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電線電纜的結構與材料
1.電纜的結構
電線電纜產品絕大多數是截面(橫斷面)形狀完全相同(忽略因制造而產生的誤差)、呈長條狀的產品,這是由于在系統或設備中是作為構成線路或線圈而使用的特征所決定的。所以研究分析線纜產品的結構組成,只需從其截面來觀察分析。
電線電纜產品的結構元件,總體上可分為導線、絕緣層、屏蔽和護層這四個主要結構組成部分以及填充元件和承拉元件等。根據產品的使用要求和應用場合,有的產品結構極為簡單。
(1) 導線 導線是產品進行電流或或電磁波信息傳輸功能的最基本的必不可少的主要構件。導線是導電線芯的簡稱,用銅、鋁、銅包鋼、銅包鋁等導電性能優良的有色金屬制成,以光導纖維作為導線。
(2) 絕緣層 是包覆在導線外圍四周起著電氣絕緣作用的構件。即能確保傳輸的電流或電磁波、光波只沿著導線行進而不流向外面,導體上具有的電位(即對周圍物體形成的電位差、即電壓)能被隔絕,即既要保證導線的正常傳輸功能,又要確保外界物體和人身的安全。
導線與絕緣層是構成線纜產品(裸電線類除外)必須具備的兩個基本構件。
(3)屏蔽 是一種將電纜產品中的電磁場與外界的電磁場進行隔離的構件;由的線纜產品在其內部不同線對(或線組)之間也需要相互隔離。可以說屏蔽層是一種“電磁隔離屏”。高壓電纜的導體屏蔽和絕緣屏蔽是為了均化電場的分布。
(4)護層 當電線電纜產品安裝運行在各種不同的環境中時,必須具有對產品整體,特別是對絕緣層起保護作用的構件,這就是護層。
因為要求絕緣材料具有優良的各種電絕緣性能,則必須要求材料的純度極高、雜質含量極微;往往無法兼顧其對外界的保護能力,所以對于外界(即安裝、使用場合和使用中的)各種機械力的承受或抵抗力、耐大氣環境、耐化學藥品或油類、對生物侵害的防止,以及減少火災的危害等都必須由各種護層結構來承擔。
(5) 填充結構 很多電線電纜產品是多芯的,將這些絕緣線芯或線對成纜(或分組多次成纜)后,一是外形不圓整,二是絕緣線芯間留有很大空隙,因此必須在成纜時加入填充結構,填充結構是為了使成纜外徑相對圓整以利于包帶、擠護套。
(6)抗拉元件。典型的結構是鋼芯鋁絞線、光纖光纜電纜等。總之,在近年來開發的特種細小、柔軟型,同時要求多次彎、扭曲使用的產品中,抗拉元件起著主要的作用。
2.電纜材料
從某種意義上講,電線電纜制造行業是一個材料精加工和組裝的行業。一是材料用量巨大,線纜產品中的材料費用要占制造總成本的80-90%;二是所用材料的類別、品種非常多,性能要求特別高,如導體用銅,要求銅的純度要在99.95%以上,有的產品要采用無氧高純銅;三是材料的選用會對制造工藝、產品的性能以及使用壽命起到決定性的影響。
同時,線纜制造企業的效益也與材料的選用、加工和生產管理中能否科學地節省材料密切相關。
因此,在設計電線電纜產品時必須與材料的選用同時進行,一般采取選用幾種材料,通過工藝和與性能篩選試驗后確定。
線纜產品用材料按其使用部位與功能、可分為導電材料、絕緣材料、護層材料、屏蔽材料、填充材料等。但其中有些材料是幾個結構件通用的。尤其是熱塑性材料,如聚氯乙稀、聚乙烯等只要改變部分配方成份就可用在絕緣或護套上。
線纜產品制造中所用材料涉及的門類非常廣泛,品種規格(牌號)特別多,主要材料類別的匯總如下:
種類:常用材料
用于產品中何種構件:備注:有色金屬:銅T、鋁L、鋁合金、銅包鋼、銅包鋁
導體:①銅、鋁主要用于導體。②銅線在護層中用于電纜電纜編織。
屏蔽:錫、銀、鎳
導體鍍層:熱塑性材料P:PVC、PE、XLPE、聚丙烯、氟塑料F
絕緣、內護套、外護套、充填材料、空氣組合絕緣:①聚氯乙稀、聚乙烯用于絕緣或護套②空氣組合絕緣用于同軸式電纜
帶材.云母帶.絕緣.在耐火電纜中起絕緣作用
絕緣.用于繞包線.聚酯帶.隔離包帶.用于金屬編織下的隔離帶.PVC帶、無紡布.PP帶

墊層:鎧裝層下的墊層.綁扎帶.防止成纜后線芯松散.PP繩.填充.成纜的填充

3.電線電纜的命名

1.電線電纜的名稱
電線電纜產品的命名有以下原則:產品名稱中包括的內容(1)產品應用場合(2)產品結構材料或型式;(3)產品的重要特征或附加特征(4)大小類名稱
產品名稱按結構描述按從內到外的原則:產品使用場合>導體>絕緣>內護層>鎧裝型式>外護層>附加特征>大小類名稱。
如:額定電壓300/300V銅芯聚氯乙烯絕緣銅絲屏蔽聚氯乙烯護套軟電纜
2.電線電線的型號
由于產品的名稱太長,不好書寫和稱呼,為此采用型號來代替
電線電纜的型號組成與順序如下:
[0:使用特征] -[1:類別、用途][2:導體][3:絕緣][4:內護層][5:結構特征][6:外護層或派生]
0-5項用拼音字母表示,高分子材料用英文名的第位字母表示,每項可以是1-2個字母;第6項是1-3個數字。
第0項是各種特殊使用場合或附加特殊使用要求的標記,為了突出該項,把此項寫到最前面。在“-”前以拼音字母標記。如ZR-(阻燃)、NH-(耐火)、WD-(低煙無鹵)、FY-(防白蟻)、FZ-(分支)等。
型號中的省略原則:電線電纜產品中銅是主要使用的導體材料,故銅芯代號T省寫,但裸電線及裸導體制品除外。裸電線及裸導體制品類、電力電纜類、電磁線類產品不表明大類代號,電氣裝備用電線電纜類和通信電纜類也不列明,但列明小類或系列代號等。
(1)類別代號:A-安裝線;B-布電線、補償線、變頻; D-電子計算機電纜;F-氟塑料;;H-電話線(通信電纜)、核電;;N-農用、耐火;P-信號電纜;Q-汽車線;S-射頻電纜、電視電纜、耐水線; Z-阻燃。
(2)絕緣種類:V代表聚氯乙稀;X代表橡膠;Y代表聚乙烯;YJ代表交聯聚乙烯; F代表氟塑料。
(3) 導體材料:L代表鋁;T(省略)代表銅。
(4) 護層:V代表聚氯乙稀護套;Y聚乙烯護套。
(5) 特征: R軟;P屏蔽。
3.常用電氣裝備電線電纜的型號
塑料絕緣電線電纜 BV、BVR、RV、RVV、RVVP、AV、AVV尼龍護套線 BVN車輛電纜 QVR計算機電纜 DJYPVP變頻電纜 BPVVP通信電纜 HYV,HBV,HBYV ,HSYV射頻電纜 SYV,SYWV
4.電線電纜的技術特性
1. 電纜的結構(1)導體 根數/單絲直徑(2)絕緣厚度(3)護套厚度
2.電氣性能(1) 導體的直流電阻(2) 絕緣電阻(3) 工頻火花試驗(4) 工頻耐壓
3. 機械性能(1) 抗張強度、延伸率(2) 熱老化性能(3) 耐低溫性能(4) 曲撓性能
4. 特殊性能(1) 阻燃性能(2) 耐火性能(3) 防水性能
5.電線電纜的生產流程
1.電線電纜生產流程的特點:
(1)大長度連續疊加的生產方式:從導體開始,每到工序都是逐層疊加,電纜結構越復雜,疊加的層數越多
(2)生產工藝門類多、物料流量大:涉及化工、金屬加工
(3)專用設備多
2.電線電纜的主要工藝:電線電纜是通過拉制、絞制、包覆三種工藝來制作完成的,型號規格越復雜,重復性越高。
(1)拉制
在外力作用下使金屬強行通過模具(壓輪),金屬橫截面積被壓縮,并獲得所要求的橫截面積形狀和尺寸的技術加工方法稱為金屬拉制。
(2)絞制
為了提高電線電纜的柔軟度、整體度,讓2根以上的單線,按著規定的方向交織在一起稱為絞制。
絞制工藝分:導體絞制、成纜、編織和纏繞。
(3)包覆
根據對電線電纜不同的性能要求,采用專用的設備在導體的外面包覆不同的材料。包覆工藝分:
A.擠包:橡膠、塑料、鉛、鋁等材料。
B.縱包:橡皮、皺紋鋁帶材料。
C.繞包:帶狀的紙帶、云母帶、無堿玻璃纖維帶、無紡布、塑料帶等,線狀的棉紗、絲等纖維材料。
2.塑料電線電纜制造的基本工藝流程
由于使用特性、敷設場合、工作條件的要求不同,其產品的結構組成也是多種形式的。電線電纜其基本結構一般是由:導電線芯、絕緣層、保護層三部分組成。
(1)銅、鋁單絲拉制
電線電纜常用的銅、鋁桿材,在常溫下,利用拉絲機通過一道或數道拉伸模具的模孔,使其截面減小、長度增加、強度提高。拉絲是各電線電纜公司的首道工序,拉絲的主要工藝參數是配模技術。質量關鍵點:尺寸不合格、表面不合格
(2)單絲退火
銅、鋁單絲在加熱到一定的溫度下,以再結晶的方式來提高單絲的韌性、降低單絲的強度,以符合電線電纜對導電線芯的要求。退火工序關鍵是杜絕銅絲的氧化.
(3)導體的絞制
為了提高電線電纜的柔軟度,以便于敷設安裝,導電線芯采取多根單絲絞合而成。從導電線芯的絞合形式上,可分為規則絞合和非規則絞合。非規則絞合又分為束絞、同心復絞、特殊絞合等。
質量關鍵是用錯單絲規格、缺根數、跳線
(4)絕緣擠出
塑料電線電纜主要采用擠包實心型絕緣層,塑料絕緣擠出的主要技術要求:
A.偏心度:擠出的絕緣厚度的偏差值是體現擠出工藝水平的重要標志,大多數的產品結構尺寸及其偏差值在標準中均有明確規定。
B.光滑度:擠出的絕緣層表面要求光滑,不得出現表面粗糙、燒焦、雜質的不良質量問題
C.致密度:擠出絕緣層的橫斷面要致密結實、不準有肉眼可見的針孔,杜絕有氣泡的存在。
(5)成纜
對于多芯的電纜為了保證成型度、減小電纜的外形,一般都需要將其絞合為圓形。絞合的機理與導體絞制相仿,由于絞制節徑大,大多采用無退扭方式。成纜的技術要求:一是杜絕異型絕緣線芯翻身而導致電纜的扭彎;二是防止絕緣層被劃傷。
大部分電纜在成纜的同時伴隨另外兩個工序的完成:一個是填充,保證成纜后電纜的圓整和穩定;一個是綁扎,保證纜芯不松散。
(6)屏蔽層
阻攔外界電磁波的干擾(射頻線)或防止電纜中的高頻信號對外界產生的干擾(信號線)以及線對間的相互干擾(計算機電纜)。質量關鍵點是密度不合格或不均勻、換錠子處接頭不合格。
(7)外護套

外護套是保護電線電纜的絕緣層防止環境因素侵蝕的結構部分。外護套主要作用是提高電線電纜的機械強度、防化學腐蝕、防潮、防水浸人、阻止電纜燃燒等能力。根據對電纜的不同要求利用擠塑機直接擠包塑料護套。質量關鍵點是偏心、表面不光滑、破損。

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