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【线缆】常用计算公式大全，值得收藏！

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

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