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电线电缆的结构与材料
1.电缆的结构
电线电缆产品绝大多数是截面(横断面)形状完全相同(忽略因制造而产生的误差)、呈长条状的产品,这是由于在系统或设备中是作为构成线路或线圈而使用的特征所决定的。所以研究分析线缆产品的结构组成,只需从其截面来观察分析。
电线电缆产品的结构元件,总体上可分为导线、绝缘层、屏蔽和护层这四个主要结构组成部分以及填充元件和承拉元件等。根据产品的使用要求和应用场合,有的产品结构极为简单。
(1) 导线 导线是产品进行电流或或电磁波信息传输功能的最基本的必不可少的主要构件。导线是导电线芯的简称,用铜、铝、铜包钢、铜包铝等导电性能优良的有色金属制成,以光导纤维作为导线。
(2) 绝缘层 是包覆在导线外围四周起着电气绝缘作用的构件。即能确保传输的电流或电磁波、光波只沿着导线行进而不流向外面,导体上具有的电位(即对周围物体形成的电位差、即电压)能被隔绝,即既要保证导线的正常传输功能,又要确保外界物体和人身的安全。
导线与绝缘层是构成线缆产品(裸电线类除外)必须具备的两个基本构件。
(3)屏蔽 是一种将电缆产品中的电磁场与外界的电磁场进行隔离的构件;由的线缆产品在其内部不同线对(或线组)之间也需要相互隔离。可以说屏蔽层是一种“电磁隔离屏”。高压电缆的导体屏蔽和绝缘屏蔽是为了均化电场的分布。
(4)护层 当电线电缆产品安装运行在各种不同的环境中时,必须具有对产品整体,特别是对绝缘层起保护作用的构件,这就是护层。
因为要求绝缘材料具有优良的各种电绝缘性能,则必须要求材料的纯度极高、杂质含量极微;往往无法兼顾其对外界的保护能力,所以对于外界(即安装、使用场合和使用中的)各种机械力的承受或抵抗力、耐大气环境、耐化学药品或油类、对生物侵害的防止,以及减少火灾的危害等都必须由各种护层结构来承担。
(5) 填充结构 很多电线电缆产品是多芯的,将这些绝缘线芯或线对成缆(或分组多次成缆)后,一是外形不圆整,二是绝缘线芯间留有很大空隙,因此必须在成缆时加入填充结构,填充结构是为了使成缆外径相对圆整以利于包带、挤护套。
(6)抗拉元件。典型的结构是钢芯铝绞线、光纤光缆电缆等。总之,在近年来开发的特种细小、柔软型,同时要求多次弯、扭曲使用的产品中,抗拉元件起着主要的作用。
2.电缆材料
从某种意义上讲,电线电缆制造行业是一个材料精加工和组装的行业。一是材料用量巨大,线缆产品中的材料费用要占制造总成本的80-90%;二是所用材料的类别、品种非常多,性能要求特别高,如导体用铜,要求铜的纯度要在99.95%以上,有的产品要采用无氧高纯铜;三是材料的选用会对制造工艺、产品的性能以及使用寿命起到决定性的影响。
同时,线缆制造企业的效益也与材料的选用、加工和生产管理中能否科学地节省材料密切相关。
因此,在设计电线电缆产品时必须与材料的选用同时进行,一般采取选用几种材料,通过工艺和与性能筛选试验后确定。
线缆产品用材料按其使用部位与功能、可分为导电材料、绝缘材料、护层材料、屏蔽材料、填充材料等。但其中有些材料是几个结构件通用的。尤其是热塑性材料,如聚氯乙稀、聚乙烯等只要改变部分配方成份就可用在绝缘或护套上。
线缆产品制造中所用材料涉及的门类非常广泛,品种规格(牌号)特别多,主要材料类别的汇总如下:
种类:常用材料
用于产品中何种构件:备注:有色金属:铜T、铝L、铝合金、铜包钢、铜包铝
导体:①铜、铝主要用于导体。②铜线在护层中用于电缆电缆编织。
屏蔽:锡、银、镍
导体镀层:热塑性材料P:PVC、PE、XLPE、聚丙烯、氟塑料F
绝缘、内护套、外护套、充填材料、空气组合绝缘:①聚氯乙稀、聚乙烯用于绝缘或护套②空气组合绝缘用于同轴式电缆
带材.云母带.绝缘.在耐火电缆中起绝缘作用
绝缘.用于绕包线.聚酯带.隔离包带.用于金属编织下的隔离带.PVC带、无纺布.PP带

垫层:铠装层下的垫层.绑扎带.防止成缆后线芯松散.PP绳.填充.成缆的填充

3.电线电缆的命名

1.电线电缆的名称
电线电缆产品的命名有以下原则:产品名称中包括的内容(1)产品应用场合(2)产品结构材料或型式;(3)产品的重要特征或附加特征(4)大小类名称
产品名称按结构描述按从内到外的原则:产品使用场合>导体>绝缘>内护层>铠装型式>外护层>附加特征>大小类名称。
如:额定电压300/300V铜芯聚氯乙烯绝缘铜丝屏蔽聚氯乙烯护套软电缆
2.电线电线的型号
由于产品的名称太长,不好书写和称呼,为此采用型号来代替
电线电缆的型号组成与顺序如下:
[0:使用特征] -[1:类别、用途][2:导体][3:绝缘][4:内护层][5:结构特征][6:外护层或派生]
0-5项用拼音字母表示,高分子材料用英文名的第位字母表示,每项可以是1-2个字母;第6项是1-3个数字。
第0项是各种特殊使用场合或附加特殊使用要求的标记,为了突出该项,把此项写到最前面。在“-”前以拼音字母标记。如ZR-(阻燃)、NH-(耐火)、WD-(低烟无卤)、FY-(防白蚁)、FZ-(分支)等。
型号中的省略原则:电线电缆产品中铜是主要使用的导体材料,故铜芯代号T省写,但裸电线及裸导体制品除外。裸电线及裸导体制品类、电力电缆类、电磁线类产品不表明大类代号,电气装备用电线电缆类和通信电缆类也不列明,但列明小类或系列代号等。
(1)类别代号:A-安装线;B-布电线、补偿线、变频; D-电子计算机电缆;F-氟塑料;;H-电话线(通信电缆)、核电;;N-农用、耐火;P-信号电缆;Q-汽车线;S-射频电缆、电视电缆、耐水线; Z-阻燃。
(2)绝缘种类:V代表聚氯乙稀;X代表橡胶;Y代表聚乙烯;YJ代表交联聚乙烯; F代表氟塑料。
(3) 导体材料:L代表铝;T(省略)代表铜。
(4) 护层:V代表聚氯乙稀护套;Y聚乙烯护套。
(5) 特征: R软;P屏蔽。
3.常用电气装备电线电缆的型号
塑料绝缘电线电缆 BV、BVR、RV、RVV、RVVP、AV、AVV尼龙护套线 BVN车辆电缆 QVR计算机电缆 DJYPVP变频电缆 BPVVP通信电缆 HYV,HBV,HBYV ,HSYV射频电缆 SYV,SYWV
4.电线电缆的技术特性
1. 电缆的结构(1)导体 根数/单丝直径(2)绝缘厚度(3)护套厚度
2.电气性能(1) 导体的直流电阻(2) 绝缘电阻(3) 工频火花试验(4) 工频耐压
3. 机械性能(1) 抗张强度、延伸率(2) 热老化性能(3) 耐低温性能(4) 曲挠性能
4. 特殊性能(1) 阻燃性能(2) 耐火性能(3) 防水性能
5.电线电缆的生产流程
1.电线电缆生产流程的特点:
(1)大长度连续叠加的生产方式:从导体开始,每到工序都是逐层叠加,电缆结构越复杂,叠加的层数越多
(2)生产工艺门类多、物料流量大:涉及化工、金属加工
(3)专用设备多
2.电线电缆的主要工艺:电线电缆是通过拉制、绞制、包覆三种工艺来制作完成的,型号规格越复杂,重复性越高。
(1)拉制
在外力作用下使金属强行通过模具(压轮),金属横截面积被压缩,并获得所要求的横截面积形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉制。
(2)绞制
为了提高电线电缆的柔软度、整体度,让2根以上的单线,按着规定的方向交织在一起称为绞制。
绞制工艺分:导体绞制、成缆、编织和缠绕。
(3)包覆
根据对电线电缆不同的性能要求,采用专用的设备在导体的外面包覆不同的材料。包覆工艺分:
A.挤包:橡胶、塑料、铅、铝等材料。
B.纵包:橡皮、皱纹铝带材料。
C.绕包:带状的纸带、云母带、无碱玻璃纤维带、无纺布、塑料带等,线状的棉纱、丝等纤维材料。
2.塑料电线电缆制造的基本工艺流程
由于使用特性、敷设场合、工作条件的要求不同,其产品的结构组成也是多种形式的。电线电缆其基本结构一般是由:导电线芯、绝缘层、保护层三部分组成。
(1)铜、铝单丝拉制
电线电缆常用的铜、铝杆材,在常温下,利用拉丝机通过一道或数道拉伸模具的模孔,使其截面减小、长度增加、强度提高。拉丝是各电线电缆公司的首道工序,拉丝的主要工艺参数是配模技术。质量关键点:尺寸不合格、表面不合格
(2)单丝退火
铜、铝单丝在加热到一定的温度下,以再结晶的方式来提高单丝的韧性、降低单丝的强度,以符合电线电缆对导电线芯的要求。退火工序关键是杜绝铜丝的氧化.
(3)导体的绞制
为了提高电线电缆的柔软度,以便于敷设安装,导电线芯采取多根单丝绞合而成。从导电线芯的绞合形式上,可分为规则绞合和非规则绞合。非规则绞合又分为束绞、同心复绞、特殊绞合等。
质量关键是用错单丝规格、缺根数、跳线
(4)绝缘挤出
塑料电线电缆主要采用挤包实心型绝缘层,塑料绝缘挤出的主要技术要求:
A.偏心度:挤出的绝缘厚度的偏差值是体现挤出工艺水平的重要标志,大多数的产品结构尺寸及其偏差值在标准中均有明确规定。
B.光滑度:挤出的绝缘层表面要求光滑,不得出现表面粗糙、烧焦、杂质的不良质量问题
C.致密度:挤出绝缘层的横断面要致密结实、不准有肉眼可见的针孔,杜绝有气泡的存在。
(5)成缆
对于多芯的电缆为了保证成型度、减小电缆的外形,一般都需要将其绞合为圆形。绞合的机理与导体绞制相仿,由于绞制节径大,大多采用无退扭方式。成缆的技术要求:一是杜绝异型绝缘线芯翻身而导致电缆的扭弯;二是防止绝缘层被划伤。
大部分电缆在成缆的同时伴随另外两个工序的完成:一个是填充,保证成缆后电缆的圆整和稳定;一个是绑扎,保证缆芯不松散。
(6)屏蔽层
阻拦外界电磁波的干扰(射频线)或防止电缆中的高频信号对外界产生的干扰(信号线)以及线对间的相互干扰(计算机电缆)。质量关键点是密度不合格或不均匀、换锭子处接头不合格。
(7)外护套

外护套是保护电线电缆的绝缘层防止环境因素侵蚀的结构部分。外护套主要作用是提高电线电缆的机械强度、防化学腐蚀、防潮、防水浸人、阻止电缆燃烧等能力。根据对电缆的不同要求利用挤塑机直接挤包塑料护套。质量关键点是偏心、表面不光滑、破损。

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