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第二章 電線電纜基本結構
一. 電線電纜基本結構及其性能要求
在電線電纜分類中已經大致介紹了產品的基本結構﹐本節(jié)將著重介紹電纜的基本結構﹑每種結構常用的材料﹑基本控制點﹑對性能能的影響因素。
1. 導體﹕
l 電線電纜導體常用材質有﹕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 導體的作用是傳輸電能或控制信號﹐直徑﹑公差﹑導體電阻﹑導電率﹑抗張強度﹐延伸率﹑可焊接性﹑表面狀態(tài)等是通常檢查的內容。
l 導體分為單根實心導體和絞合結構導體﹐絞合導體具有較柔軟的特性。多使用退火軟態(tài)銅絲﹐這由于導體在拉伸加工過程中導體存在冷作硬化現象﹐造成導體電阻增加﹐延伸率降低﹐經過退火后能夠保證延伸率﹐導體電阻等性能。
l 導體節(jié)距。節(jié)距的大小影響產品的柔軟﹐抗彎折﹐絞合外徑﹐電感﹐絞入率等參數。節(jié)距過小﹐導體會受到扭拉作用﹐引起拉細硬化﹐反而會降低抗彎折。
l 絞向﹕分為S向(左手)﹑Z向(右手)。通常絞向對點能﹑信號的傳輸沒有影響。但在音頻線設計中﹐會根據電流定律的影響而特別設計成Z向。
l 絞合緊密度。在要求噪音測試的電纜或絕緣較薄的芯線中﹐要求將導體絞合緊密一點。
l 導體排列。分為束絞﹐正規(guī)絞﹐復合絞。束絞也被成為一把絞﹐整個導體絞合方向一致﹐通過分線盤的作用將多根導體分曾絞合在一起。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。復合絞是指束絞或正規(guī)絞合導體作為股線以相反絞向再進行一次或多次絞合所形成的導體結構。在電子線生產中通常使用束絞。在音頻線中有使用復合絞結構。
l 導體接續(xù)。導體在加工過程中不可避免產生斷線現象﹐通常電子線不允許采用熱接方式﹐原因一方面熱接導體接點處電阻會顯著增加﹐影響信號傳輸﹐另一方面﹐熱接導體耐彎折性較差﹐影響產品的柔軟可靠性。通常電子線使用的導體線徑都較小﹐采用扭接或冷接方式。導體接續(xù)時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﹑電磁波傳輸介質的作用。通常要求有耐溫等級﹑耐電壓等級﹑抗張強度﹑延伸率﹑介質損耗﹑介電常數﹑耐燃等級等要求。
l 根據產品種類的不同﹐對絕緣厚度﹐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據線類﹐必須控制外徑的大小﹑均勻性﹑同心度﹑橢圓度。對于高頻傳輸線﹐則必須控制整個結構的均勻﹑圓整。
l 絕緣的著色﹐通常是通過向本色樹脂中加入色母來進行染色的。色母實際上算是一種雜質﹐多少會影響材料性能﹐在客戶要求不嚴格的情況下應盡可能降低添加比例。對于黑色色母﹐主要是添加炭黑著色。炭黑具有一定的導電性﹐且容易吸水積結﹐在交聯材料﹑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特別注意。
l 對于有耐壓要求的絕緣押出時﹐除了注意材料種類的選擇外﹐還應注意最薄厚度﹑雜質控制(清機干凈﹑機頭模具死角﹑防塵)﹑膠料干燥﹑冷卻方式﹐收線應力殘留等。
l 絕緣附著力。由于附著力除了影響客戶加工外﹐還會影響到產品的電氣性能控制﹑搖擺穩(wěn)定性等參數。通常通過導體預熱﹑冷卻方式﹑押出方式等來控制。
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1) 成纜﹕
l 在多芯電纜中﹐通過單絞或雙絞等電纜集合設備將絕緣芯線以一定的節(jié)距扭絞在一起的一種結構。成纜的作用是﹕保證多芯電纜的圓整﹑方便外被生產﹔結構穩(wěn)定﹑成品外徑較小﹔成品柔軟﹑方便加工﹔調節(jié)電感等電氣參數等作用。
l 應該控制的過程參數有﹕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 在對絞成纜結構中﹐芯線的穩(wěn)定接觸對防止電氣干擾有一定的影響﹐尤其當電纜彎曲時﹐接觸不良的線對兩條芯芯之間產生間距﹐從而受干擾影響﹐產生串音或衰減不良。
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,導電PE,導電PVC等
l 屏蔽結構的種類分為﹐根據所使用的材料分為﹕金屬屏蔽﹑半導電布帶屏蔽﹑半導電塑料屏蔽。根據屏蔽方式分為﹕單一屏蔽和組合屏蔽。根據用途分為﹕導體屏蔽和絕緣屏蔽。
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﹔引導機械作用產生的靜電噪聲﹔防止電線本身傳輸過程中產生的電磁場相互影響或電磁泄漏影響周圍電子設備。
l 屏蔽的主要參數是遮蔽率。金屬箔﹑包帶及半導電塑料屏蔽的遮蔽率為100%﹔編織屏蔽的遮蔽率通常在80%~98%﹐組合屏蔽時編織遮蔽率可以達到30%。纏繞屏蔽的遮蔽率通常在95%以上﹐以包滿為準則(特殊要求除外)。
l 在屏蔽結構中﹐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﹐包帶兩邊進行折迭﹐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構﹐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構。
3) 內被﹕
l 常用材料﹕PVC﹑PE
l 內被是在電纜結構中﹐介于絕緣﹑外被之間一種塑料包覆結構。
l 內被的主要作用﹕保證成品外徑圓整﹔降低成本﹔纜芯是小同軸芯線時的外被﹔復合成纜線芯屏蔽層的內部絕緣支撐等。
l 用作降低成本用途時可以不考慮材料的電氣性能﹐在用作屏蔽支撐層時應該考慮材料的絕緣性﹐此時對內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﹔同時在是用麥拉帶﹑棉紙繞包隔離時還起到扎緊穩(wěn)定結構的作用﹔拖包隔離層還能夠輔助解決外觀花紋等問題。
5) 填充﹕
l 常用材料﹕棉線,PP繩,麻繩,化學纖維,防彈絲,膠條等
l 填充主要作用有﹕增加產品的吊重﹑彎折等機械性能﹔保證結構圓整。
l 不同產品使用的填充材料不同﹐主要是考慮材料的硬度﹐機械強度﹐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﹕機械防護﹐著色美觀﹐電氣絕緣安全性﹐耐侯耐溶劑等的化學防護。
l 外被材料性能要求有﹕硬度﹐溫度等級﹐機械強度﹐耐遷移﹐耐寒﹐耐有機溶劑﹐耐侯﹐耐燃等。
l 產品的外被通常要求圓整﹐無刮傷條紋﹐無顆粒麻點﹐亮舞色差﹐同心度等﹐對于音頻/視頻(A/V)線﹐尤其要求外被的外觀及手感。
7) 隔離網﹕
l 常用材料﹕尼龍,棉線,纖維
多采用網狀編織方式﹐主要作用﹕吸震﹐耐摩擦等機械防護﹐美觀等。
