第一部分 导电线芯
一、 导电线芯及裸导体制品
1． 圆单线的截面和重量计算：
(1)单一材料的圆单线：
截面 F=0.25π*d12 （mm2）
重量 W1=F*r=0.25π*d12*r （kg/km）
W1铜=6.982 d12 （kg/km） W1铝=2.121 d12 （kg/km） W1 钢=6.126 d12 （kg/km）
F—圆单线截面积 mm2 W1 --导线重量 kg/km
d1—圆单线直径 mm r—所用材料比重 g/cm3
(2)双金属线:
1) 重量系数法:
W2=W1*K W2锡=W1铜*K=6.982d12 *K
2) 综合比重法:
W2=0.25π*d12* r2 *(r-r1)/(r2-r1)
W2—镀层材料重量 kg/km K --镀层的重量系数 见表1
d2—镀层单线的直径 mm r –有镀层材料的比重 g/cm3
r1—内层材料的比重 g/cm3 r2—镀层材料的比重 g/cm3
表1.
线径(mm) | K | 线径(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.型线的截面和重量计算
1) 裸扁线的截面和重量计算
(1) 截面 F=a*b - f=a*b-[(2R)2-πR2] = a*b - 0.358 R2 (mm2)
(2) 周长 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— 扁线厚度 mm b—扁线宽度 mm
R—扁线的圆角半径 mm r—方角一圆角截面的差数 mm2
L—方欠与圆角周长的差数 mm F—扁线截面积 mm2
C—扁线的周长 mm r—所用材料比重 g/cm3
2) 双沟形电车线截面和重量计算
双沟形是车线截面可用作图法分块计算,然后相加而得,或使用求积仪测得。但在计算重量时可用标称截面计算。
(1) 铜电车线
W=F*8.89 （kg/km) F—标称截面 mm2
(2) 铝合金电车线
W=F*r (kg/km) r—铝合金比重 g/cm3
(3) 钢铝电车线
W=W铜 W铝=F钢*r钢 F铝*r铝 (kg/km)
(参照电线电缆手册 第二册709页 表12—5)
3) 高压电缆用型线芯重量计算
(1) 空心绞合线芯直径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形及弓形线厚度 mm D0 —油道直径 mm
FZ、F弓—Z形及弓形线厚度 mm nZ、n弓—Z形及弓形线根数
r —所用材料比重 g/cm3 K—线芯绞入系数
二、 绞线
1． 绞合线芯的结构计算
1） 线芯按正规绞合时总根数
表2
中心层根数 | 按正规绞合时总根数 | 备注 |
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—层数（包括中心层n为1） Z—绞合线芯根数 |
2） 线芯绞合外径计算
(1)按正规绞合时，中心为1—6根，线芯外径比M的计算按表3绞合线芯外径比M可查表4计算
表3
中心线根数 | 外径比 M | 中心线根数 | 外径比 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）非正规绞合时,线芯外径比M的计算:
M=D/d=d[1 1/sin(1800/Z)]/d=1 1/sin(1800/Z)
(3)线芯外径：
D=M*d
Z—外层根数 d—单线直径 mm n—层数
D—线芯直径 mm M—外径比
表4
总根数 | 结构形式 | 外径比M | 总根数 | 结构形式 | 外径比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） 复绞线外径计算：
D=M*d 其中：M—外径比 d—单丝外径 mm
复绞线外径比 表5
复绞线结构 （股数/单线根数/单线直径） | 外径比 M | 复绞线结构 （股数/单线根数/单线直径） | 外径比 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) 束线芯的结构计算:
(1) 束线芯各层根数及总根数的计算
a: 中心为1根时,第n层及总根数
第一层 Z1=1 第n层 Zn=6(n-1) (n>2)
总根数 Z=3n2-3n 1
b: 中心为2—5根时，第n层及总根数
第一层 Z1（2、3、4、5根） 第n层 Zn=Z1 6（n-1）
总根数 Z=3n2-3n nZ1
(2) 束线芯外径计算
a: 中心为1—6根时外径经比的计算可按正规绞合外径比计算
D=M束*d*K d—单线直径 mm
K为束线后外径调整系数,因为束线层数越多,其外径由于嵌入空隙而比正规排列有所减小,所以通过调整系数K予以调整。
束线外径比M束和调整系数 表6
中心根数 | 层次 | 单线根数 Z | 外径比 M束 | 调整系数 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.中心根数无法分清时外径的计算:
D=1.05[（4Z-1）/3]1/2 *d （mm）
其中：Z—单线总根数 d—单线标称直径 mm
2.绞合线芯的重量计算
（1） 普通绞线：由相同线径的同一种材料构成
截面 F=π/4 *d2Z （mm2）
重量 W=F*r*Km （kg/km）
其中: d—单线标称直径 mm Z—单线根数；
r—所用材料比重 g/cm3 Km—平均绞入系数
（2） 组合绞线由不同材料的单线构成，不同材料的单线直径有相同的，也有不同的。
不同材料相同单线直径的截面和重量：
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）
不同材料不同单线直径的截面和重量：
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—两种不同材料的单线标称直径 mm r1、r2—两种不同材料的比重 g/cm3
Z1、Z2—两种不同材料的单线根数 d 单线标称直径 mm
K1 m、K2 m—两种不同材料单线绞合的平均绞入系数
对于钢芯铝绞线的材料重量计算，应该采用组合绞线的计算方法。先计算出每公里各种材料的重量以后，再算出每吨产品各种材料的重量。
W=W1 W2
其中: W—钢芯铝绞线总重 kg/km W1—钢线重量 kg/km W2—铝线重量 kg/km
每吨钢芯铝绞线中钢重量为：W1ˊ=W1/W*1000 （kg/t）
每吨钢芯铝绞线中铝重量为：W2ˊ=W2/W*1000 （kg/t）
注: 对探测电缆、野外电缆用钢、铜混绞线也用此公式）
（3） 复绞线：
重量: W=W股*Z股*K复（kg/km）
其中:Z股—复绞线中股数 W股--绞制股线的重量 kg/km K复--复绞线绞入系数
（4） 束线：
重量：W=π/4*d2 Z*r*K kg/km
其中: d--单线标称直径 mm r—所用材料比重 g/cm3 K—绞入系数 查表7
Z—单线根数
2． 绞入系数K值的理论计算：
∵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—节距比 h—节距 D—导线直径
绞入系数查对表 表7
节距比 M | 绞入系数K | 节距比 M | 绞入系数K | 节距比 M | 绞入系数K | 节距比 M | 绞入系数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、紧压圆形线芯的重量计算：
1． 单芯 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：截面为25—70 mm2 η=0.95 μ=1.05
截面为95—120 mm2 η=0.97 μ=1.035
截面为150— mm2 η=0.96 μ=1.04
F—线芯面积 mm2
r—所用材料比重 g/cm3
K1m—线芯平均绞入系数
K2m—成缆时平均绞入系数
N—成缆线芯根数 μ—延伸系数
四、扇形线芯的结构和重量计算
1.扇形线芯有两芯180°、三芯120°和四芯3*100° 1*60°
线芯高度与相当圆直径的关系
表8
标称 截面 mm2 | 计算截面mm2 | 半圆及扇形线芯 高度h（mm） | 线芯相当圆直径 mm2 | 绝缘后半圆及扇形线芯高度h（mm） | ||||
半圆 2芯 180° | 扇形 3芯、120° | 扇形 3 1芯 100° | 半圆 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—绝缘厚度 毫米
2.扇形线芯重量计算：
绞线 W=F*r*N*η*K1m*K2m （kg/km）
独根扇形线 W= F*r*N* K2m （kg/km）
（符号同紧压圆形线芯）
五、 通讯电缆的结构和重量：
1． 通讯是缆的绞线组及成缆直径的计算 见表9
（1）绞线组直径的计算 见表9
其中: D—绞线直径mm d--单线直径mm
Δ1—绝缘厚度mm Δ2—屏蔽层厚度 mm
（2）电缆外径D
a.纸带绝缘对绞市话电缆外径
D=M*d组 (mm)
其中：d组—对绞组直径 mm
M—外径比(查电线电缆手册、二册768页表12—37)
b.塑料绝缘对绞市话、局用及配线电缆外径
5对以下的电缆芯外径 D=2Md mm
10—100对电缆外芯 D=（4/π*S*K）1/2 mm
其中：S—所有单根绝缘线芯的总截面积 mm2 K—绞缆外径系数
绞线组直径的计算
表9
序号 | 截面示意图 | 线对名称 | 代表符号 | 简图符号 | 绞线直径 计算公式 |
1 | 双线组 | 1*2*d | D=165d （纸绝缘） D=2d（塑料绝缘） | ||
2 | 加强 双线组 | 1*2*d | D=1.65d 2Δ1 D=2d 2Δ | ||
3 | 屏蔽 双线组 | 1*2*d | D=1.65d 2Δ2 D=2d 2Δ2 | ||
4 | 星形 四线组 | 1*4*d | D=2.32d | ||
5 | 加强星形四线组 | 1*4*d | D=2.32d 2Δ1 | ||
6 | 屏蔽星形四线组 | 1*4*d | D=2.32d 2Δ1 2Δ2 | ||
7 | 四线组 | 1*2*2*d | D=2.6d(纸绝缘) D=4d(塑料绝缘) | ||
8 | 双星形 线组 | 1*2*4*d | D=3.9d(纸绝缘) D=4.82d(塑料绝缘) | ||
9 | 六线组 | 1*2*3*d | D=3.55d(纸绝缘) D=4.3d(塑料绝缘) |
2.同轴电缆导电线芯重量计算:
(1) 内导体 W1=π/4*d12*r* Z1*K (kg/km)
(2) 外导体 W2=b*δ*r*Z1*K (kg/km)
(3) 对称四线组、信号线：
W3=π/4*d2*r*Z2*K1*K (kg/km)
其中：d1—内导体标称直径 mm d2—对称线或信号线标称直径 mm
r—所用材料比重 g/cm3 K1—星绞或对绞绞入系数 查表7
K—成缆绞入系数 查表7
Z1、Z2—一根电缆中，同轴对或对称线、信号线单线根数
