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Cable 基礎知識講座 一、電線電纜簡介 • 電線係指構造簡單而且芯數較少的傳電 線材。 • 電纜係指多重絞合,製造工藝複雜,或 芯數較多的傳電線材。 • 電線及電纜二者區分並不嚴格,通俗地 講,只要能傳送電力或信號的有形線 材,都可以稱之為電線電纜。 2.電線電纜的發展 • 電線電纜的發展,主要涉及絕緣材料與 導體的發展。絕緣材料由最原始的裸線漆包線橡膠線塑膠線合成材料線;逐步發展到目前的各類線纜。導體也相繼有白金銅鋁光纜等等。 三、電線電纜的分類 • 依日本電線工業協會1977年對電線電纜的分類為: 1、裸線 2、捲線 3、通訊電纜 4、電力電纜 5、被覆線. • 1. 裸線---- 顧名思義,不具絕緣材料,主要傳導材料為:金、 銀、鋁、鉑等等。 • 2. 捲線---- 類似目前有線電話聽筒線,CE廠的汽車充電器線。 • 3. 通訊電纜---- 主要用在通訊方面的電線電纜,電話線顯然 是個最明顯的例子。 • 4. 電力電纜---- 一般為高壓傳電線。 • 5. 被覆線---- 一般為低壓傳輸電線。 • 電線電纜大致可以分為上述五大類。但依據具體的材料、形 狀、構造、用途的不同又可以分為PU CABLE 、PVC CABLE 、圓線、扁線、MOUSE CABLE 、警報用電線等 等, 四、電線電纜的製作及工序簡介 • 煉銅→伸銅(伸線)→制粒→線纜加工→組裝加工 • 1. 煉銅 目前工業應用陰極電解銅法煉銅。 • 2. 伸銅(伸線) • 2.1 銅線分類: 1. 裸銅2. 鍍錫銅 • 裸銅柔軟,電阻小,對bending有好處; • 鍍錫銅容易焊接,且不容易氧化. • 2.2伸銅分為三個階段:粗伸( 8.0→3.2~2.6 mm)、中伸 • (3.2~2.6→1.2~1.0 mm)、細伸(1.2~1.0→0.08~0.05mm) • 3.制粒: 配方和配色. • 4. 線纜加工: 絞線,絕緣,集合(包帶、填充、地線),纏繞(編 • 織),外被,包裝(裁條、捲裝、軸裝) • 5. 組裝加工(烤線,綁線,焊接,成型,打端子,穿housing,測試,目視, • 包裝等工序). 五、電線電纜相關規格描述 • 1. 電線電纜的規格描述. • 例: UL 2725 28AWG ( 7 / 0.127 A S ) ×6C + E + A + B • 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 • 1. --- 表示UL安規. • 2. --- 表示AWG (American Wire Gauge 美國線規)數,AWG數的選用可參 考附件一,二. • 3. --- 表示導體購成,此條導体由7股細銅絲組成. • 4. --- “/”表示7股細銅絲是絞合在一起,“×”則表示7股細銅絲是直放在一 起。一般而言,電話線導体直放的多. • 5. --- 表示銅絲單線徑是0.127mm. • 6. --- “A”表示裸銅線(“T”表示鍍錫線),“S”表示細銅絲絞合. • 7. --- “C”(core)表示芯數. • 8. --- “E”(earth)表示地線. • 9. --- “A”(al/mylar)表示包鋁薄麥拉帶(“P”表示包紙). • 10.--- “B”(braid)表示編織(“S”(spiral)表示纏繞). 六、導体相關知識 • 6.1. 絞距(Pitch)、撚入率的概念 • *.線材之銅導体一般都是由若干股細銅絲絞合而成的,導体絞合有兩種 方式:同心絞和束絞。在了解它們之前,我們先了解一下絞距之概念。 學過工科的同仁清楚螺桿中有螺距的概念,學過理科的同仁清楚波長之 概念,絞距與螺距、波長相似,在平面上也是具有相同性質兩點之距 離。如下圖示: • 一般而言,絞距較小Binding效果較好,但絞距越小價格越貴. • *.顯然,相同規格之導体,絞合之細銅絲要比直放之細銅絲長。這裡就 存在撚入率的概念。我們用導体之長度乘上一個系數K(一般K取1.02,大 于61根時取1.03),就得到絞線的實際長度,這里K就是撚入系數。 六、導体相關知識 • 6.2.導体絞合外徑的計算 • 精確計算各材料的用量,這對一個工廠效益來說是非常重要的。因此, 導体絞合外徑的計算就有必要了。無論是導体還是芯線都存在兩種絞合: 同心絞、束絞。名副其實,同心絞是指以一條或多條銅單線為中心, 在其周圍各層以左右交互之方向絞合。每層的單線總數均比其內一層多 6條(條數為3n(1+n)+1)。束絞是將所有單線,依同一方向絞合。其他還 有復合絞等等。當導体股數(芯線條數)為7、19、37、61、95並絞合 時,為同心絞(條數為3n(1+n)+1);其餘股數(芯數)為束絞。導体絞合外徑 的計算公式如下: • 同心絞絞合外徑 D = (1+2n ) × d n為導体自內到外的層數; • 束絞絞合外徑 D = √N× 1.155 × d D為絞合外徑; N為導体股數;值 得一提的是, 芯線絞與導体絞是相同原理,但芯線絞我們稱之為芯線集 合,下面介紹一下層心徑的概念,層芯徑為絞合外徑-單線徑,如下圖示 (D’即為層芯徑): 七、常用的絕緣材料及特性 • 常用到的絕緣材料有: • PP(Polypropylene)材料--較亮,較硬,燃燒平穩,無太多的煙 塵,有下滴現象。價格較低,比重: 0.91。 • SR-PVC(Semi Rigid-Polyvinyl chloride)材料--較暗,較軟,燃燒 有大量的煙塵。價格較貴,比重: 1.45。 • PE(PolyEthylene Resin)材料—很亮,較軟,較難加工,燃燒無 下滴現象。價格較貴,比重: 0.93。 • 本廠生產的一般電話線所用到的絕緣材料為PP材料再加上 EVA,重量比為10:1,而滑鼠料通常用SR-PVC材料。對塑膠材 料而言,無論絕緣材料還是線材外被材料都有一些重要的機械 特性、化 學特性等等,這可以參考《化工詞典》。比重在電線 電纜設計中也很重要,他直接影響到用量的多少. 八、集合相關知識 • *.構成: 具體之集合構成,需從內到外一一列出. • 例如: 4C+F+E+A 表示4C+填充+地線+鋁箔集合. • *.絞距: 需依如下規定訂定集合絞距. • UL: 集合之層芯徑*35(參考值),須參照各種不同UL • 標準規定訂定. • Non UL:集合之層芯徑*40 (參考值). • 特殊要求: 視具體情況而定. 九、包帶及包帶材料相關知識 • 9.1. 選用包帶之原因 • 1. 使線材成圓柱狀(有的芯線不需要總絞,外面縱包一層包帶); • 2. 防止線材松散; • 3. 遮蔽,使信號不受干擾; • 4. 在導体與遮蔽線之間起絕緣作用; • 9.2. 包帶材料 • 1. Al-mylar (ρ=1.872 ≈1.9) , 2.麥拉帶(ρ=1.4) • 3.棉紙帶(ρ=0.8) • 除了以上三種包帶材料外還有銅箔(ρ=8.89),PE帶(ρ=0.93), • 發泡PP帶等等。 九、包帶及包帶材料相關知識 • 9.3.包帶方式 • 包帶方式分縱包和橫包,橫包又分捲包和斜包兩種方式。如下圖中示: • 縱包用在扁平線材和芯線不需要總絞的場合,橫包柔軟度較好;縱包柔 • 軟度較差。 • 選擇帶寬: 捲包時w=3D,斜包時w=4~5D ,並可參考公司採購之包帶 • 材料寬度(w為帶寬,D為包帶前線材外徑,又稱包帶下徑)。包帶重疊 • 度取決於線材直徑,一般來說,不超過1/4圓弧長。 • 十、纏繞與纏繞相關知識 • 前面已經提到過纏繞與編織的共同作用是遮蔽,對外界電磁波產生隔離作 用;保證內部信號的不受干擾,同時如果纏繞與編織接地的話,內部信號也 不會泄漏。 • 10.1. 纏繞有關計算 • 纏繞所需條數(N): • N=(D′×π/d)-3={[(D1 +d)×π]/d}-3 • 式中: D′---層心徑(mm),d---纏繞銅線徑(mm),D1 ---纏繞下徑,3 是經驗值,保證纏繞後的線材外表美觀,否則由於纏繞銅線挨得 比較緊密而容易出現交錯現象,導致押出的線材外表面出現疙 瘩,起伏不平。 • 纏繞表示方法 • 例如: 32/0.1T POC.=85% • A B C • 說明: A. 表示纏繞條數; • B. 表示纏繞銅絲為0.1mm鍍錫銅線; • C. 表示纏繞遮蔽率(纏繞所用條數與理論值的比值的百分數). 十、纏繞與編織相關知識 • 10.2. 編織製程 • 編織機規格,目前電線廠有16錠、24錠兩種美式編織機, • 通常編織的構成方式用這種表示方法: • 例如: 16 / 5 / 0.1T 8目 • A B C D • 說明: A. 表示錠數,“16”表示16錠編織機; • B. 表示每錠上導體股數; • C. 表示編織銅線的單線徑及材質; • D. 表示編織目數. • 股數與目數不可以任意變得過大或過小,但還是可以變化。若要達成相同 遮蔽率情況下,可以增加目數,減少條數,同時編織的速度相應降低。 十一、外被及相關知識 • 11.1.外被材料 • 本廠常用的外被材料有: • PU(polyurethane)材料: 彈性好,耐磨,價格比PVC貴,火燒有刺 激性氣味; • PVC材料: 色澤較暗,彈性比PU材料要差,火燒有臭味。本廠PVC料 使用比較廣泛,常用的有鍵盤線、滑鼠料、充電器等等。( 本廠所用 PVC材料均為低毒之材料) • TPR材料: 彈性好,耐磨,價格與PU相當,較硬,火燒有刺激性氣味; • 外被材料除以上常用的幾種外,仍有橡膠,TPE等材料同樣可以作被復 用,外被材料各項物理性能與化學性能請查閱《化工詞典》. 十一、外被及相關知識 • 11.2. 外被押出: • 本廠外被押出方式一般有: • 充實押出---即芯線直接經外被押出成型,不經過包帶、編織之類的 • 加工。如電話線; • 編織押出---實際上是半管狀押出,半成品線材在編織(或纏繞)後外被 • 押出,如USB CABLE; • 管狀押出---有專用的押出模具,押出的外被形狀成圓管狀,如網絡 • 線, |