看360 看360看360

电缆,为什么用很细的铜线组成?

电缆是由几根或者几组导线组成的,是将电力从一个地方传输到另一个地方的导线,很多地方都需要使用到电缆,应用范围广。
电线是由一根或几根柔软的导线组成,外面包以轻软的护层。可以有效传导电流的导线。
以下是为大家精心整理的"电缆,为什么用很细的铜线组成?"相关知识及问题的最佳答案:

电缆,为什么用很细的铜线组成?

题主问题其实涉及到很实际的问题主要是生产实际、布线敷设这两个方面。

一、生产实际

导体有几种?根据国标GB/T 3956-2008对导体的分类,按生产需求有以下的四种导体:

图1 导体分类

在电缆行业,电缆制造的导体是有要求的,我们所谓的多股线在电缆业内称为“绞线”,绞线产品的特性:

1、柔软性好。绞线在弯曲时受力压缩部分向受力拉伸部分滑移,弯曲外力只需克服单线的弯曲应力与各单线间的摩擦力,如果是同截面的单根实心导体在弯曲时要同时克服内拉应力和外压应力,也就是一旦打圈缠绕就容易导致布线困难;

2、可靠性好。单根导体一旦受到工艺以及生产设备的影响就会导致整根导体废掉,而绞线导体是由多根单线绞合而成,即便其中一根单线工艺不良也不至于导致整体性能下降;

3、强度高。同一截面的绞线和单根导体相比,绞线的单线直径远小于单根导体直径,单线受力形变大于单根受力形变,因而单线经过绞合之后的整体强度要比单根同截面的大,这与大桥的斜拉索用的N多根钢丝绞合钢缆增大抗拉强度同一个道理。

关于截面:

在生产中快速计算截面和直径可以用以下公式(也是我最惯用的几组公式):

(直接取0.7854,d是单线直径,n是单线根数)

扩展认识:截面再乘以材料密度就得到该材料的重量,比如铜是8.89,举一个最简单的例子:一卷2.5平方单芯硬导体家装线铜重W=0.7854×1.78×1.78×8.89=22.12kg/km,一百米就2.21kg的铜,绝缘挤包层W2=(1.78+0.8)×0.8×3.1416×1.43=9.27kg/km,所以完整的一卷2.5平方家装线通常重量在3.14±0.2kg这个范围。

关于直径:

当采用一把绞也就是所有导体同时穿过分线板不分层绞合时

当采用多层复合绞时

M——外径比,按照圆交切计算得到以下快速计算公式:

n层,中心根数为1时,M=2n-1

n层,中心根数为2时,M=2n

n层,中心根数为3时,M=2n+0.154

n层,中心根数为4时,M=2n+0.414

n层,中心根数为5时,M=2n+0.7

n层,中心根数为6时,M=2n+1

相应地,采用多层复合绞时按层数计算即得到多层复合绞的外径比,比如300平方的圆形导体按标准应采用不少于61根单线绞合,生产工艺上采用2.52mm单线经过框绞机组合分层排成1+6+12+18+24的结构来绞合,可以看到总共5层且每层绞向相反,中心导体1根,所以外径比为M=2×5-1=9,导体外径很快可以得到22.68mm

图2 61芯复合绞合导体结构

二、布线敷设

由于绞线的反复曲挠性能以及强度比单根导体的要好,所以绞线广泛应用于架空线路、大截面电力电缆以及家装敷设,过去家装布线多使用单根实心硬导体,主要是价格略低于多股线、接线方便不易松脱,对于7股绞线连接大可以用插接缠绕法,而到了19股、49股以上的只能用外缠绕法,接线相当麻烦,大家如果有电工从业人员或者接过电线的都知道多股线比如BVR这一类电线连接后必须做搪锡处理,不然接头容易氧化松动。

最后,针对电性能方面,诸如“导体电阻”“趋肤效应”“载流量”这些指标,我想说在家装方面单根导体和绞线导体相差不大。趋肤效应在工频交流中不明显,但如果截面大了就需要考虑趋肤效应,比如高压输电线路用的钢芯铝绞线,中心是钢芯丝毫不影响电流在外层铝导体的流动;导体电阻相差不大,但是绞线毕竟是多根单线绞合而成,单线之间有间隙就有接触电阻,因此同截面的绞线导体电阻略大于单根导体;载流量相差也不大,但是绞线散热比单根导体好,因此载流量比单根导体略多。

图3 导体20℃时最大电阻

上图是答主为便于工作查找整理的一份导体20℃最大电阻,这也是电缆出厂检验的硬性指标,电缆行业的必查项目,一旦不合格那就黑名单见,电缆行业白皮书每年都会列出全国不合格电缆生产单位。

以上,答主从电缆绞线工艺学方面介绍,我想题主的疑问应该可以得到答案了嘿嘿


电缆,为什么用很细的铜线组成?

题主问题其实涉及到很实际的问题主要是生产实际、布线敷设这两个方面。

一、生产实际

导体有几种?根据国标GB/T 3956-2008对导体的分类,按生产需求有以下的四种导体:

图1 导体分类

在电缆行业,电缆制造的导体是有要求的,我们所谓的多股线在电缆业内称为“绞线”,绞线产品的特性:

1、柔软性好。绞线在弯曲时受力压缩部分向受力拉伸部分滑移,弯曲外力只需克服单线的弯曲应力与各单线间的摩擦力,如果是同截面的单根实心导体在弯曲时要同时克服内拉应力和外压应力,也就是一旦打圈缠绕就容易导致布线困难;

2、可靠性好。单根导体一旦受到工艺以及生产设备的影响就会导致整根导体废掉,而绞线导体是由多根单线绞合而成,即便其中一根单线工艺不良也不至于导致整体性能下降;

3、强度高。同一截面的绞线和单根导体相比,绞线的单线直径远小于单根导体直径,单线受力形变大于单根受力形变,因而单线经过绞合之后的整体强度要比单根同截面的大,这与大桥的斜拉索用的N多根钢丝绞合钢缆增大抗拉强度同一个道理。

关于截面:

在生产中快速计算截面和直径可以用以下公式(也是我最惯用的几组公式):

(直接取0.7854,d是单线直径,n是单线根数)

扩展认识:截面再乘以材料密度就得到该材料的重量,比如铜是8.89,举一个最简单的例子:一卷2.5平方单芯硬导体家装线铜重W=0.7854×1.78×1.78×8.89=22.12kg/km,一百米就2.21kg的铜,绝缘挤包层W2=(1.78+0.8)×0.8×3.1416×1.43=9.27kg/km,所以完整的一卷2.5平方家装线通常重量在3.14±0.2kg这个范围。

关于直径:

当采用一把绞也就是所有导体同时穿过分线板不分层绞合时

当采用多层复合绞时

M——外径比,按照圆交切计算得到以下快速计算公式:

n层,中心根数为1时,M=2n-1

n层,中心根数为2时,M=2n

n层,中心根数为3时,M=2n+0.154

n层,中心根数为4时,M=2n+0.414

n层,中心根数为5时,M=2n+0.7

n层,中心根数为6时,M=2n+1

相应地,采用多层复合绞时按层数计算即得到多层复合绞的外径比,比如300平方的圆形导体按标准应采用不少于61根单线绞合,生产工艺上采用2.52mm单线经过框绞机组合分层排成1+6+12+18+24的结构来绞合,可以看到总共5层且每层绞向相反,中心导体1根,所以外径比为M=2×5-1=9,导体外径很快可以得到22.68mm

图2 61芯复合绞合导体结构

二、布线敷设

由于绞线的反复曲挠性能以及强度比单根导体的要好,所以绞线广泛应用于架空线路、大截面电力电缆以及家装敷设,过去家装布线多使用单根实心硬导体,主要是价格略低于多股线、接线方便不易松脱,对于7股绞线连接大可以用插接缠绕法,而到了19股、49股以上的只能用外缠绕法,接线相当麻烦,大家如果有电工从业人员或者接过电线的都知道多股线比如BVR这一类电线连接后必须做搪锡处理,不然接头容易氧化松动。

最后,针对电性能方面,诸如“导体电阻”“趋肤效应”“载流量”这些指标,我想说在家装方面单根导体和绞线导体相差不大。趋肤效应在工频交流中不明显,但如果截面大了就需要考虑趋肤效应,比如高压输电线路用的钢芯铝绞线,中心是钢芯丝毫不影响电流在外层铝导体的流动;导体电阻相差不大,但是绞线毕竟是多根单线绞合而成,单线之间有间隙就有接触电阻,因此同截面的绞线导体电阻略大于单根导体;载流量相差也不大,但是绞线散热比单根导体好,因此载流量比单根导体略多。

图3 导体20℃时最大电阻

上图是答主为便于工作查找整理的一份导体20℃最大电阻,这也是电缆出厂检验的硬性指标,电缆行业的必查项目,一旦不合格那就黑名单见,电缆行业白皮书每年都会列出全国不合格电缆生产单位。

以上,答主从电缆绞线工艺学方面介绍,我想题主的疑问应该可以得到答案了嘿嘿


电缆,为什么用很细的铜线组成?

首先是软,布线方便。单股铜芯电缆在6平方毫米就很硬了,多股铜芯线在25平方毫米依然很容易布线。

其次,多股铜芯线截面积是每股截面积之和,而不是用总的线径去算πr²。

第三,交流电有集肤效应,用多股铜芯线损耗更小。

当导体中有交流电或者交变电磁场时,导体内部的电流分布不均匀,电流集中在导体的“皮肤”部分,也就是说电流集中在导体外表的薄层,越靠近导体表面,电流密度越大,导体内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加,使它的损耗功率也增加。这一现象称为趋肤效应(skin effect)。

电缆,为什么用很细的铜线组成?

首先是软,布线方便。单股铜芯电缆在6平方毫米就很硬了,多股铜芯线在25平方毫米依然很容易布线。

其次,多股铜芯线截面积是每股截面积之和,而不是用总的线径去算πr²。

第三,交流电有集肤效应,用多股铜芯线损耗更小。

当导体中有交流电或者交变电磁场时,导体内部的电流分布不均匀,电流集中在导体的“皮肤”部分,也就是说电流集中在导体外表的薄层,越靠近导体表面,电流密度越大,导体内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加,使它的损耗功率也增加。这一现象称为趋肤效应(skin effect)。

电缆,为什么用很细的铜线组成?

这个问题我也思考过,为什么要用绞线而不用实心线,总体来说有两点原因:第一,也是最主要的原因,绞线机械性能好,弯曲后容易恢复,便于捆绑和搬运,这就和电缆金属护套要用波纹铝护套一样。第二,可以减少集肤效应和邻近效应,减少电能损耗。


电缆,为什么用很细的铜线组成?

这个问题我也思考过,为什么要用绞线而不用实心线,总体来说有两点原因:第一,也是最主要的原因,绞线机械性能好,弯曲后容易恢复,便于捆绑和搬运,这就和电缆金属护套要用波纹铝护套一样。第二,可以减少集肤效应和邻近效应,减少电能损耗。


电缆,为什么用很细的铜线组成?

这个问题好几个回答说多股线颗对抗集肤效应.其实回答是错误的.普通多股线是不绝缘的,缠绕一起和单股线没区别.

真要消除集肤效应,多股线是用漆包线缠绕的,线之间互相绝缘的


电缆,为什么用很细的铜线组成?

这个问题好几个回答说多股线颗对抗集肤效应.其实回答是错误的.普通多股线是不绝缘的,缠绕一起和单股线没区别.

真要消除集肤效应,多股线是用漆包线缠绕的,线之间互相绝缘的


电缆,为什么用很细的铜线组成?

使用的时候,有的地方要求电缆要软,一大根铜太硬了,不好使用


电缆,为什么用很细的铜线组成?

使用的时候,有的地方要求电缆要软,一大根铜太硬了,不好使用