5.2 导电材料
导电材料也是电工行业中必不可少的,它是用来传输电力信号的材料,大部分由金属材料构成,其导电性好,有一定的机械强度,不易氧化和腐蚀,并且容易加工和焊接。
5.2.1 电工常用导电材料的种类及特点
电工常用导电材料的种类很多,按照其性能和使用特点可分为裸导线、电磁导线、绝缘导线和电缆等,具体分类如图5-22所示。
① 裸导线是指没有绝缘层的导线,按其形状可分为圆单线、裸绞线、软接线和型线四种类型。
② 电磁线通常用来绕制电动机、变压器、电气设备的绕组或线圈,有时也称为绕组线。常见的电磁线主要有漆包线、绕包线、特种电磁线四种类型。
图5-22 电工常用导电材料的具体分类
③ 绝缘导线是在裸导体外层包有绝缘材料的导线,一般可分为绝缘硬导线和绝缘软导线两种。按照其绝缘层材料的不同又可分为塑料(即聚氯乙烯,一般用字母“V”表示)绝缘导线和橡胶(一般用字母“X”表示)绝缘导线。
④ 电缆的种类很多,按其结构及作用可分为电力电缆、控制电缆、通信电缆、同轴电缆等;按电压等级可分为低压电缆(小于1kV)和高压电缆(1kV、6kV、10kV等)两类。
【提示】
电工用导电材料一般采用纯铜和纯铝作为主要的导电金属材料。纯铜外观呈紫红色,一般也称紫铜,它的密度为8.89g/cm3,具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性;有一定的机械强度,无低温脆性,易于焊接;塑性强,便于承受各种冷、热压力加工,导电用铜通常选用含铜量为99.90%的工业纯铜。纯铝是一种银白色的轻金属,其特点是密度小、导电性和导热性较好、耐酸、易于加工,容易被碱和盐雾腐蚀,铝资源丰富,价格比铜低。导电用铝通常选用含铝为99.50%的工业纯铝。
在各类导线的产品型号中,铜线标识为“T”,硬铜标识为“TV”,软铜标识为“TR”,铝线标识为“L”,硬铝标识为“LV”,软铝标识为“LR”。另外,在一些标识中可将铜的标识“T”省略。若产品型号中没有“T”或“L”的标识,则表示该材料为铜导线。图5-23所示为导线材料标准产品的型号及规格的标识方法,选择导线时可将导线绝缘皮上的参数标识与图中相对照,了解导线的性能参数。
图5-23 导线材料标准产品的型号及规格的标识方法
下面为几种常见导线材料的标准产品型号:BV是铜芯聚氯乙烯绝缘电线;BLV是铝芯聚氯乙烯绝缘电线;BVR是铜芯聚氯乙烯绝缘软电线;BVV是铜芯聚氯乙烯绝缘护套电线;BLVVB是铝芯聚氯乙烯绝缘护套平型电线;RV是铜芯聚氯乙烯绝缘软线;RVV是聚氯乙烯绝缘,聚氯乙烯护套软电缆;RVS是铜芯聚氯乙烯绝缘绞型软线。
5.2.2 电工常用导电材料的选用
1.裸导线
一般裸导线具有良好的导线性能和机械性能,可作为各种电线、电缆的导电芯线或在电动机、变压器等电气设备中作为导电部件使用,此外高压输电铁塔上的架空线远离人群,也使用裸导线输送配电,如图5-24所示。
图5-24 裸导线的应用
裸导线的应用范围很广,规格型号多种多样,各种裸导线的型号、规格、特性及其应用。注意,很多裸导线表面涂有高强度绝缘漆,以抗氧化和绝缘。
表5-9 各种裸导线的型号、规格、特性及其应用
2.电磁导线
(1)漆包线。
漆包线具有漆膜均匀、光滑柔软,且利于线圈的绕制等特点,广泛应用于中小型电动机及微电动机、干式变压器和其他电工产品中,漆包线的典型应用如图5-25所示。
图5-25 漆包线的典型应用
电工常用的漆包线主要有油性漆包线、缩醛漆包线及聚酯漆包线等,具体型号、规格、性能参数及其应用见表5-10。
表5-10 常用漆包线型号、规格、性能参数及其应用
(2)无机绝缘电磁线。
无机绝缘电磁线的特点是耐高温、耐辐射,主要用于高温、辐射等场合。无机绝缘电磁线的种类、型号、特点及其应用见表5-11。
表5-11 无机绝缘电磁线的种类、型号、特点及其应用
(3)绕包线。
绕包线是指用天然丝、玻璃丝、绝缘纸或合成树脂薄膜等紧密绕包在导电线芯上,形成绝缘层,或者直接在漆包线上再绕包一层绝缘层。绕包线通常应用于大、中型电工产品中。绕包线的种类、型号、特点及其应用见表5-12。
表5-12 绕包线的种类、型号、特点及其应用
(4)特种电磁线。
特种电磁线是指具有特殊绝缘结构和性能的一类电磁线,如耐水的多层绝缘结构,耐高温、耐辐射的无机绝缘结构等。特种电磁线适用于在高温、高湿度、高磁场、超低温环境中工作的仪器、仪表等电工产品中作为导电材料。特种电磁线的种类、型号、特点及其应用见表5-13。
表5-13 特种电磁线的种类、型号、特点以其应用
3.绝缘导线
塑料和橡胶绝缘导线广泛应用于交流500 V和直流1000 V电压及以下的各种电器、仪表、动力线路及照明线路中。塑料/橡胶绝缘硬线多作为企业及工厂中固定敷设用电线,线芯多采用铜线或铝线,而作为移动使用的电缆和电源软接线等通常采用多股铜芯的绝缘软线。
(1)塑料绝缘导线。
塑料绝缘导线是电工用导电材料中应用最多的导线之一,目前几乎所有的动力和照明线路都采用塑料绝缘电线。按照其用途及特性不同可分为塑料绝缘硬线、塑料绝缘软线、铜芯塑料绝缘安装导线和塑料绝缘屏蔽导线四种类型。
① 塑料绝缘硬线。
塑料绝缘硬线的线芯数较少,通常不会超过5芯。在其规格型号标识中,首字母通常为“B”。
常见塑料绝缘硬线的规格型号、性能及其应用见表5-14。
表5-14 常见塑料绝缘硬线的规格型号、性能及其应用
② 塑料绝缘软线。
塑料绝缘软线的型号字母开头为“R”,通常其线芯较多,导线本身较柔软,耐弯曲性较强,多用于电源软接线使用。
常见塑料绝缘软线的规格型号、性能及其应用见表5-15。
表5-15 常见塑料绝缘软线的规格型号、性能及应用
③ 铜芯塑料绝缘安装导线。
铜芯塑料绝缘安装导线型号以“AV”系列为主,多应用于交流额定电压为300 V或500 V及以下的电气或仪表、电子设备和自动化装置的安装导线。与塑料绝缘导线相比,“AV”系列铜芯塑料绝缘安装导线多用于电气设备等。“AV”系列铜芯塑料绝缘安装导线的规格型号、性能及其应用见表5-16。
表5-16 “AV”系列铜芯塑料绝缘安装导线的规格型号、性能及其应用
④ 塑料绝缘屏蔽导线。
塑料绝缘屏蔽导线是在绝缘软/硬导线的绝缘层外绕包了一层金属箔或编织金属丝等作为屏蔽层使用。这样做可以减少外界电磁波对绝缘导线内电流的干扰,也可减少导线内电流产生的磁场对外界的影响。
塑料绝缘屏蔽导线由于其屏蔽层的特殊功能,广泛应用于要求防止相互干扰的各种电气、仪表、电信设备、电子仪器及自动化装置等线路中。常见塑料绝缘屏蔽导线规格型号、性能及其应用见表5-17。
表5-17 常见塑料绝缘屏蔽导线的规格型号、性能及其应用
(2)橡胶绝缘导线。
橡胶绝缘导线主要是由天然丁苯橡胶绝缘层和导线线芯构成的。常见的电工用橡胶绝缘导线多为黑色且较粗(成品线径为4.0~39.0mm)。它多用于企业电工、农村电工中的动力线敷设,也可用于照明装置的固定敷设等。常见橡胶绝缘导线的规格型号、性能及其应用见表5-18。
表5-18 常见橡胶绝缘导线的规格型号、性能及其应用
4.电缆
电缆适用于有腐蚀性气体和易燃易爆物的场所。电缆的基本结构主要由三部分组成:一是导电线芯,用于传输电能;二是绝缘层,使线芯与外界隔离,保证电流沿线芯传输;三是保护层,主要起保护密封的作用,使绝缘层不被潮气侵入,不受外界损伤,保持绝缘性能。在某些电缆的保护层中还会加入钢带或钢丝(铝带或铝丝)铠装。图5-26所示为无铠电缆和有铠电缆的结构图。
图5-26 无铠电缆和有铠电缆的结构图
【提示】
如图5-27所示,高层建筑、地铁、电站及重要的公共建筑物的防火问题很重要,这些场所需要采用防火电缆,该电缆可在950~1000℃的火焰中安全使用3h以上。
图5-27 防火电缆的结构图
电缆的种类很多,按其结构及作用可分为电力电缆、控制电缆、通信电缆、同轴电缆等。
(1)电力电缆。
电力电缆不易受外界风、雨、冰雹的影响和人为损伤,供电可靠性高,但其材料和安装成本较高。电力电缆通常按一定电压等级制造出厂,其中1kV电压等级的电力电缆使用最为普遍,3~35kV电压等级的电力电缆常用于大、中型建筑内的主要供电线路。
【重点提示】
电力电缆的导电芯有5种:分别为单芯、二芯、三芯、四芯、五芯。
单芯电缆用于传送单相交流电、直流电及高压电动机引出线;二芯电缆多用于传送单相交流电或直流电;三芯电缆用于三相交流电网,广泛用于35kV以下的电缆线路;四芯电缆用于低压配电线路、中性点接地的TT方式和TN-C方式供电系统;五芯电缆用于低压配电线路、中性点接地的TN-S方式供电系统。
(2)控制电缆。
控制电缆主要用于配电装置中连接电气仪表、继电保护装置和自动控制设备,以传导操作电流或信号。控制电缆属于低压电缆,线芯多且较细,工作电压一般在500 V以下。
(3)通信电缆。
通信电缆按结构可分为对称式通信电缆和同轴式通信电缆。
对称式通信电缆的传输频率较低(一般为几百赫兹),其线对的两根绝缘线结构相同,而且对称于线对的纵向轴线。
同轴式通信电缆的传输频率可达几十兆赫兹,主要用于距离几百千米以上的通信线路,它的线对是同轴的,两根绝缘线分别为内导线和外导线,内导线在外导线的轴心上。
(4)同轴电缆。
同轴电缆又称射频电缆,在电视系统中用于传输电视信号。它由同轴的内外两个导体组成,内导体是单股实心导线,外导体为金属丝网,内外导体之间充有高频绝缘介质,外面包有塑料护套。