电缆组件导体似乎是一个复杂的话题,但这些电缆的许多特性却非常简单。要理解绞合导体和实心导体之间的差异,甚至是各种导体电镀规格,都很容易。您只需牢记几个关键点。即使是对导线柔韧性要求、电流消耗和运行环境的一般了解,也有助于指导您选择现有的最佳散装电缆设计方案。
电缆组件中的绞合导线概述
绞合导体电线,顾名思义,就是由少量电线捆绑或缠绕在一起,形成一个较大的导体,然后用于一系列不同的应用。这样做的主要好处之一是耐用。绞合导线对弯曲造成的金属疲劳等因素具有更强的抵御能力。就像回形针弯曲 20 次就会失效一样,实心导线也会因类似的周期性弯曲而失效。与实心导线相比,绞合导线的弯曲半径更小,不会承受相同程度的机械应力。
绞合导线的股数也取决于许多不同的因素。一般来说,所有单根导线的线径都是相同的,最少的通常是七股。在这种结构中,导体中间有一股,其余六股紧密围绕着它。然后、我们有 19 股导线(包括前面提到的 7 股导线层),上面还有 12 股导线层。此外,还可提供 37 股、49 股、70 股甚至 100 股的绞合导线,但所有这些都取决于您首先需要导线的具体用途。股数越多,电缆就越柔软耐用。散装电缆的柔韧性与股数直接相关;电线护套材料也会影响柔韧性。如果需要超柔性电缆,可尝试将硅橡胶护套与高股数电线搭配使用。有些超柔性电缆有超过 1600 根单独的线股,每根线股的直径为 0.08 毫米,而电缆的直径却小于 ¼ 英寸。
绞合导线的制造工艺与实心导线十分相似,但也有一些主要区别。从矿石中获取铜后,使用挤压机将金属通过一系列模具挤压成所需直径的线材。对于绞合电缆来说,在最后完成护套之前,这些多股较小的铜线会被绞合在一起,形成单根导体(同样使用上述数字导线)。通过切割机切割线缆,然后套上挤压护套对线缆进行绝缘。
实芯导线: 分解
实芯导线用于电缆组件中的各种应用,但由于其刚性而较少使用。顾名思义,这种导线由一根金属线组成,然后绝缘。实心导线适用于以下情况
要求低成本(其生产成本通常低于绞合导线)。
对弯曲半径的灵活性要求不高
与绞合导线相比,相同线径的实心导线可承载更大的电流。
固态导体的刚性可以通过成型和弯曲来保持形状。然而,大直径的实心导体并不实用。它们过于坚硬,无法弯曲。
根据具体应用的不同,实心导线的尺寸也会千差万别。从直径为 0.4600 英寸的 4/0 AWG(0000 AWG),一直到直径为 0.0040 英寸的 38 AWG。
实心导体电线与绞合导体电线在构造方法上的主要区别归根结底在于电缆的包覆方式。请记住,实心电缆通常只使用单股实心铜线(每个导体一根)制造。金属仍需从矿石中提取,挤压机仍需用于制造铜线,最终仍需切割和护套。实芯导线只是使用一根直径较大的导体,而不是将几根直径较小的导体捆绑在一起。
何时使用绞合铜线?实芯导线
实心导线和绞合导线各有利弊。实芯导线非常适合成本要求较高的应用,或者保持静态、不移动或不走线的应用(这是由于其固有的刚性)。因此,实芯导线通常被用于结构化电线设置,如建筑物内的电气布线或穿墙网线。例如,家庭中使用的 Romex 品牌电线通常是三组 14 AWG 的实心导体电线。使用过的人都应该清楚,这种散装电线有多硬,在狭小的空间内布线有多困难。
而绞合线则更加灵活。例如,它们在预制以太网电缆中非常常见。由于绞合线的多功能性和灵活性,大多数电子产品和电缆线束都会选择绞合线。
四种常见导体电镀和涂层选择的优缺点和主要局限性
一旦选择了导体横截面类型,就必须对导体涂层或镀层进行审查。导体电镀和涂层主要有四种类型,您可以根据自己的需要进行选择。它们是
无涂层: 铜本身具有许多有益的特性,因此有时会使用无镀层的导线。但是,如果没有保护层,铜即使接触到少量水分也会氧化和腐蚀。这种腐蚀会导致电路开路或电路电阻增加。这两种情况都会对设计方案造成严重破坏,因为无涂层铜线缺乏其他变化可能具有的耐湿性和耐高温性。
镀锡线: 镀锡线的主要优点是既能抵御潮湿和湿气的腐蚀,又具有出色的压接接触电阻和可焊性。但是,如果不加以控制,这两种特性都会随着时间的推移而退化。
镀银线: 镀银电线以其出色的压接接触电阻和可焊性而著称,这两项性能在电线的使用寿命内都应保持稳定。镀银电线具有极强的防腐蚀性能,在要求能适应军事规格类型环境条件的军事航空应用中很常见。不过,与镍等替代品相比,银镀层的最高使用温度受到很大限制。
镀镍金属丝: 这种电线的最高使用温度为 460°,是目前最好的电线,但其导电率只有铜的 25%。同样,焊接性也需要活性助焊剂才能成功。
与导体电镀有关的行业规范
同样,您需要关注与导体电镀有关的三大行业规范。它们是
ASTM B-33 《电气用镀锡软铜线或退火铜线规范》: 该标准概述了用于电气目的的镀锡圆形软铜线或退火铜线的尺寸、抗拉强度、伸长率要求等。其中一项要求是镀锡层必须牢固地附着在铜表面。
ASTM B-355 镀镍软铜线或退火铜线规范: 该标准涵盖电气设备中使用的镀镍软铜线或圆形铜线。该标准涵盖五个等级(2、4、7、10 和 27),并确定了伸长率、电阻率等特性,甚至还确定了铜线的尺寸。
ASTM B-298 镀银软铜线或退火铜线规范: 该规范涵盖用于电气设备的镀银软圆铜线和其他类型的铜线。根据抗拉强度、涂层重量、尺寸测量等因素,这些电线被分为 A、B、C、D 和 E 级。
与导体电镀有关的电线规格
就与导体电镀有关的电线规格而言,您需要熟悉的主要规格包括
UL 1007(镀锡): 这种电线通常用于电子和电气设备的内部布线,额定电压通常在 300 V 至 600 V 之间。
UL 1659(镀镍): 符合此规格的导线采用镀镍导体材料制造。这些导体具有厚壁、挤压、聚四氟乙烯绝缘层,不仅具有更高的耐用性,还具有更高的额定电压。镀镍层具有防腐蚀功能,可在某些腐蚀性环境中使用。
M22759 电线规格(镀银): 该规格与导体电镀有关,用于军事、航空航天和国防工业。要符合这一规格,任何材料都必须具有小尺寸、超高耐温性、低重量,尤其是低火焰传播性。由于这种材料的全球供应有限,因此可能会给采购带来一些挑战。
总结
显然,由于有两种主要导体类型(绞合与实心)、几十种 AWG 规格以及无数种电镀和 UL 规格,电缆的选择几乎是无限的。了解导体类型及其独特的设计属性对性能的影响对于为应用选择合适的电缆至关重要。同样,选择错误的电缆规格也会增加项目的成本、时间和风险。与像 Epec 这样提供全方位服务的工程和制造合作伙伴合作,可以帮助您在成千上万种不同的线缆选择中找到最适合您项目的方案。Epec 提供数千种不同的散装导线类型,可满足您几乎所有的项目目标。如果现有的线材无法满足您的需求,我们可以通过工具挤出我们自己的定制线材配置来满足这些需求。
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