電纜構造設計與物料用量計算電纜構造設計是把線材各組成局部參數書面化.在設計過程中,主要是依據線材的有關標準,結合本廠的生產力量,盡量滿足客戶要求.并把結果以書面形式表達出來,為生產供給依據.物料用量計算是依據設計線材時選用的材料及構造參數,計算出各種材料的用量,為會計部計算本錢及倉儲發(fā)料供給依據.導體局部有關設計與計算:導體在構造上有實心及絞線兩種,而其成份方面有純金屬.合金.鍍層及漆包線等.在設計過程中,對于不同的線材選用這些導體材料時,基于下面幾個方面:線材的使用場所及后序加工方式.導體材料的性能:導電率,耐熱性.抗張強度.加工性.彈性系數等.導體絞合節(jié)距設計:絞線中絞合節(jié)距大小一般依據絞合導體線規(guī)選取(主要針對UL電子線系列,電源線,UL444系列,CSATR-4系列對導體的節(jié)距有要求,需依據標準設計),有時為了改善某種性能可選其它的節(jié)距.如通信線材為了降衰減選用小節(jié)距,為了供給好的彎曲性能選用較小的節(jié)距.下UL電子線.美制線規(guī)對應截面積及絞線節(jié)距美制線規(guī)標稱截面積最小截面積節(jié)距300.05070.04976~8280.08040.07909~11260.12800.126011~13240.20500.199014~16220.32400.314016~19200.51900.509021~24180.82300.807027~32161.31001.270032~38142.08002.020039~47多根絞合導體絞合外徑計算:導體絞合承受束絞方式進展,絞合外徑承受下面兩種方法計算:1:2:d 單根導體的直徑D 絞合后絞合導體外徑N 導體根數上述兩種方法中,方法2比較適合束絞方式導體絞合外徑計算：導體用量計算:單根導體絞合導體d 單根導體直徑ρ—導體密度N 導體絞合根數* 導體絞入系數注:用量計算為單芯時導體用量,當多芯時須考慮芯線絞合時的絞入系數.導體防氧化.為防止導體氧化,可在導體絞合時,加BAT或DOP〔如電源線，透亮線〕。押出局部有關的設計與計算:押出局部包括絕緣押出.內被押出及外被押出,在押出過程中,因對線材要求不同承受押出方式不同.一般狀況下,絕緣押出承受擠壓式,內護層與外護層承受半擠管式.有時為了滿足性能要求承受擠管式.其具體選擇方法,參照押出技術.押出料的選擇:設計過程中押出料的選擇主要依據膠料的用途、耐溫等級、光澤性、軟硬度、可塑劑耐遷移性、無毒性能等來選擇.押出外徑:D2=D+2*TD 押出前外徑D2 押出后外徑T 押出厚度押出厚度(T)主要依據線材有關標準,結合廠內設備生產力量盡量滿足客戶要求.膠料用量:承受不同的押出方式,押出膠料用量計算公式也有不同.擠管式擠壓式W=(S成品截面-S纜芯內容物)*ρρ 膠料密度.考慮到線材的公差,現期線纜企業(yè)一般承受下面計算方法.W=3,14159*1.05*T*(2*D+T)*ρ芯線絞合有關設計與計算:芯線絞合國內稱為成纜，是大多數多芯電纜生產的重要工序之一。由假設干絕緣線芯或單元組絞合成纜芯的過程稱芯線絞合。其原理類似如導體絞合，芯線絞合的一般工藝參數計算及線芯在絞合過程中的變形與絞線相像。芯線絞合依據絞合絕緣線芯直徑是否一樣分為對稱絞合和不對稱絞合。由于芯線在絞合過程中有彎曲變形,有些較粗絕緣芯線在絞合過程承受退扭。如UL2919、CAT.5、IEEE1394、DVI芯線及其它高發(fā)泡絕緣芯線。以下分幾個方面表達芯線絞合的工藝參數計算:對絞:對絞線的等效外徑:D=1.65d1.71d(1.65d,1.71d),sometimesD=1.86d復對絞線等效外徑﹕D=2.6d多對數絞線等效外徑﹕對絞節(jié)距.依據對絞組對數,芯線外徑選取.多芯絞合:絞合外徑當芯線根數不多時,按正規(guī)絞合計算.見下表.芯線排列方式及芯線絞合外徑計算可依據下表:芯數2芯線排列2外徑比(M=D/d)2中芯空隙面積Xd20外層空隙面積Xd21.571332.1540.041.248442.4140.2151.22552.70.5431.2596631.0251.32971+6301.32981+73.301.3991+83.701.679102+8402.276113+84.1540.042.593123+94.1540.042.039134+94.4140.2152.553144+104.4140.2152.025155+104.70.5432.578165+114.70.5432.071176+1151.0252.641186+1251.0252.137191+6+12502.137201+6+135.15401.944211+7+135.302.257221+8+135.704.442232+8+13603.598242+8+14602.975253+8+146.1540.043.285263+9+146.1540.043.285273+9+156.1540.042.801284+9+156.4140.2153.282294+9+166.4140.2152.806304+10+166.4140.2152.806315+10+166.70.5433.319325+11+166.70.5433.319335+11+176.70.5432.864346+11+1771.0253.398356+12+1771.0253.398366+12+1871.0252.927371+6+12+18702.927381+7+12+187.303.458392+6+12+18804.705402+7+12+19804.254412+7+13+19804.254422+8+13+19804.254442+8+14+20803.774453+8+14+208.1540.044.042483+9+15+218.1540.042.867當芯線根數較多并線徑較小的狀況下,可按束絞近似計算(導體絞合外徑計算公式)絞合節(jié)距一般絞合節(jié)距取絞合外徑的15~20倍.有時為了改善線材性能,可選擇適宜的節(jié)距.如為了改善線材的彎曲性能降低絞合節(jié)距.USB電纜為了減小芯線變形,承受大節(jié)距.有關絞合中的基圓直徑.節(jié)圓直徑.絞合外徑基圓直徑:對于某一絞線層,絞線前芯線直徑稱基圓直徑.節(jié)圓直徑:單線絞合在直徑為D0的圓柱體上,以單線軸線至絞線軸線的距離為半徑的圓為節(jié)圓,其直徑為節(jié)圓直徑.絞合外徑:該層絞線的外接圓直徑為絞線外徑.圖中對于第三層絞合:基圓直徑為D0(即其次層(1+6)絞合的絞合外徑)節(jié)圓直徑為D’ D’=D0+d絞合外徑為D D=D’+d絞入系數:芯線絞合的絞入系數為1+(圓周率X絞合外徑/絞合節(jié)距)的二次方.D 絞合外徑.H 絞合節(jié)距.在絞線過程中,對于多芯并芯線分層的狀況,雖然為束絞,各層芯線絞入系數并不一樣.為了保守起見,增大安全系 減化計算,所以在上述絞入系數的計算中D承受芯線絞合的絞合外徑(理論上,各層的絞合系數應為節(jié)圓直徑代入上式計算).斜包有關的設計與計算斜包在線材中主要起屏蔽作用，有時作為同軸電纜的外導體?？沟靡云ヅ?降低信號或傳輸能量之損失。從屏蔽效果來講，斜包不如編織，其屏蔽效果具有方向性，彎曲時屏蔽特性發(fā)生變化但其具有完成外徑小、線材松軟、價格也比較低特點。適用于低頻屏蔽。以下從幾個方面表達斜包構造設計:斜包的銅線根數近似計算:整數局部D 斜包前外徑.d 斜包銅線的直徑.D(斜包前)外徑為等效外徑。此設計中的D斜包前外徑，相當絞線中基圓直徑。從理論計算上講,要到達100%斜包D應承受節(jié)圓直徑，但為了防止有時因節(jié)距選取較少及其它因素而產生過滿(簡潔起股)。所以D承受斜包前外徑(基圓直徑)。在實際生產中，因斜包銅絲一般為0.10mm、0.12mm其值在上述計算中無視影響不大。承受上面公式計算，其斜包滿度可達90%以上，對線材的性能影響很少。斜包節(jié)距的選擇:斜包節(jié)距依據斜包前外徑大小選擇，一般按下面優(yōu)化節(jié)距選取(此)。成品外徑 斜包節(jié)距d<1.0mm1.0<=d<1.2mm1.2<=d<2.0mm2.0<=d<2.2mm2.2<=d<2.4mm2.4<=d<3.0mm3.0<=d<3.5mm絞入系數:

15.5mm左右18mm左右22mm左右25mm左右27mm左右32mm左右36mm左右斜包的絞入系數為1+(圓周率X斜包后外徑/斜包節(jié)距)的二次方.D 斜包后外徑.H 斜包節(jié)距.斜包銅線的用量:d 斜包導體直徑ρ—斜包導體密度N 斜包導體根數* 斜包導體絞入系數斜包方向選擇.斜包一般承受與成纜的反方向：斜包線材生產過程中，斜包銅絲與斜包前線材轉動方向相反，假設斜包方向與成纜方向一樣時，斜包過不,芯線線徑較大，沒有隔離層的線材只能承受與成纜反方向。斜包線材外被押出:時引起斷線編織有關的設計與計算編織與斜包相像，在線材中主要起屏蔽作用，防止外界電場與磁埸的影響，提高線材的干撓防衛(wèi)度，與斜包、鋁箔相比具有以下特點：屏蔽無方向性.高頻屏蔽特性良好,適用于高頻屏蔽.通過多層屏蔽,屏蔽效果可達100%.彎曲時屏蔽特性無變化.編織有關的計算公式:編織角正切:編織系數:編織密度:編織用量:h 編織節(jié)距.d 編織單線直徑.a 編織半綻子數.n 編織并線根數.α—編織角編織各參數確實定:依據纜芯外徑大小，及編織密度大小選定編織機類型(16錠或24錠凹凸速編織機)選定適應編織機的編織單根銅線(鍍錫或裸銅線Φ0.08mm,Φ0.10mm,Φ.12mm)。M.編織角度α.H確實定.注:每錠中的根數應在3-9根的范圍內，由于根數少編織易斷線，而根數太多使得編織層同層內的銅線重疊，編織角度通常在50-70的范圍內，為提高生產效率則編織角度去接近70的值，由上述公式預算各參數，承受湊算法確定的適當的編織根數、編織角度、編織節(jié)距、編織密度。計算局部中的編織計算便是承受上述公式，承受枚舉法計算得出其它構造設計與計算:線材圓整，在芯線絞合時參加填充物；為了防止導體氧化在導體絞合時外表涂B.T.A為了改善線材附著力絕緣押出時在導體外表涂DOP或硅油，外被押出時在芯線外表拖滑石粉或云母粉。下面依據其作用不同分類表達:填充物設計與計算:填充物主要有棉紗線和PP繩，設計時主要依據填充空隙大小、線材性能要求及材使用場所，選擇填充棉紗、PP繩或其它。填充物根數計算N=(S空隙/S單根填物)整數局部填充物用量W=單根重量*N*λ* 為芯線絞合的絞入系數.隔離層的設計與計算:隔離材料的選擇：紙帶在線材中只起分隔作用；鋁箔在線材中有分隔作用與屏蔽作用。當線材只需分隔開時，選用紙帶；否則選用鋁箔。有時在一些高性能的通信線中隔離層承受無紡布或發(fā)泡PP帶(如SISC)工藝方式在分隔層的制造過程中,為了節(jié)約工時,可依據狀況承受繞包.拖包.縱包三種不同方式.(注繞包.拖包時角度α=40-60;縱包時角度α=90).物料用量n 為隔離層數.t 為隔離帶厚度.ρ 為隔離材料密度.k 為隔離帶重疊率.有關的絞入率計算:m 為節(jié)徑比.h 為節(jié)距.d 線材的絞合外徑.說明1:上面的絞入系數計算都為一個工序的計算,在實際計算物量時,應考慮整個個生產過程,所以總的絞入系數可能為多個工序的絞入系數的乘積.說明2:設計計算時應取節(jié)距范圍的下限值,以在定額中爭取最大之絞入系數(而生產中承受接近最大之節(jié)距值,則既利于提高效率,又可減低正常生產中的材料消耗).電氣性能計算局部要求也越來越高，所以在通信線材構造設計時，線材的電氣性能應為重點考慮對象，下面局部主要介紹常用的通信線材根本的電氣性能理論計算方法：發(fā)泡絕緣的等效介電常數的計算公式:發(fā)泡絕緣是一種組合絕緣，主要是為了降低絕緣介質的等效介電常數，提高線材的電氣性能。發(fā)泡絕緣介質的等效介電常數介于空氣絕緣與塑料絕緣的介電常數之間，在設計的過程中可承受下面兩種方法對發(fā)泡絕緣介質的等效介電常數進展計算。方法(1):ε-介質的材料的等效介電常數P-發(fā)泡度%,它表示泡沫介質內,全部小氣泡的體積與絕緣總體積之比.方法(2):D泡沫 泡沫介質的比重D材料 介質材料本身的比重εe 實心絕緣的介電常數· 發(fā)泡絕緣的介電常數對稱電纜的構造計算:對稱通信電纜是由很多絕緣線芯，經絞合成電纜芯后再包以護層所組成，電纜一對或多對具有一樣外徑及一樣構造的兩根絕緣線芯對地對稱的排列，因此稱為對稱電纜。對稱電纜的導電線芯是用來引導電磁波傳輸方向的，因此首先要求導電性能好，要有良好的松軟性和足夠的機械強度，同時也應考慮其加工，敷設及使用上的便利。下面分一次傳輸參數與二次傳輸參數來表達對稱電纜的主要電氣性能：一次傳輸參數R.L.C.G稱為電纜線路的一次傳輸參數：這些參數與傳輸電磁波的電壓和電流的大小無關，而與電纜的材料構造及電流的頻率有關：有效電阻.有效電阻就是當溝通流過對稱回路時的電阻包括直流電阻和由通過溝通而引起的附加電阻.R有=R直+R交R交=R鄰+R集+R金λ---的絞入系數ρ----電線芯的電阻率 歐姆*平方毫米米l----纜長度 米s----電線芯的截面積 平方毫米d----電線芯的直徑 毫米a-----路兩導體中心間距離 毫米K -渦流系數u------磁導率σ---電導率有關H(X)F(X)G(X)50頁1.2對稱電纜的電感當回路通以溝通電后則在回路的導電線芯中和回路四周產生磁通在導電線芯內的稱為內磁通在導電線芯外的稱為外磁通而電感為磁通與引起磁通的電流之比所以相應于內磁通與外磁通有內電感L內與外電感L外總電感為L=L內+L外當對稱電路有屏蔽層時對稱電纜屏蔽回路除了有電感L內與電感L外還有屏蔽體給傳輸回路帶來的附加電感.(H/Km)λ---的絞入系數d----電線芯的直徑 毫米a-----路兩導體中心間距離 毫米K -渦流系數u------磁導率σ---電導率有關Q(X)54頁(H/Km)λ---的絞入系數d----電線芯的直徑 毫米a-----路兩導體中心間距離 毫米K -渦流系數u------磁導率σ---電導率有關Q(X)54頁.對稱電纜的電容電纜回的電容與一般電容器的電容相像兩根導電線芯相當于兩個電極導電線芯間的絕緣相當于電容器極板間的介質.當回路兩導電線芯帶有等量異性電荷時此電荷的電量Q與兩U之比為該回路的電容C=U/Q.對稱電纜回路的電容是比較簡單的由于電纜中往往包括很多線對而且外面又有屏蔽層或金屬套全部任何相鄰的線芯間或線芯與屏蔽層金屬套都會有電容的存在回路間的電容指各局部之和.對稱電纜回路的電容有兩種:工作電容和局部電容一次傳輸參數中的電容指工作電容工作電容為局部電容所組成).無屏蔽對稱電纜(UTP)的電容可按下式計算﹕F/m適用于兩導體相互平行，并且四周無其它線對的抱負狀況.兩導體的中心距(mm)εe-絕緣材料的等效介電常數對于多對構造的對稱電纜，應考慮線對絞合的影響以及鄰近線對等因素,其電容計算公式為﹕F/mλ---合系數φ---正系數考慮鄰近線對或線對屏蔽層對于電容的影響.校正系數φ與各構造參數之間的關系.屏蔽對絞組無屏蔽對絞組a 稱電纜導體的中心距S

蔽層內徑(mm)d2 -絞后的外徑(mm)d1 -緣芯線的外徑(mm)

稱電纜的絕緣電導.絕緣電導G這個參數說明電纜線芯絕緣層的質量和電磁能在線芯絕緣中的損耗狀況絕緣電導是由絕緣介質的特性打算的也就是絕緣GG0G~組合的計算公式如下:G=G0+G~G0 -流損耗G~ -流損耗ω------流頻率C-------作電容tgδ-質損耗角正切二次傳輸參數二次傳輸參數是用以表征傳輸線的特性的參數它包括特性阻抗ZC,衰減常數及相移常數.特性阻抗特性阻抗是電磁波沿均勻電纜線路傳播而沒有反射時所遇到的阻抗其值僅與線路的一次傳輸參數和電流的頻率有關而與線路的長度無關也與傳輸電壓及電流的大小及負栽阻抗無關:無屏蔽對稱電纜(UTP)﹕歐歐屏蔽對稱電纜(STP)﹕歐歐當對稱電纜的中心導體是絞線構造，屏蔽為編織時公式為﹕歐K3為編織影響的閱歷修正系數0.98~0.99K1為導體修正系數導體構造修正系數K!與導體根數之間的關系:根數系數根數系數

N 1 3 7 12 19K1.000.870.930.9570.97010 1 9N 27 37 50 70 90K0.970.980.980.9860.98816 0 3衰減:衰減是射頻電纜的最重要的參數之一它反映了電磁能量沿電纜傳輸時損耗的大小電纜的衰減表示電纜在行波狀態(tài)下工作時傳輸功率或電壓的損耗程度.對稱電纜在射頻下的衰減可按高頻簡化公式如下計算:2.2.1屏蔽對稱電纜:2.2.2屏蔽對稱電纜:f-----率de--合導體的電氣等效直徑d---合導體外徑Ds--屏蔽內徑a-----稱電纜導體的中心距εe-絕緣的等效介電常數tgδ-緣的等效介質損耗角正切Kp1-----體的射頻電阻系數 見射頻電纜構造設計中表4.5Kp2-----蔽的射頻電阻系數 見射頻電纜構造設計中4.5Ks-----線導體的電阻系數 1.25KB------織屏蔽的電阻系數 2.0K3-----織對阻抗影響的系數 同軸電纜的電氣參數計算:同軸電纜的一個回路是同軸對,它是對地不對稱的.在金屬圓管(稱為外導體)內配置另一圓形導體(稱為內導體),用絕緣介質使兩者相互絕緣并保持軸心重合,這樣所構成的線對稱同軸對。同軸電纜可用于開通多路栽波通信或傳輸電視節(jié)目,也可用同軸電纜傳輸高數碼的數據信息(UL2919屏幕線)一次傳輸參數:同軸電纜的一次傳輸參數主要隨電流的頻率及電纜構造尺寸D/d變化而變化.有效電阻,隨頻率的增大而增大.而與內外導體直徑比沒直接的關系.電感隨頻率的增大而減小,隨內外導體直徑比增大而增大.(3).電容與頻率無關,隨直徑比的增大而減小.(4).電導與頻率根本上成正比,隨直徑的增大而減小.具體計算公式如下:1.1.有效電阻:同軸電纜的有效電阻包括內導體的有效電阻及外導體的有效電阻,當內外導體都是銅導體時,總的有效電阻為:(歐姆/公里)有效電感:同軸回路的電感由內.外導體的