第一部分 導電線芯
一、 導電線芯及裸導體制品
1． 圓單線的截面和重量計算：
(1)單一材料的圓單線：
截面 F=0.25π*d12 （mm2）
重量 W1=F*r=0.25π*d12*r （kg/km）
W1銅=6.982 d12 （kg/km） W1鋁=2.121 d12 （kg/km） W1 鋼=6.126 d12 （kg/km）
F—圓單線截面積 mm2 W1 --導線重量 kg/km
d1—圓單線直徑 mm r—所用材料比重 g/cm3
(2)雙金屬線:
1) 重量系數法:
W2=W1*K W2錫=W1銅*K=6.982d12 *K
2) 綜合比重法:
W2=0.25π*d12* r2 *(r-r1)/(r2-r1)
W2—鍍層材料重量 kg/km K --鍍層的重量系數 見表1
d2—鍍層單線的直徑 mm r –有鍍層材料的比重 g/cm3
r1—内層材料的比重 g/cm3 r2—鍍層材料的比重 g/cm3
表1.
|
線徑(mm) |
K |
線徑(mm) |
K |
|
0.08—0.14 |
0.0525 |
0.85—0.95 |
0.0153 |
|
0.15—0.19 |
0.0366 |
0.96—1.10 |
0.0143 |
|
0.20—0.24 |
0.0304 |
1.11—1.35 |
0.0138 |
|
0.25—0.29 |
0.0268 |
1.36—1.67 |
0.0117 |
|
0.30—0.36 |
0.0240 |
1.68—1.75 |
0.0104 |
|
0.37—0.39 |
0.0220 |
1.76—1.81 |
0.0101 |
|
0.40—0.47 |
0.0202 |
1.82—2.00 |
0.0097 |
|
0.48—0.59 |
0.0198 |
2.01—3.51 |
0.0088 |
|
0.60—0.73 |
0.0178 |
3.52及以上 |
0.0078 |
|
0.74—0.84 |
0.0165 |
2.型線的截面和重量計算
1) 裸扁線的截面和重量計算
(1) 截面 F=a*b - f=a*b-[(2R)2-πR2] = a*b - 0.358 R2 (mm2)
(2) 周長 C=2(a b) - L=2(a b)-(8R-2πR) =2(a b) - 1.72R (mm)
(3) 重量 W1=F*r (kg/km)
a— 扁線厚度 mm b—扁線寬度 mm
R—扁線的圓角半徑 mm r—方角一圓角截面的差數 mm2
L—方欠與圓角周長的差數 mm F—扁線截面積 mm2
C—扁線的周長 mm r—所用材料比重 g/cm3
2) 雙溝形電車線截面和重量計算
雙溝形是車線截面可用作圖法分塊計算,然後相加而得,或使用求積儀測得。但在計算重量時可用标稱截面計算。
(1) 銅電車線
W=F*8.89 （kg/km) F—标稱截面 mm2
(2) 鋁合金電車線
W=F*r (kg/km) r—鋁合金比重 g/cm3
(3) 鋼鋁電車線
W=W銅 W鋁=F鋼*r鋼 F鋁*r鋁 (kg/km)
(參照電線電纜手冊 第二冊709頁 表12—5)
3) 高壓電纜用型線芯重量計算
(1) 空心絞合線芯直徑D
D=D0 2(tz t弓) (mm)
(2) 重量
W=(FZnZ F弓n弓)*r*K (kg/km)
tz、t弓—Z形及弓形線厚度 mm D0 —油道直徑 mm
FZ、F弓—Z形及弓形線厚度 mm nZ、n弓—Z形及弓形線根數
r —所用材料比重 g/cm3 K—線芯絞入系數
二、 絞線
1． 絞合線芯的結構計算
1） 線芯按正規絞合時總根數
表2
|
中心層根數 |
按正規絞合時總根數 |
備注 |
|
1 2 3 4 5 6 |
Z=1 3n（n-1） Z=（3n-1）n Z=3n2 Z=（3n 1）n Z=（3n 2）n Z=3n（n 1） |
n—層數（包括中心層n為1） Z—絞合線芯根數 |
2） 線芯絞合外徑計算
(1)按正規絞合時，中心為1—6根，線芯外徑比M的計算按表3絞合線芯外徑比M可查表4計算
表3
|
中心線根數 |
外徑比 M |
中心線根數 |
外徑比 M |
|
1 2 3 |
M=2n-1 M=2n M=2n 0.154 |
4 5 6 |
M=2n 0.414 M=2n 0.7 M=2n 1 |
（2）非正規絞合時,線芯外徑比M的計算:
M=D/d=d[1 1/sin(1800/Z)]/d=1 1/sin(1800/Z)
(3)線芯外徑：
D=M*d
Z—外層根數 d—單線直徑 mm n—層數
D—線芯直徑 mm M—外徑比
表4
|
總根數 |
結構形式 |
外徑比M |
總根數 |
結構形式 |
外徑比M |
|
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 40 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 |
2 3 4 5 6 1 6 1 7 1 8 2 8 3 8 3 9 4 9 4 10 5 10 5 11 0 6 11 0 6 12 1 6 12 1 6 13 1 7 13 1 7 13 19 2 7 12 19 2 7 13 19 2 8 13 19 2 8 14 19 2 6 14 20 3 8 14 20 3 9 14 20 3 9 15 20 3 9 15 21 4 9 15 21 4 10 15 21 4 10 16 21 4 10 16 22 |
2 2.154 2.414 2.7 3 3 3.3 3.7 4 4.154 4.154 4.414 4.414 4.7 4.7 5 5 5 5.154 5.3 7.3 8 8 8 8 8 8.154 8.154 8.154 8.154 8.414 8.414 8.414 8.414 |
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 38 39 39 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 63 64 91 |
1 8 13 2 8 13 2 8 14 3 8 14 3 9 14 3 9 15 4 9 15 4 9 16 4 10 16 5 10 16 5 11 16 5 11 17 6 11 17 6 12 17 6 12 18 1 6 12 18 1 7 12 18 2 6 12 18 1 7 13 18 2 7 12 18 5 10 16 22 5 10 17 22 5 11 17 22 5 11 17 23 6 11 17 23 6 12 17 23 6 12 18 23 6 12 18 24 1 6 12 18 24 2 6 12 18 24 2 7 12 18 24 1 7 13 18 24 2 7 13 18 24 1 6 12 18 24 30 |
5.7 6 6 6.154 6.154 6.154 6.414 6.414 6.414 6.7 6.7 6.7 7.0 7.0 7.0 7.0 7.3 8 7.3 8 8.7 8.7 8.7 8.7 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 10 10 9.3 10 11 |
3） 複絞線外徑計算：
D=M*d 其中：M—外徑比 d—單絲外徑 mm
複絞線外徑比 表5
|
複絞線結構 （股數/單線根數/單線直徑） |
外徑比 M |
複絞線結構 （股數/單線根數/單線直徑） |
外徑比 M |
|
4/19/d |
11.96 |
19/37/d |
34.25 |
|
6/19/d |
14.76 |
27/7/d |
17.96 |
|
7/7/d |
8.803 |
27/16/d |
27.54 |
|
7/11/d |
12.21 |
27/18/d |
30.73 |
|
7/12/d |
12.21 |
27/49/d |
48.73 |
|
7/14/d |
12.96 |
30/19/d |
31.57 |
|
7/19/d |
14.76 |
31/19/d |
32.98 |
|
7/27/d |
18.16 |
33/19/d |
32.98 |
|
7/32/d |
19.23 |
37/7/d |
20.52 |
|
12/7/d |
12.22 |
37/8/d |
22.84 |
|
14/7/d |
12.96 |
37/12/d |
27.84 |
|
14/9/d |
15.54 |
37/16/d |
29.36 |
|
19/7/d |
14.7 |
37/19/d |
34.41 |
|
19/10/d |
19.36 |
37/21/d |
35.42 |
|
19/11/d |
19.92 |
48/7/d |
23.89 |
|
19/13/d |
21.32 |
48/19/d |
40.05 |
|
19/14/d |
21.35 |
52/19/d |
41.39 |
|
19/15/d |
22.29 |
61/7/d |
26.53 |
|
19/17/d |
24.42 |
61/12/d |
36.56 |
|
19/18/d |
24.58 |
61/14/d |
38.12 |
|
19/22/d |
27.38 |
61/32/d |
58.89 |
|
19/26/d |
30.11 |
61/46/d |
71.88 |
|
19/27/d |
30.11 |
4) 束線芯的結構計算:
(1) 束線芯各層根數及總根數的計算
a: 中心為1根時,第n層及總根數
第一層 Z1=1 第n層 Zn=6(n-1) (n>2)
總根數 Z=3n2-3n 1
b: 中心為2—5根時，第n層及總根數
第一層 Z1（2、3、4、5根） 第n層 Zn=Z1 6（n-1）
總根數 Z=3n2-3n nZ1
(2) 束線芯外徑計算
a: 中心為1—6根時外徑經比的計算可按正規絞合外徑比計算
D=M束*d*K d—單線直徑 mm
K為束線後外徑調整系數,因為束線層數越多,其外徑由于嵌入空隙而比正規排列有所減小,所以通過調整系數K予以調整。
束線外徑比M束和調整系數 表6
|
中心根數 |
層次 |
單線根數 Z |
外徑比 M束 |
調整系數 K | |
|
最大 |
平均 | ||||
|
1 |
中心 |
1 |
1 |
1 | |
|
1 |
7 |
3 |
3 |
1.0 | |
|
2 |
19 |
5 |
4.96 |
0.99 | |
|
3 |
37 |
7 |
6.94 |
0.99 | |
|
4 |
61 |
9 |
8.91 |
0.99 | |
|
5 |
91 |
11 |
10.89 |
0.99 | |
|
6 |
127 |
13 |
12.73 |
0.99 | |
|
2 |
中心 |
2 |
2 |
2 |
1.0 |
|
1 |
10 |
4 |
5.97 |
0.992 | |
|
2 |
24 |
6 |
5.96 |
0.994 | |
|
3 |
44 |
8 |
7.96 |
0.995 | |
|
4 |
70 |
10 |
9.95 |
0.996 | |
|
5 |
102 |
12 |
11.96 |
0.997 | |
|
6 |
140 |
14 |
13.96 |
0.997 | |
|
3 |
中心 |
3 |
2.154 |
2.15 |
1.0 |
|
1 |
12 |
4.154 |
4.12 |
0.991 | |
|
2 |
27 |
6.154 |
6.11 |
0.992 | |
|
3 |
48 |
8.154 |
6.11 |
0.992 | |
|
4 |
75 |
10.154 |
10.11 |
0.995 | |
|
5 |
108 |
12.154 |
12.11 |
0.996 | |
|
6 |
147 |
14.154 |
14.11 |
0.996 | |
|
4 |
中心 |
4 |
2.414 |
2.41 |
1.0 |
|
1 |
14 |
4.414 |
4.40 |
0.997 | |
|
2 |
30 |
6.414 |
6.37 |
0.993 | |
|
3 |
52 |
8.414 |
8.35 |
0.992 | |
|
4 |
80 |
10.414 |
10.32 |
0.991 | |
|
5 |
114 |
12.414 |
12.30 |
0.991 | |
|
6 |
154 |
14.414 |
14.28 |
0.992 | |
|
5 |
中心 |
5 |
2.7 |
2.7 |
1.0 |
|
1 |
16 |
4.7 |
4.698 |
0.999 | |
|
2 |
33 |
5.7 |
6.698 |
0.999 | |
|
3 |
56 |
8.7 |
8.698 |
0.999 | |
|
4 |
85 |
10.7 |
10.698 |
0.999 | |
|
5 |
120 |
12.7 |
12.698 |
0.999 | |
|
6 |
161 |
14.7 |
14.698 |
0.999 | |
b.中心根數無法分清時外徑的計算:
D=1.05[（4Z-1）/3]1/2 *d （mm）
其中：Z—單線總根數 d—單線标稱直徑 mm
2.絞合線芯的重量計算
（1） 普通絞線：由相同線徑的同一種材料構成
截面 F=π/4 *d2Z （mm2）
重量 W=F*r*Km （kg/km）
其中: d—單線标稱直徑 mm Z—單線根數；
r—所用材料比重 g/cm3 Km—平均絞入系數
（2） 組合絞線由不同材料的單線構成，不同材料的單線直徑有相同的，也有不同的。
不同材料相同單線直徑的截面和重量：
截面：F=F1 F2=π/4*d2Z1 π/4*d2Z2=π/4*d2（Z1 Z2） （mm2）
重量：W=W1 W2=F1*r1*K1m F2r2*K2 m =π/4*d2（Z1*r1*K1 m Z2*r2*K2 m） （kg/km）
不同材料不同單線直徑的截面和重量：
截面：F=F1 F2=π/4*f*Z1 π/4* d22 *Z2 =π/4（d12Z1 d22Z2） （mm2）
重量：W=W1 W2=F1*r1*K1 m F2*r2*K2 m =π/4（d12Z1r1K1 m d22Z2r2K2 m） （kg/km）
其中:d1、d2—兩種不同材料的單線标稱直徑 mm r1、r2—兩種不同材料的比重 g/cm3
Z1、Z2—兩種不同材料的單線根數 d 單線标稱直徑 mm
K1 m、K2 m—兩種不同材料單線絞合的平均絞入系數
對于鋼芯鋁絞線的材料重量計算，應該采用組合絞線的計算方法。先計算出每公裡各種材料的重量以後，再算出每噸産品各種材料的重量。
W=W1 W2
其中: W—鋼芯鋁絞線總重 kg/km W1—鋼線重量 kg/km W2—鋁線重量 kg/km
每噸鋼芯鋁絞線中鋼重量為：W1ˊ=W1/W*1000 （kg/t）
每噸鋼芯鋁絞線中鋁重量為：W2ˊ=W2/W*1000 （kg/t）
注: 對探測電纜、野外電纜用鋼、銅混絞線也用此公式）
（3） 複絞線：
重量: W=W股*Z股*K複（kg/km）
其中:Z股—複絞線中股數 W股--絞制股線的重量 kg/km K複--複絞線絞入系數
（4） 束線：
重量：W=π/4*d2 Z*r*K kg/km
其中: d--單線标稱直徑 mm r—所用材料比重 g/cm3 K—絞入系數 查表7
Z—單線根數
2． 絞入系數K值的理論計算：
∵Mp=h/D
∴h=Mp*D
∵L=[h2 （πD）2]1/2=[（MpD）2 （πD）2] 1/2=D（Mp2 π2）1/2
∴K=L/h= D（Mp2 π2）1/2/Mp*D=[1 （π/Mp）2]1/2
其中: Mp—節距比 h—節距 D—導線直徑
絞入系數查對表 表7
|
節距比 M |
絞入系數K |
節距比 M |
絞入系數K |
節距比 M |
絞入系數K |
節距比 M |
絞入系數K |
|
0.05 |
62.8 |
3.25 |
1.391 |
10.25 |
1.046 |
20 |
1.012 |
|
0.10 |
31.4 |
3.5 |
1.343 |
10.5 |
1.044 |
21 |
1.011 |
|
0.15 |
20.96 |
3.75 |
1.304 |
10.75 |
1.042 |
22 |
101 |
|
0.20 |
15.73 |
4.0 |
1.271 |
11.0 |
1.040 |
23 |
1.0093 |
|
0.25 |
12.6 |
4.25 |
1.243 |
11.25 |
1.038 |
24 |
1.0088 |
|
0.30 |
10.52 |
4.5 |
1.291 |
11.5 |
1.037 |
25 |
1.0079 |
|
0.35 |
9.027 |
4.75 |
1.199 |
11.75 |
1.035 |
26 |
1.0073 |
|
0.40 |
7.914 |
5.0 |
1.181 |
12.0 |
1.034 |
27 |
1.0068 |
|
0.45 |
7.049 |
5.25 |
1.165 |
12.25 |
1.032 |
28 |
1.0063 |
|
0.50 |
6.359 |
5.5 |
1.151 |
12.5 |
1.031 |
29 |
1.0059 |
|
0.55 |
5.796 |
5.75 |
1.139 |
12.75 |
1.030 |
30 |
1.0055 |
|
0.60 |
5.328 |
6.0 |
1.129 |
13.0 |
1.029 |
31 |
1.0051 |
|
0.65 |
4.933 |
6.25 |
1.119 |
13.25 |
1.028 |
32 |
1.0048 |
|
0.70 |
4.596 |
6.5 |
1.111 |
13.5 |
1.027 |
33 |
1.0045 |
|
0.75 |
4.305 |
6.75 |
1.011 |
13.75 |
1.026 |
34 |
1.0043 |
|
0.80 |
4.050 |
7.0 |
1.096 |
14.0 |
1.025 |
35 |
1.004 |
|
0.85 |
3.827 |
7.25 |
1.090 |
14.25 |
1.024 |
36—40 |
1.0038 |
|
0.90 |
3.629 |
7.5 |
1.084 |
14.5 |
1.023 |
41—50 |
1.0027 |
|
0.95 |
3.453 |
7.75 |
1.079 |
14.75 |
1.022 |
51—60 |
1.0016 |
|
1.00 |
3.295 |
8.0 |
1.074 |
15.0 |
1.021 |
61—70 |
1.0012 |
|
1.25 |
2.704 |
8.25 |
1.070 |
15.5 |
1.020 |
71—80 |
1.0009 |
|
1.50 |
2.320 |
8.5 |
1.066 |
16.0 |
1.019 |
81—90 |
1.0007 |
|
1.75 |
2.054 |
8.75 |
1.062 |
16.5 |
1.018 |
91—100 |
1.0006 |
|
2.00 |
1.861 |
9.0 |
1.059 |
17.0 |
1.017 |
101—110 |
1.00044 |
|
2.25 |
1.717 |
9.25 |
1.056 |
17.5 |
1.016 |
111—127 |
1.00035 |
|
2.50 |
1.605 |
9.5 |
1.053 |
18.0 |
1.015 |
127以上 |
1.0003 |
|
2.75 |
1.513 |
9.75 |
1.051 |
18.5 |
1.014 | ||
|
3.00 |
1.448 |
10.0 |
1.048 |
19.0 |
1.013 |
三、緊壓圓形線芯的重量計算：
1． 單芯 W=F*r*η*K1m （kg/km） S=π/4*d2*Z*η （η=1/μ）
2． 多芯 W=F*r*N*η*K1m *K2m （kg/km）
其中：截面為25—70 mm2 η=0.95 μ=1.05
截面為95—120 mm2 η=0.97 μ=1.035
截面為150— mm2 η=0.96 μ=1.04
F—線芯面積 mm2
r—所用材料比重 g/cm3
K1m—線芯平均絞入系數
K2m—成纜時平均絞入系數
N—成纜線芯根數 μ—延伸系數
四、扇形線芯的結構和重量計算
1.扇形線芯有兩芯180°、三芯120°和四芯3*100° 1*60°
線芯高度與相當圓直徑的關系
表8
|
标稱 截面 mm2 |
計算截面mm2 |
半圓及扇形線芯 高度h（mm） |
線芯相當圓直徑 mm2 |
絕緣後半圓及扇形線芯高度h（mm） | ||||
|
半圓 2芯 180° |
扇形 3芯、120° |
扇形 3 1芯 100° |
半圓 2芯 180° |
扇形 3芯、120° |
扇形 3 1芯 100° | |||
|
25 |
24.2 |
4.2 |
4.9 |
5.7 |
6.68 |
4.2 2t |
4.9 2.155t |
5.7 2.31t |
|
35 |
34 |
5.0 |
5.8 5.9 |
6.5 6.6 |
7.97 |
5.0 2t |
5.8 2.155t 5.9 2.155t |
6.5 2.31t 6.6 2.31t |
|
50 |
48.4 |
6.0 |
7.0 7.1 |
7.9 |
9.54 |
6.0 2t |
7.0 2.155t 7.1 2.155t |
7.9 2.31t |
|
70 |
67.8 |
7.2 |
8.5 |
9.3 9.4 |
11.15 |
7.2 2t |
8.5 2.155t |
9.3 2.31t 9.4 2.31t |
|
95 |
92 |
8.5 |
9.8 9.9 |
11.3 |
13.05 |
8.5 2t |
9.8 2.155t 9.9 2.155t |
11.3 2.31t |
|
120 |
116.5 |
9.6 |
11.2 |
12.3 |
14.64 |
9.6 2t |
11.2 2.155t |
12.3 2.31t |
|
150 |
145.2 |
10.7 |
12.8 |
13.7 |
16.55 |
10.7 2t |
12.8 2.155t |
13.7 2.31t |
|
185 |
179.5 |
14.2 14.3 |
15.1 |
18.45 |
14.2 2.115t 14.3 2.155t |
15.1 2.31t | ||
|
240 |
233 |
16.2 |
21.00 |
16.2 2.155t | ||||
注：t—絕緣厚度 毫米
2.扇形線芯重量計算：
絞線 W=F*r*N*η*K1m*K2m （kg/km）
獨根扇形線 W= F*r*N* K2m （kg/km）
（符号同緊壓圓形線芯）
五、 通訊電纜的結構和重量：
1． 通訊是纜的絞線組及成纜直徑的計算 見表9
（1）絞線組直徑的計算 見表9
其中: D—絞線直徑mm d--單線直徑mm
Δ1—絕緣厚度mm Δ2—屏蔽層厚度 mm
（2）電纜外徑D
a.紙帶絕緣對絞市話電纜外徑
D=M*d組 (mm)
其中：d組—對絞組直徑 mm
M—外徑比(查電線電纜手冊、二冊768頁表12—37)
b.塑料絕緣對絞市話、局用及配線電纜外徑
5對以下的電纜芯外徑 D=2Md mm
10—100對電纜外芯 D=（4/π*S*K）1/2 mm
其中：S—所有單根絕緣線芯的總截面積 mm2 K—絞纜外徑系數
絞線組直徑的計算
表9
|
序号 |
截面示意圖 |
線對名稱 |
代表符号 |
簡圖符号 |
絞線直徑 計算公式 |
|
1 |
雙線組 |
1*2*d |
D=165d （紙絕緣） D=2d（塑料絕緣） | ||
|
2 |
加強 雙線組 |
1*2*d |
D=1.65d 2Δ1 D=2d 2Δ | ||
|
3 |
屏蔽 雙線組 |
1*2*d |
D=1.65d 2Δ2 D=2d 2Δ2 | ||
|
4 |
星形 四線組 |
1*4*d |
D=2.32d | ||
|
5 |
加強星形四線組 |
1*4*d |
D=2.32d 2Δ1 | ||
|
6 |
屏蔽星形四線組 |
1*4*d |
D=2.32d 2Δ1 2Δ2 | ||
|
7 |
四線組 |
1*2*2*d |
D=2.6d(紙絕緣) D=4d(塑料絕緣) | ||
|
8 |
雙星形 線組 |
1*2*4*d |
D=3.9d(紙絕緣) D=4.82d(塑料絕緣) | ||
|
9 |
六線組 |
1*2*3*d |
D=3.55d(紙絕緣) D=4.3d(塑料絕緣) |
2.同軸電纜導電線芯重量計算:
(1) 内導體 W1=π/4*d12*r* Z1*K (kg/km)
(2) 外導體 W2=b*δ*r*Z1*K (kg/km)
(3) 對稱四線組、信号線：
W3=π/4*d2*r*Z2*K1*K (kg/km)
其中：d1—内導體标稱直徑 mm d2—對稱線或信号線标稱直徑 mm
r—所用材料比重 g/cm3 K1—星絞或對絞絞入系數 查表7
K—成纜絞入系數 查表7
Z1、Z2—一根電纜中，同軸對或對稱線、信号線單線根數
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