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銅導體種類 銅絲性能區分 銅絲重要高頻參數介紹

線纜行業朋友分享圈 ? 來源:線纜行業朋友分享圈 ? 2023-07-22 09:15 ? 次閱讀

銅導體種類概述

銅導體由單條銅線或多條銅線組成,分別敘述如下:

硬銅線:經伸線冷加工而成,具有較高的抗張強度,適用于架空輸電線、配電線及建筑線之導體.

軟銅線:硬銅線加熱去除冷卻加工所產生之殘余應力而成,富柔軟性及彎曲性,并具有較高之導電率,用以制造通信及電力線纜之導體、電氣機械及各種家用電器之導線.

半硬銅線:抗張強度介于硬銅線與軟銅線之間,用于架空線之綁線及收音機之配線.

鍍錫銅線:銅線表面鍍錫以增加焊接性及保護銅導體于PVC或橡膠絕緣押出時不受侵蝕,并防止橡膠絕緣之老化.

平角銅線:斷面為正方形或長方形之銅線,為制造大型變壓器或大型馬達等感應線圈之材料.

無氧銅線:含氧量0.001%以下、純度特高之銅線,銅之含量在99.99%以上,不會受氧脆化,用以制真空管內之導線、半導體零件導線及極細線等.

漆包線:銅線軟化后,表面涂以絕緣漆,經加熱烤干而成,一般分為天然樹脂及合成樹脂漆包線.

銅箔絲:以扁平且極薄之銅絲卷繞于纖維絲上的導體。

先絞后鍍線:將未鍍之銅線絞合后,再加以鍍鋁.

銅包鋼:一般用于同軸線作信號的傳輸(如電視機與VCD的連接、戶外電視天線、閉路電視等﹔較硬線具有更高的抗張強度,在高山地帶,跨越河流等須長距離時作為架空線用,依其銅厚度,一般分導電率21%、30%、40%等。

合金銅:由銅和其它導體金屬組成,如銅鎳合金等,用于特殊用途線。

目前常用的導體主要有如下幾種:

鍍錫銅線,英文縮寫為TC﹔

裸銅線,英文縮寫為BC﹔

鍍銀銅線,英文縮寫為SC﹔

鍍銀銅包鋼,英文縮寫為SCCS

銅包鋼,英文縮寫為CP.

銅絲性能區分概述

電阻率(長為1m,截面積為1mm2的材料電阻值大小)劃分,一般情況下我們將材料分為三類:

導 體:電阻率在102Ω·mm2/m以下

半導體:電阻率為103~108Ω·mm2/m﹔

絕緣體:電阻率為108Ω·mm2/m以上。

目前常用的金屬導體有金、銀、銅等(如下表),考慮到導體的價格和導電性能,最常用的為銅導體。導電系數以銅為標準(100%),各導體比較如下表:

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由上表可知,銅的導電率較佳,適用性能廣,成本較低,還可在其表面鍍錫,利于焊接,并有抗氧化作用(指與空氣中氧氣結合氧化.

銅絲各種性能介紹

導體電阻— 導體之電阻與其長度成正比與其截面積成反比 。

導電率—以20℃時長度為1m、截面積為1mm2之標準軟銅線之電阻1/58ohm(0.017241 ohm)為基準,稱為100%導電率。電阻愈大,則導電率愈低,兩者成反比例。

耐彎折性—單線之一端固定,另一端加上重量使垂直向下,然后來回180地彎折,直至線斷為止,彎折次數愈多,表示耐彎折性愈強。

拉斷力—抗張試驗時,施于試樣而使其斷裂之最大負荷重量或力。

抗張強度—抗張試驗時,使得試樣斷裂,單位面積承受的拉斷力。

伸長率— 于規定之標準距離,試樣經伸長至斷裂后所增加之長度與原來長度之比率。

導體在溫度不同時會有不同的阻抗,一般常以20℃或25℃時為標準,溫度愈高,阻抗會愈大.

銅絲重要高頻參數介紹

高頻電流流過導體時,電流會趨向于導體表面分布,越接近導體表面電流密度越大。這種現象就是趨膚效應。頻率越高,電流就越集中在導體表面,可以想象,當頻率足夠高時,電流幾乎只分布在導體表面上薄薄的一層,導體內部幾乎沒有電流

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對于像銅這樣的良導體,電導率極高,所以隨著頻率升高,很快就表現出明顯的趨膚效應,一般6MHz多一點趨膚深度近似1mil,大概在55MHz左右的時候趨膚深度約0.35mil,1GHz時約0.1mil,趨膚效應必然對高速信號產生很大影響。銅的表面并不像看起來那么光滑,趨膚效應導致信號損耗增加。

銅線的AWG是個啥?

AWG(American wire gauge)美國線規,是一種區分導線直徑的標準,又被稱為 Brown & Sharpe線規。這種標準化線規系統于1857年起在美國開始使用。另外AWG還是陣列波導光柵(Arrayed Waveguide Grating)的縮寫。

美國區分導線直徑的標準,又稱B&S線程(即Brown & Sharps線程)銅線直徑通常以AWG(美國導線規格)作為單位進行測量。AWG前面的數值(如24AWG、26AWG)表示導線形成最后直徑前所要經過的孔的數量,數值越大,導線經過的孔就越多,導線的直徑也就越小。粗導線具有更好的物理強度和更低的電阻,但是導線越粗,制作電纜需要的銅就越多,這會導致電纜更沉、更難以安裝、價格也更貴,電纜設計的挑戰在于使用盡可能小直徑的導線(減小成本和安裝復雜性),而同時保證在必要電壓和頻率之下實現導線的最大容量,在我們線纜行業,在UL758的規范里面就專門有對導體的規格標準的詳述,它的標準為上面說的AWG,就是American Wire Guage,也就是各線纜企業所參照的標準,它把導體分為單銅(單條銅導體)和絞銅(多條銅導體絞合成的銅導體),單銅根據直徑大小劃分規格﹔絞銅根據截面積大小劃分規格,如下表所示:

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平方是個啥?

國內的國標在描述導體截面積的時候,一般都是用多少平方來表示。這個平方大家可千萬別誤認為是平方米哦?實際上是平方毫米mm2 ,幾平方是國家標準規定的的一個標稱值,幾平方是用戶根據電子線束的負荷來選擇電線電纜。電線平方數是裝修水電施工中的一個口頭用語,常說的幾平方電線是沒加單位,即平方毫米。電線的平方實際上標的是電線的橫截面積,即電線圓形橫截面的面積,單位為平方毫米。一般來說,經驗載電量是當電網電壓是220V時候,每平方電線的經驗載電量是一千瓦左右。銅線每個平方可以載電1-1.5千瓦,鋁線每個平方可載電0.6-1千瓦。因此功率為1千瓦的電器只需用一平方的銅線就足夠了。具體到電流,短距送電時一般銅線每平方可載3A到5A的電流。散熱條件好取5A/平方毫米,不好取3A/平方毫米。

換算方法:知道電子線束的平方,計算電線的半徑用求圓形面積的公式計算:電線平方數(平方毫米)=圓周率(3.14)×電線半徑(毫米)的平方

知道電子線束的平方,計算線直徑也是這樣,如:2.5平方電線的線直徑是:2.5÷3.14=0.8,再開方得出0.9毫米,因此2.5方線的線直徑是:2×0.9毫米=1.8毫米;知道電子線束的直徑,計算電線的平方也用求圓形面積的公式來計算:電線的平方=圓周率(3.14)×線直徑的平方/4電纜大小也用平方標稱,多股線就是每根導線截面積之和;那么AWG和平方都是代表導體的截面積,那么1AWG和1平方(mm2)是不是代表一樣的截面積大小呢?正確答案請看下表:公式==3.14*(單根直徑/2)*(單根直徑/2)*總根數.

常用平方和AWG轉換值參考表單

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現在大家都知道啦如何換算AWG數和平方進行對應啦,通常我們都知道綜合考慮來說,銅有著絕佳的電傳導能力,因此被廣泛應用在電力領域,但是銅畢竟不是超導體,其本身也存在著一定的阻抗,電流的通過同樣會造成發熱,因此線材的最大載流量(CurrentCarryingCapacity)或者說耐電流能力的定義就是導體或者絕緣體在融化前,其所能負載的最大電流。對于單芯裸銅線來說,由于其熔點較高達到1083.4℃,因此其可以承擔的電流可以說是很高的,但是對于線材的絕緣層來說這個溫度就太高了,銅的熔點尚未到達絕緣層就已經全部熔化,因此導致線路之間的短路了。

因此對于PC電源的線材來說,其可以承受的最大電流,就是絕緣層融化前的最大電流。而不同材質的絕緣層適用溫度則各有不同,按照規范是需要在線材上進行標識的,根據UL1581或者UL758,國標CCC等都會要求標準該線材的最大適用溫度在線材的表面,印字上去。

以通用的18AWG線材為例,在其絕緣層最大適用溫度為80℃的時候,線材的電流的承載能力為15A。如果這條線材用在PCI-E接口供電上,從我們早前科普的供電接口信息可以了解到,PCI-E供電接口理論上單端子可以承擔8A的電流,此時使用18AWG的線材是完全可以滿足需求的。

不過對于帶有2個6+2pinPCI-E供電接口的線材來說,由于接口是并聯關系,因此前端線材需要承擔的最大電流理論上是16A,此時這條線材已經滿足不了要求,需要換用16AWG的線材或者使用絕緣層適用溫度為105℃的18AWG線材,后者的最大承受電流是18,所以選擇導體的規格非常重要,不管是國標的CCC平方還是美規的AWG,最終其實都是期載流量或者叫導體電阻的值來選擇匹配商用!目前UL對于AWG規格的抽驗基本也是要求電阻來做最終的判斷!






審核編輯:劉清

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原文標題:銅線基礎知識科普篇

文章出處:【微信號:線纜行業朋友分享圈,微信公眾號:線纜行業朋友分享圈】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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