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cable知识讲解

一.CABLE的定义、分类及主要性能

1．CABLE的定义

1.1CABLE广义：

CABLE即电线电缆，是用以传输电（磁）能、信息、和实现电磁能转换的线材产品。

1.2CABLE狭义的定义：

CABLE是指绝缘电缆，是指由一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有

的包覆层、总保护层及外保护层等组成的集合体。

2．CALBE的分类

2.1CABLE按其用途分为以下五大类：

1）裸电线：

指仅有导体而无绝缘层的产品。

2）绕阻线：

指以绕阻的形式在磁场中切割磁力线感应产生电流或通过电流产生磁场所用的电线，故又称为电磁线。

3）电力电缆：

在电力系统的主要线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品。

4）通信电缆和通信光缆：

通信电缆是传输电话、电报、电视、广播、传真、数据和其他电信信息

的电缆；通信光缆是以光导体作为光波传输介质，进行信息传输，因此又叫做纤维光缆。

5）电气装备用电线电缆：

A）低压配电电线电缆，主要指固定敷设和移动的供电电线电缆。

B）信号及控制电缆，主要指控制中心与系统间传递信号或控制操作用的电线电缆。

C）仪器和设备连接线，主要指仪器设备内部安装线和外部引接线。

D）交通运输工具电线电缆，主要指汽车、机床、舰船、飞机配套用电线电缆。

E）地质资源勘探和开采用电线电缆，主要指煤、矿石、油田的探测和开采用电线电缆。

F）直流高压电缆，主要指X射线机、静电设备等配套用的电线电缆。

G）加热电缆，主要指生活取暖、植物栽培、管道保温等用电线电缆。

H）特种电线电缆，主要指耐高温、防火、核电站等用的电线电缆。

3．CABLE的主要性能

3.1电性能

1）导电性能：

大多数产品要求有良好的导电性能，个别产品要求有一定的电阻范围。

2）电绝缘性能：

绝缘电阻、介电常数、介质损耗、耐电压特性等。

3）传输特性：

指高频传输特性、抗干扰特性等。

3.2力学性能：

指抗拉强度、伸长率、弯曲性、弹性、柔软性、耐振动性、耐磨性以及耐冲击性。

3.3热性能：

指产品的耐热等级、工作温度、电力电缆的发热和散热特性、载流量、短路和过载能力、

合成材料的热变形和耐热冲击能力、材料的热膨胀性及浸渍或涂层材料的滴落性能等。

3.4耐腐蚀和耐气候性能：

指耐电化腐蚀、耐生物和细菌侵蚀、耐化学药品（油、酸、碱、化学溶剂等）侵蚀、耐盐雾、耐日光、耐寒、防霉以及防潮性能等。

3.5老化性能：

指在机械（力）应力、电应力、热应力以及其他各种外加因素的作用下，或外界气候条件下，产品及其组成材料保持其原有性能的能力。

3.6其他性能：

包括部分材料的物性（如金属材料的硬度、蠕变、高分子材料的相容性）以及产品的某些特殊使用特性（如阻燃、耐原子辐射、防虫咬、延时传输、以及能量阻尼等）。

二．CABLE的制造加工流程

.三.CABLE的结构

1.线芯结构的一般原理

1.1为了增加电缆的柔软性或可曲度，较大截面的电缆线芯由多根较小直径的导线绞合而成。

由多根导线绞合的线芯柔软性好，可曲度较大，因为单根金属导线沿某一半径弯曲时，其中芯线圆外部必须伸长，而其圆内部必须缩短，如线芯是由多根导线平行放置而组成，导线之间可以滑动。

因此，它比相同裁面单根导线作相同弯曲时要省力得多，为了保持线芯结构形状的稳定性和减小线芯弯曲时每根导线的变形，多根导线组成的线芯都应绞合而成。

上图为线芯弯曲时变形示意图

A）平行导线，弯曲前；B）平行导线，弯曲后；C）平行导线，弯曲再恢复平直；

D）绞合线芯弯曲前；E）绞合线芯，弯曲后.

图A），B），C）表示一组平行放置的导线，弯曲后变直时，由于导线的塑性变形可能在线芯表面产生凸出部分，使电缆绝缘层中电场分布产生畸变，并损伤电缆绝缘，而在绞合的线芯结构图D），E）中，线芯中心线内外两部分可以互相移动补偿，弯曲时不会引起导线的塑性变形，因此线芯柔软性和稳定性大大提高。

1.2要求线芯有较高的柔软性和稳定性，可采用较小直径导线，用较小绞合节距绞合。

此外，由多根导线绞合的线芯，与大截面的单根线芯不同，弯曲较平滑地分配在一段线芯上，因而弯曲时不容易损坏电缆的绝缘。

2．绞合形式的分类：

2.1规则绞合：

导线有规则，同心且相继各层依不同方向的绞合

A.正常规则绞合

B.非正常规则绞合（层间导线直径不尽相同）

2.2不规则绞合（束绞）

2.3其它形式圆形绞线

A．复绞B.疏绞C.空心扩经

3．线芯排列规则

3.1正规绞合排列，层与层间相差6根（中心层可以1~5根）

N层规则绞合的几何关系

对规则绞合线芯，沿其垂直线芯长度方向切开，每根单线的截面积将为椭圆形，如上图所示，椭圆长轴：

d’=d/sina=d（1+λ）;λ为绞入率（将在绞线参数中提到）,

则Zn=π（Dn-1+d）/d’=π（Dn-1+d）/d（1+λn）

Zn-1=π（Dn–2+d）/d（1+λn-1）

而Dn-1-=Dn-2+2d

取λn=λn-1=λ

则相邻两层单线根数之差:

Zn-Zn-1=2π/（1+λ）=6

3.2非正规绞合，实例：

8=1+7；16=5+11；20=1+6+13；11=3+8；9=1+8；17=6+11.四．CABLE所用材料

-------主要材料：

导体，绝缘，外被

-------辅助材料：

棉纱，铝箔，尼龙丝，高抗纤维，棉纸等

1.导体材料

1.1种类：

裸铜，锡铜，镀绞镀，裸绞镀，铜包钢，铜箔丝，铝等

1.2铜导体的主要特点：

1）导电性好，仅次于银而居第二位

2）导热性好，仅次于银和金居第三位，导热系数为银的73%

3）塑性好，在热加工时，首次压力加工量可达30%~40%

4）耐腐蚀性较好，它与盐酸或稀硫酸作用甚微，铜在干燥空气中具有较好的耐腐蚀性，但在潮湿的空气中表面易生成有毒的铜绿。

1.3铜的工艺性能：

1）热处理：

利用改变温度的办法，使用合金的组织发生合乎规律的变化，以改变合金性能的加工方法称为热处理，温度和时间是热处理的主要因素。

淬火，时效和退火（韧练）等均属热处理工艺。

2）退火（韧练）：

金属在塑性变形时会发生加工硬化现象，即硬度和强度升高而塑性降低，在冷变形加工之后，为了恢复其塑性和其它性能，需在适当温度下进行加热并保持一定时间，使用金属从不稳定状态过度，到更稳定状态，这种热处理过程称为退火。

1.4导电性能

1）导电金属的电阻与实际标准软铜的电阻的比值称为导电金属的导电率。

在20°C时的长1m,均一截面积为1mm2电阻为1/58Ω（即0.017241Ω）的软铜，称为标准软铜，其导电率为100%.

2）电阻系数ρ

导体的电阻R与材料纯度，截面（S）大小和长度（L）有关，可用下式表示：

R=ρL/S，式中ρ是材料的电阻系数，单位为Ω·mm2/m.它是仅与材料有关的物理量。

3）电阻温度系数

电阻R（或电阻系数ρ）与导体温度有关，在导电金属常用的温度范围内，电阻随温度呈线性关系。

Rt=R20[1+α20（t-20）]

ρt=ρ20[1+α20（t-20）]

式中α20-------20°C时的电阻温度系数。

电阻温度系数表示当温度变化1°C时，电阻的变化量20°C时电阻的比值。

2.绝缘材料

2.1种类：

PVC，PP，SR-PVC，PE，HYTEL，FoamPE,FoamPP等。

2.2物理机械性能

1）抗拉强度和伸长率:

在材料拉力试验机上对塑料试样施加静态拉伸载荷，并以一定速度拉伸直至试样断裂，此时试样单位截面上所承受的拉力称为抗拉强度，试样拉断时长度增加的百分比称为伸长率。

2）耐热变形性

塑料在受热条件下，仍能保持良好的物理机械性能的最高温度，即为它的耐热变形性能，通常以塑料在等速升温时，在一定负荷下，使其变形达到规定值时的温度表示。

3）耐热老化性能

塑料在加工和使用过程中，由于受热导致塑料性能的变劣称热老化。

抵抗热老化的能力称耐热老化性。

一般采用在高温下，进行加速成热老化试验，测定塑料在老化后的保留率来衡量塑料的耐热老化性。

4）耐燃性能

5）耐水性及而湿性

6）耐油性能及耐溶剂性能

7）耐环境应力开裂性

8）耐寒性

9）物理机械性能比较表

性能

单位

PVC

SR-PVC

LDPE

HDPE

PP

抗张强度

Kg/mm2

1.05

2.11

0.894

1.41

2．11

伸长率

%

100

100

300

300

150

老化后的抗张

%

70

70

75

70

70

老化后伸长率

%

65

70

75

60

70

2.3电气性能

1）介电系数:

是表示塑料极性大小的指标，介电系数越小，塑料在电场作用下的极性程度越小，其介电损耗也越小。

2）体积电阻系数:

塑料在电场的作用下有泄漏电流通过，泄漏电流通过塑料时的阻力称为体积电阻。

电流通过每1cm3塑料的电阻即为体积电阻系数ρv,单位为Ω/cm3,体积电阻系数越高，绝缘性能越好。

3）击穿场强:

当塑料上施加的电压达到某一极限值时，塑料丧失绝缘性能被击穿，击穿瞬时间施加的电压称为塑料的击穿电压，击穿电压与塑料厚度之比称为击穿场强度，单位为KV/mm.

4）介质损耗角正切:

在交变电场作用下，塑料中所消耗能量称为介质损耗，它常以介质损耗角的正切值tga来表示。

tga越小，说明介质损耗也越小，塑料的电绝缘性能越好，在高频高压下，要求塑料的tga不大于千分之几或万分之几。

性能

单位

PVC

SR-PVC

LDPE

HDPE

PP

介电系数（MHZ）

3.5~4.5

2.8~3.1

2.25~2.35

2.35

2.0~2.6

体积电阻系数

Ω.cm

1011~1016

>1016

>1016

>1016

>1017

击穿电压

KV/mm

20~30

25~35

18.1~27.5

17.7~19.7

19.7~26.0

介质损耗角正切值tga（MHZ）

0.04~0.14

0.006~0.019

0.0005

0.0005

<0.0018

3．外被材料

3.1种类：

PVC，PU，TPE，PEBAX等。

3.2硬度：

一般用SHOREA表示，是影响线材柔软度的因素之一。

3.3特性：

弹性，无毒性，非移行性，耐燃性，耐油，耐磨性，抗紫外线等。

3.4颜色及表面外观（DULL，MATTE，GLOSE）

3.5工作温度要求

4．辅助材料

4.1辅助材料的选择一般满足线缆特性及工艺之要求。

4.2辅助材料主要有：

棉纱，铝箔，尼龙丝，尼龙绳，高抗纤维，棉纸。

五．CABLE常用参数介绍

1．绞线参数

1.1螺旋升角，节距及节圆直径

绞合示意图

1.2节距比：

节距与绞线直径之比

理论节距比m’=h/D

实用节距比m’=h/D’（D为绞线外径）

1.3绞入率＆绞入系数

绞入率：

λ=（L-h）/h=（h[1+π/m2]1/2-h）/h=π2/2m2

绞入系数K=L/h

1.4参数之间换算关系

tga=m’/π,m’=π/[2（k-1）]1/2,k=1/sina

1.5绞合导体，电阻的计算

R=ρL/S

2．屏蔽参数

2.1屏蔽种类：

Braidshield,Foilshield,CombinationFoil/Braidshield

FrenchBraidshield（doublespiralshield）

2.2屏蔽作用原理

------静电屏蔽：

其作用是使电场终止于屏蔽的金属表面上，并将电荷送入大地，如图所示，能产生静电屏蔽的必要条件是接地，其效果大小与接地质量有关。

制造静电屏蔽时，采用导电率大的金属，屏蔽效果要好一些。

通常静电屏蔽是由非磁性材料（铜，铝，铅等）制成的。

a）屏蔽与大地不接触时，被干扰导体b上受到静电感应影响。

b）屏蔽与大地接触时，被干扰导体b上不受静电感应影响。

六．常用CABLE的结构与性能简介

1．RGBCABLE

1.1RGBCABLE应用及特性:

主要应用于RGB或模拟输入式液晶显示器。

1.2结构:

常用规格：

3Coaxial+1P+5C（如图示）

1.3通常使用规格如下:

UL20276

#32[7/0.08+S（38/0.08）]*3Coaxial+#30（7/0.10）*1P+#30（7/0.10）*5C+AL/MY

+Braid（16/7/0.127Overlayrate≥90%）OD:

4.9mm

1.4物理特性

A）额定温度：

80℃

B）额定电压：

30V

C）导体使用32~30AWG绞合镀锡软铜线

D）发泡皮或实心聚乙烯绝缘

E）镀锡软铜线编织屏蔽

F）聚氯乙烯护套

G）通过ULVW-1的燃烧试验

1.5电气特性

A）阻抗（20℃）:

75±5Ω;B）时延:

≤4.5ns/m;

C）衰减:

频率10MHZ时衰减110dB/Km

2．USBCABLE

2.1USB1.1版

1）应用及特性:

即插即用技术,旧版使用的串连埠,键盘,滑鼠及游戏机接口,结合为单一支持视窗’98以上操作系统,同时是新个人电脑的标准配置.

2）结构:

1P+2C（如图示）

3）通常使用规格如下:

#28（7/0.127）*1P+#28（7/0.127）*2C+AL/MY+D#28（7/0.127）+Braid（16/4/0.12Overlayrate:

≥65%）,OD=4.06mm

#28（7/0.127）*1P+#26（7/0.16）*2C+AL/MY+D#28（7/0.127）+Braid（16/4/0.12Overlayrate:

≥65%）,OD=4.32mm

#28（7/0.127）*1P+#24（7/0.20）*2C+AL/MY+D#28（7/0.127）+Braid（16/4/0.12Overlayrate:

≥65%）,OD=4.57mm

4）物理特性

A）额定电压:

30V

B）额定温度:

60℃，80℃

C）绝缘阻抗:

1000MΩ（MIN）

D）通过UL94V-0燃烧试验

5）电气特性

A）导体电阻（Ω/M）

28AWG

26AWG

24AWG

22AWG

20AWG

0.232

0.145

0.0709

0.057

0.035

B）不平衡阻值:

导体间阻值差异不可大于5%

C）特性阻抗:

规格76.5Ω-103.5Ω,测试频率1-16MHZ.依ASTM-4566测试规范

D）衰减:

频率（MHZ）衰减（dB/305M）

0.0644.8

0.2566.7

0.5128.2

0.7729.4

1.00012.0

4.00024.0

8.00035.0

10.0038.0

16.0048.0

E）传输延迟

规格ns/m

9.0

8.0

7.0

6.5

长度M

3.3

3.7

4.3

4.6

F）传输延迟差异值:

在10MHZ下,二组讯号线之间传输延迟差异值须小于65.6ps/m.

2.2USB2.0版

1）应用及特性:

即插即用技术,旧版使用的串连埠,键盘,滑鼠及游戏机接口,结合为单一支持视窗’98以上操作系统,同时是新个人电脑的标准配置.

2）结构:

1P+2C（如图示）

3）通常使用规格如下:

#28（7/0.127）*1P+#28（7/0.127）*2C+AL/MY+D#28（7/0.127）+Braid（16/4/0.12Overlayrate:

≥65%）

#28（7/0.127）*1P+#26（7/0.16）*2C+AL/MY+D#28（7/0.127）+Braid（16/4/0.12Overlayrate:

≥65%）

#28（7/0.127）*1P+#24（7/0.20）*2C+AL/MY+D#28（7/0.127）+Braid（16/4/0.12Overlayrate:

≥65%）

4）物理特性

A）标准:

UL444,UL13,UL1581及USB2.0规范

B）导体使用28~20AWG绞合镀锡软铜线

C）实心,发泡聚乙烯或聚氯乙烯绝缘

D）镀锡绞合地线

E）镀锡铜线编织屏蔽

F）聚氯乙烯护套

G）通过UL垂直托架燃烧试验

5）电气特性

A）差模阻抗（20℃）（TDR）:

90±15%Ω;B）共模阻抗（20℃）（TDR）:

30±3%Ω

C）延时（差模）:

5.2ns/m;D）延时差:

≤100ps（TDR）

E）衰减

频率（MHZ）衰减（dB/4.0m）

0.0640.08

0.2560.11

0.5120.13

0.7720.15

1.0000.20

4.0000.39

8.0000.57

12.000.67

24.000.95

48.001.35

96.001.90

200.03.20

400.05.80

3．LANCABLE

3.1应用及特性:

10Base-T

100Base-T4

100Base-TX

100VG-AnyLAN

155MbpsATM

622MbpsATM

3.2结构:

4P+DW（如图示）

3.3通常使用规格如下:

26AWG（7.0.160）*4P

24AWG（7.0.203）*4P+AL/MY

3.4物理特性

1）额定温度：

60℃，75℃

2）导体使用单根或绞合裸软铜线

3）聚乙烯绝缘

4）可选择撕裂绳

5）聚氯乙烯或低烟无卤料护套

6）耐燃程度：

CMX，CM，MP，CMG，MPG，CMR，MPR

7）UL认可TIA/EIA568A&ISO/IEC11801

8）可采用Reelex专利无轴包装

3.5电气特性

频率/MHZ

特性阻抗/ohm

回波损耗dB

衰减dB/100m

近端串音/dB

近端串音功率和/dB

等效远端串音/dB

0.772

100±15

16.7

1.8

64.0

64.0

63.0

1.0

17.0

2.0

62.3

62.3

60.8

4.0

18.8

4.1

53.3

53.3

48.7

8.0

19.7

5.8

48.8

48.8

42.7

10.0

20.0

6.5

47.3

47.3

40.8

16.0

20.0

8.2

44.3

44.3

36.7

20.0

20.0

9.3

42.8

42.8

34.7

25.0

19.3

10.4

41.3

41.3

32.8

31.25

18.6

11.7

39.9

39.9

30.9

62.5

16.5

17.0

35.4

35.4

24.8

100.0

15.1

22.0

32.3

32.3

20.8

4．DVICABLE:

4.1DVICABLE应用及特性:

主要应用于个人电脑（PC）的周边连接

4.2结构:

3Coaxial+1P+5C4P+5C7P+1P+3C

4.3通常使用规格如下:

UL20276#28[（7/0.127）+S]*3Coaxial+#28（7/0.127）*1P+#28（7/0.127）*5C+AL/MY+D（#7/0.127）

+Braid（16/7/0.127Overlayrate≥85%）OD:

6.5mm

UL20276#30（7/0.10）*4P+#28（7/0.127）*5C+AL/MY+D（#7/0.127）

+Braid（16/7/0.127Overlayrate≥85%）OD:

6.0mm

UL20276#30（7/0.10）*7P+#28（7/0.127）*1P+#28（7/0.127）*3C+AL/MY+D（#7/0.127）

+Braid（16/7/0.127Overlayrate≥85%）OD:

8.2mm

4.4物理特性

1）额定温度：

80℃

2）额定电压：

30V

3）导体使用32~28AWG绞合镀锡铜线

4）FS/PE/PEF/PP绝缘

5）镀锡铜线编织屏蔽

6）聚氯乙烯护套

7）通过ULVW-1的燃烧试验

4.5电气特性

DC阻抗:

32AWG--577Ω/KM（20℃）

30AWG--376Ω/KM（20℃）

28AWG--283Ω/KM（20℃）

5．IEEE1394CABLE

5.1IEEE1394CABLE应用及特性:

即插即用技术,支持视窗操作系统，新个人电脑标准配置，家用AV电子产品

5.2结构及规格:

2P和2P+2C（如附图示）

2P

2P+2C

通常使用规格如下表:

传送速

度（mbps）

芯线

线规

导体

绝缘

内屏蔽

填充

隔离层

外屏蔽

外被OD

最大导体电阻（20℃/KM）

材质

OD

铝箔

缠绕

编织

铝箔

编织

100

2P

32

7/0.08

PE

0.54

N

N

N

Y

N

铜箔

16/6/0.1

4.0

59

400

2P

32

7/0.08

Foam-Skin-PE

0.68

Y

50/0.08

N

Y

Y

N

16/8/0.1

4.1

59

400

2P

30

7/0.1

Foam-Skin-PE

0.80

Y

55/0.08

N

Y

Y

N

16/10/0.1

4.8

35

400

2P

28

7/0.127

Foam-Skin-PE

1.0

Y

N

16/8/0.08

N

Y

N

24/8/0.1

5.6

25

2C

22

7/0.254

PVC

1.4

74

5.3物理特性:

1）额定温度:

80°C

2）额定电压:

30V

3）标准:

IEEE1394-1995&P1394a

4）导体使用32-22AWG绞合镀锡软铜线

5）发泡聚乙烯或半硬质聚氯乙烯绝缘

6）两根发泡皮PE绝缘芯线对绞作为信号线对

7）可选择镀锡软铜线缠绕或编织屏蔽

8）聚氯乙烯护套

9）能过ULVW-1的燃烧试验

5.4电气性能

1）DV-400

A）阻抗（20°C）:

110+/-6Ω

B）延时:

<=5.05ns/m

C）延时差:

<=400ps/4.5m

D）串音:

>=26dB

E）衰减:

频率MHZ衰减dB/4.5m

1002.3

2003.2

4005.8

2）DV-100

A）阻抗（20°C）:

110+/-6Ω

B）衰减:

频率MHZ衰减dB/10m

1007.0

20010

40012

6．RFCABLE

6.1RFCABLE的定义与分类

1）RFCable:

RadioFrequenlyC