保證延伸率﹐導(dǎo)體電阻等性能。
l 導(dǎo)體節(jié)距。節(jié)距的大小影響產(chǎn)品的柔軟﹐抗彎折﹐絞合外徑﹐電感﹐絞入率等參數(shù)。節(jié)距過(guò)小﹐導(dǎo)體會(huì)受到扭拉作用﹐引起拉細(xì)硬化﹐反而會(huì)降低抗彎折。
l 絞向﹕分為S向(左手)﹑Z向(右手)。通常絞向?qū)c(diǎn)能﹑信號(hào)的傳輸沒(méi)有影響。但在音頻線設(shè)計(jì)中﹐會(huì)根據(jù)電流定律的影響而特別設(shè)計(jì)成Z向。
l 絞合緊密度。在要求噪音測(cè)試的電纜或絕緣較薄的芯線中﹐要求將導(dǎo)體絞合緊密一點(diǎn)。
l 導(dǎo)體排列。分為束絞﹐正規(guī)絞﹐復(fù)合絞。束絞也被成為一把絞﹐整個(gè)導(dǎo)體絞合方向一致﹐通過(guò)分線盤的作用將多根導(dǎo)體分曾絞合在一起。正規(guī)絞是指按照一定的排列規(guī)則分層絞合﹐通常相鄰層絞向相反。復(fù)合絞是指束絞或正規(guī)絞合導(dǎo)體作為股線以相反絞向再進(jìn)行一次或多次絞合所形成的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。在電子線生產(chǎn)中通常使用束絞。在音頻線中有使用復(fù)合絞結(jié)構(gòu)。
l 導(dǎo)體接續(xù)。導(dǎo)體在加工過(guò)程中不可避免產(chǎn)生斷線現(xiàn)象﹐通常電子線不允許采用熱接方式﹐原因一方面熱接導(dǎo)體接點(diǎn)處電阻會(huì)顯著增加﹐影響信號(hào)傳輸﹐另一方面﹐熱接導(dǎo)體耐彎折性較差﹐影響產(chǎn)品的柔軟可靠性。通常電子線使用的導(dǎo)體線徑都較小﹐采用扭接或冷接方式。導(dǎo)體接續(xù)時(shí)必須注意接口的處理。
2) 絕緣﹕
l 電線電纜絕緣常用材料PVC﹑PE (LDPE,HDPE,XLPE,Foam-PE,FR-PE),
PP﹑Teflon﹑LSHF
l 絕緣主要是起到電能防護(hù)﹑電磁波傳輸介質(zhì)的作用。通常要求有耐溫等級(jí)﹑耐電壓等級(jí)﹑抗張強(qiáng)度﹑延伸率﹑介質(zhì)損耗﹑介電常數(shù)﹑耐燃等級(jí)等要求。
l 根據(jù)產(chǎn)品種類的不同﹐對(duì)絕緣厚度﹐外徑均勻性﹐同心度﹑橢圓度﹐介電穩(wěn)定度的控制程度不同。電源線﹐UL線等必須控制絕緣厚度﹐最薄絕緣厚度。醫(yī)療線必須控制絕緣的最薄厚度﹑同心度。有特性阻抗要求及衰減要求的數(shù)據(jù)線類﹐必須控制外徑的大小﹑均勻性﹑同心度﹑橢圓度。對(duì)于高頻傳輸線﹐則必須控制整個(gè)結(jié)構(gòu)的均勻﹑圓整。
l 絕緣的著色﹐通常是通過(guò)向本色樹(shù)脂中加入色母來(lái)進(jìn)行染色的。色母實(shí)際上算是一種雜質(zhì)﹐多少會(huì)影響材料性能﹐在客戶要求不嚴(yán)格的情況下應(yīng)盡可能降低添加比例。對(duì)于黑色色母﹐主要是添加炭黑著色。炭黑具有一定的導(dǎo)電性﹐且容易吸水積結(jié)﹐在交聯(lián)材料﹑非極性材料中特別不容易分散而引起顆;蚧鸹〒舸┅o黑色色母的干燥處理及添加比例應(yīng)特別注意。
l 對(duì)于有耐壓要求的絕緣押出時(shí)﹐除了注意材料種類的選擇外﹐還應(yīng)注意最薄厚度﹑雜質(zhì)控制(清機(jī)干凈﹑機(jī)頭模具死角﹑防塵)﹑膠料干燥﹑冷卻方式﹐收線應(yīng)力殘留等。
l 絕緣附著力。由于附著力除了影響客戶加工外﹐還會(huì)影響到產(chǎn)品的電氣性能控制﹑搖擺穩(wěn)定性等參數(shù)。通常通過(guò)導(dǎo)體預(yù)熱﹑冷卻方式﹑押出方式等來(lái)控制。
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1) 成纜﹕
l 在多芯電纜中﹐通過(guò)單絞或雙絞等電纜集合設(shè)備將絕緣芯線以一定的節(jié)距扭絞在一起的一種結(jié)構(gòu)。成纜的作用是﹕保證多芯電纜的圓整﹑方便外被生產(chǎn)﹔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定﹑成品外徑較小﹔成品柔軟﹑方便加工﹔調(diào)節(jié)電感等電氣參數(shù)等作用。
l 應(yīng)該控制的過(guò)程參數(shù)有﹕節(jié)距﹑張力大小及均勻性﹑芯線排列順序﹑集線模的選擇﹐收線張力﹐線速等。
l 在對(duì)絞成纜結(jié)構(gòu)中﹐芯線的穩(wěn)定接觸對(duì)防止電氣干擾有一定的影響﹐尤其當(dāng)電纜彎曲時(shí)﹐接觸不良的線對(duì)兩條芯芯之間產(chǎn)生間距﹐從而受干擾影響﹐產(chǎn)生串音或衰減不良。
2) 屏蔽﹕
l 常用材料﹕鋁箔,銅箔,鋁箔麥拉,銅絲(編織,斜包),鋁鎂絲,導(dǎo)電PE,導(dǎo)電PVC等
l 屏蔽結(jié)構(gòu)的種類分為﹐根據(jù)所使用的材料分為﹕金屬屏蔽﹑半導(dǎo)電布帶屏蔽﹑半導(dǎo)電塑料屏蔽。根據(jù)屏蔽方式分為﹕單一屏蔽和組合屏蔽。根據(jù)用途分為﹕導(dǎo)體屏蔽和絕緣屏蔽。
l 金屬屏蔽有分為﹕金屬絲編織﹑金屬絲纏繞﹑金屬箔或金屬箔麥拉帶繞包。半導(dǎo)電塑料屏蔽分為﹕擠出型和涂覆型。
l 屏蔽的主要作用﹕消除外界電磁干擾﹔引導(dǎo)機(jī)械作用產(chǎn)生的靜電噪聲﹔防止電線本身傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的電磁場(chǎng)相互影響或電磁泄漏影響周圍電子設(shè)備。
l 屏蔽的主要參數(shù)是遮蔽率。金屬箔﹑包帶及半導(dǎo)電塑料屏蔽的遮蔽率為100%﹔編織屏蔽的遮蔽率通常在80%~98%﹐組合屏蔽時(shí)編織遮蔽率可以達(dá)到30%。纏繞屏蔽的遮蔽率通常在95%以上﹐以包滿為準(zhǔn)則(特殊要求除外)。
l 在屏蔽結(jié)構(gòu)中﹐有一種成為”Z-fold” 及”S-fold”方式!盳-fold”方式是指鋁箔麥拉繞包時(shí)﹐包帶兩邊進(jìn)行折迭﹐以保證繞包后鋁層與鋁層相接觸﹐麥拉層與麥拉層相接觸﹐既保證形成封閉的金屬屏蔽結(jié)構(gòu)﹐又保證在麥拉絕緣的作用下電磁不泄漏!盨-fold”方式指單邊折迭以保證鋁層相互接觸形成封閉的屏蔽結(jié)構(gòu)。
3) 內(nèi)被﹕
l 常用材料﹕PVC﹑PE
l 內(nèi)被是在電纜結(jié)構(gòu)中﹐介于絕緣﹑外被之間一種塑料包覆結(jié)構(gòu)。
l 內(nèi)被的主要作用﹕保證成品外徑圓整﹔降低成本﹔纜芯是小同軸芯線時(shí)的外被﹔復(fù)合成纜線芯屏蔽層的內(nèi)部絕緣支撐等。
l 用作降低成本用途時(shí)可以不考慮材料的電氣性能﹐在用作屏蔽支撐層時(shí)應(yīng)該考慮材料的絕緣性﹐此時(shí)對(duì)內(nèi)被的最薄厚度也有要求。
4) 隔離﹕
l 常用材料﹕麥拉帶,高疏棉紙,PP帶,滑石粉,硅油,PTFE帶等
l 隔離層的主要作用﹕保證芯線之間﹑芯線與外被之間能夠容易脫離﹔同時(shí)在是用麥拉帶﹑棉紙繞包隔離時(shí)還起到扎緊穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用﹔拖包隔離層還能夠輔助解決外觀花紋等問(wèn)題。
5) 填充﹕
l 常用材料﹕棉線,PP繩,麻繩,化學(xué)纖維,防彈絲,膠條等
l 填充主要作用有﹕增加產(chǎn)品的吊重﹑彎折等機(jī)械性能﹔保證結(jié)構(gòu)圓整。
l 不同產(chǎn)品使用的填充材料不同﹐主要是考慮材料的硬度﹐機(jī)械強(qiáng)度﹐電氣相溶性﹐成本﹐吸水性等因素。
6) 外被﹕
l 常用材料﹕PVC,LSHF,TPR,TPU
l 主要作用﹕機(jī)械防護(hù)﹐著色美觀﹐電氣絕緣安全性﹐耐侯耐溶劑等的化學(xué)防護(hù)。
l 外被材料性能要求有﹕硬度﹐溫度等級(jí)﹐機(jī)械強(qiáng)度﹐耐遷移﹐耐寒﹐耐有機(jī)溶劑﹐耐侯﹐耐燃等。
l 產(chǎn)品的外被通常要求圓整﹐無(wú)刮傷條紋﹐無(wú)顆粒麻點(diǎn)﹐亮舞色差﹐同心度等﹐對(duì)于音頻/視頻(A/V)線﹐尤其要求外被的外觀及手感。
7) 隔離網(wǎng)﹕
l 常用材料﹕尼龍,棉線,纖維
多采用網(wǎng)狀編織方式﹐主要作用﹕吸震﹐耐摩擦等機(jī)械防護(hù)﹐美觀等。
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關(guān)于屏蔽的作用,應(yīng)作一點(diǎn)補(bǔ)充。
在電線電纜產(chǎn)品中,屏蔽實(shí)際上有兩種完全不同的概念。一是傳輸電磁波(如射頻電纜)或微弱電流(如信號(hào)電纜、計(jì)測(cè)用線纜等)其作用正如摟主所言。另一種是中高壓電力電纜中所說(shuō)的屏蔽,其作用是為了均衡導(dǎo)線表面或絕緣表面的電場(chǎng)而設(shè)置的結(jié)構(gòu),一般又稱為電場(chǎng)屏蔽。后一種正是我覺(jué)得應(yīng)該補(bǔ)充的內(nèi)容。
