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—內層材料的比重 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,然后相加而得,或使用求積儀測得。但在計算重量時可用標稱截面計算。
(1) 銅電車線
W=F*8.89 （kg/km) F—標稱截面 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） 復絞線外徑計算：
D=M*d 其中：M—外徑比 d—單絲外徑 mm
復絞線外徑比 表5
復絞線結構 （股數/單線根數/單線直徑） | 外徑比 M | 復絞線結構 （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為束線后外徑調整系數,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 | |
***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—單線標稱直徑 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—單線標稱直徑 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標稱直徑 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 單線標稱直徑 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。先計算出每公里各種材料的重量以后，再算出每噸產品各種材料的重量。
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） 復絞線：
重量: W=W股*Z股*K復（kg/km）
其中:Z股—復絞線中股數 W股--絞制股線的重量 kg/km K復--復絞線絞入系數
（4） 束線：
重量：W=π/4*d2 Z*r*K kg/km
其中: d--單線標稱直徑 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
標稱 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 | 絕緣后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）
（符號同緊壓圓形線芯）
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
序號 | 截面示意圖 | 線對名稱 | 代表符號 | 簡圖符號 | 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) 內導體 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、信號線：
W3=π/4*d2*r*Z2*K1*K (kg/km)
其中：d1—內導體標稱直徑 mm d2—對稱線或信號線標稱直徑 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、信號線單線根數
