常用线缆行业计算公式汇总更新

线缆行业的公式应用很多，但主要都是集中在电力线缆，在消费类领域的于线缆行业的葵花宝典，电线电缆手册上面均介绍的甚少，基于此，我们整理发布如下，供各位线缆行业朋友圈的朋友们参考和交流

01：常用线缆行业计算公式汇总

02：线缆行业公式大全

03：【常用电线公式分享】第十课

04：【常用电线成本核算公式分享】第七课

05：【电线电缆常用材料及用量计算分享】第二课

线缆成本的常用计算公式

人工成本（C1）：

人工成本（元/Km）＝（D×K÷V÷T÷60÷F÷S）×（1＋A）×1000

D：操作员的日薪（元/人日）K：成品中该制程的条数，以LAN Cable为例，芯线制程为8，对绞为4，集合与外被为1;

V：制程中机器的线速（M/min）;

T：一天的工时，以12小时计（hr/日）;

F：制程中机器的操作率（%）

S：每人操作台数（台/人）

A：间接人工成本（%）

 

原料成本（C2）：

原料成本（元/Km）＝U×B×（1＋E）

U：原料单价（元/Kg）B：原料用量（Kg/ Km）

E：制程中原料消耗量（%）

 

水电成本（C3）：

水电成本（元/Km）＝P×T×R×G÷V÷T÷60÷F

P：制程中机器的用电量（Kw）;

T：一天的工时，以12小时计（hr/日）;

R：用电汇率（元/Kw hr）

G：用电比率（%）;

V：制程中机器的线速（M/min）

F：制程中机器的操作率（%）

 

设备仪器折旧成本（C4）：

设备仪器折旧成本（元/Km）＝H÷（Y×12×25）÷（V×24×60×F）

H：设备仪器取得金额（元）

Y：设备仪器折旧年数（年）;

V：制程中机器的线速（M/min）

F：制程中机器的操作率（%）（备注：检验仪器之V与F参照外被押出机）

 

包装成本（C5）：

包装成本（元/Km）＝K÷L×1000

 

铜线长度计算方法：L为长度（单位：M),m为质量（单位：KG)d为单根铜OD(单位：mm),n为绞合的根数  

芯线绝缘材料用量计算方法：

计算公式：M=(D2-d2n)×0.7854×P  

[M為每KM之芯线材料需要的用量(單位:kg)

,D為芯線OD(單位:mm),d为单根导体OD(單位:mm)

n为绞合的导体根数,

P为所用材料的密度(詳情查下表)

外被（护套）材料用量计算方法：

m=[OD2-(OD-2d)2]×0.7854×P

[m外被料质量,d为皮厚(适用于空管及半充实)],一般电线电缆标准会规定外被最小平均厚度（Min Average Thickness）和任意点最小厚度（Min Thickness at Any Point）除此规定外，外被厚度的确定还应考虑实际生产能力。（如：UL 2725规定外被最小平均厚度为9Mil（0.23mm）、任意点最小厚度为7 Mil（0.18mm），但实际生产时一般会超过此标准)   ---  1Mil=1Inch/1000=0.0254mm.

 

押出设备押出量的简单计算方法

Q= 0.9πd[Hm(D-Hm)]*60*N / 106 *ρ(KG/hr) 

[D螺缸內徑, Hm計量部(均化段)溝深mm,N螺桿回轉數rpm，ρ原料比比重(注:實際押出量約為計量值得40%,橡膠粘度較高約為70%)]

 

铝箔重量计算公式：铝箔厚度×1.25×铝箔比重(1.8)×1×铝箔宽度

 

编织重量计算公式：0.7854*d2*8.89*每锭条数*锭数*系数(1.1)

 

缠绕重量计算公式：0.7854* d2*8.89*缠绕条数*系数(1.08)

 

充实押出外被重量计算公式(芯线绞合后直接过粉充实押出)：

KFT/Kg=(D2-d2×N) ×0.7854×W×1.02×1

D:外被外径OD     d:芯线绞合外径或编织完成外径      W:PVC比重

 

管状押出外被重量计算公式(加地线铝箔或加地线铝箔再加编织):

KFT/Kg=(D2-d2×0.9) ×0.7854×W×1.02×1

D:外被外径OD     d:芯线绞合外径或编织完成外径      W:PVC比重

 

绝缘重量计算公式(单芯电子线):

KFT/Kg=(D2-d2×0.85) ×0.7854×W×N×1.02×1

D:绝缘外径OD     d:导体绞合外径   W:PVC比重     N:芯线芯数

 

导体重量计算公式: 

KFT/Kg=D2×0.7854×8.89×1.02×N×1

D:铜线线径        8.89:铜线比重        N：铜线条数

 

最终线材成本：线材成本（元/Km）＝C1＋C2＋C3＋C4＋C5

 

物理特性计算公式

遮蔽率计算方法

[注：所用之長度單位為inch (N每股條數, d每條OD, P目數, C股數 D被編織物之OD)]

编织屏蔽（ Braid Shield ）：

编织屏蔽可消除各个方向上的干扰, 屏蔽效果高,结构稳定, 外观圆整;屏蔽效果与编织率有关;编织率与编织锭数、每锭股数、编织线直径、编织目数及编织内线径有关

 

编织率的计算(θ为编织角):  

Tgθ=[2* π *(D+2d)*P]/(25.4*C)  

F=(N*P*d)/(25.4*Sinθ) 

ρ=(2F-F2)*100%

D---编织内线径    d---编织线直径   P---目数   C---锭数   N---每锭股数

 

编织屏蔽（ Braid Shield ）：

如：编织内线径为1.6mm，编织16/5/0.10，7.99目，求编织率。 

Tgθ=[2 *3.14159*(1.6+2*0.1)*7.99]/(25.4*16)=0.22234547 Sinθ= Tgθ/√ (Tg2θ+1) = 0.2170536，

F= (5*7.99*0.1)/(25.4*0.2170536)=0.724629，

ρ=(2* 0.724629 – 0.7246292)*100% =92.41%  

（目数为1 Inch(25.4mm)内编织菱形的个数）

 

编织率计算方法

缠绕遮蔽率计算方法

 

导体绞合外径

OD=√n × d × 1.155 (n为导体构成的根数,d为导体的OD)

 

捻入率计算方式

[(L:成品展開長度, L0:成品展開前長度)]

 

导体电阻

(P为导体电阻率,銅P=1.724×105Ω/mm)

同心度计算方式

偏心度计算方式

同轴度计算方式

绝缘抗张强度

绝缘延伸率

又名绝缘伸長率: f=[(L-L0)/L0]×100%(L:拉斷後長度,L0為拉斷前長度) 

 

发泡度计算方式

(如:DGDA3485=0.941 DGDA58600=0.946)

 

絞距的理论計算（最大值不能超过以下设计尺寸）

UL絞距計算=絞合外径OD × 20倍

CSA絞距計算=絞合外径OD × 30倍

 

对绞外径

对绞线的等效外径:  D=1.65d或1.71d   (软质用1.65d,硬质用1.71d),sometimes D=1.86d

复对绞线等效外径﹕ D=2.6d  

多对数绞线等效外径﹕ 

对绞节距. 

根据对绞组对数,芯线外径选取. 

 

缠绕屏蔽（Spiral Shield）

缠绕铜线条数的计算：N=[(D+d)* π]/d•以上N为屏蔽率为100%时的铜线条数。

屏蔽率ρ=(实际缠绕铜线条数)/N*100%   

如：缠绕内线径为2.0mm，缠绕63/0.10，求屏蔽率。 

N=[(2.0+0.1)* 3.14159]/0.1  =65  ρ=(63/65)*100%=97%       

D---缠绕内线径        d---缠绕线直径

 

绞入系数: 

芯线绞合的绞入系数为1+(圆周率X绞合外径/绞合节距)的二次方. 

 D----绞合外径. 

 H----绞合节距.      

在绞线过程中,对于多芯并芯线分层的情况,虽然为束绞,各层芯线绞入系数并不相同.为了保守起见,增大安全系数,并且减化计算,所以在上述绞入系数的计算中D采用芯线绞合的绞合外径(理论上,各层的绞合系数应为节圆直径代入上式计算).

建议计算方式举例：

 

高频特性计算公式

发泡水中電容計算公式 

同轴版本

 

復合差分对线材

[ε为介电系数,D为芯线OD,d为编织导体OD, k为导体系数,d为导体OD(多股为绞合外径)] 

 

復合差分对线材阻抗计算方式

[ε为介电系数,D为芯线OD,d为编织导体OD, k为导体系数,d为导体OD(多股为绞合外径)] 电压降：计算公式/（输出电流*导体电阻）*线材长度+接触电阻；电压降又称为电压或电位差，表示为U，单位伏特（V），是描述电场力移动电荷做功本领的物理量.具体参照：第20课【聊聊数据线的压降，电阻和电流】电阻【Resistance】單位是Ohm

17.5÷截面积（平方毫米）=每千米电阻值（Ω）

导体电阻 — 导体之电阻与其长度成正比与其截面积成反比

导电率—以20℃时长度为1m、截面积为1mm2之标准软铜线之电阻1/58ohm(0.017241 ohm)为基准，称为100%导电率，电阻愈大，则导电率愈低，两者成反比例.电压与电流是同相的(in-phase).

这里需特别指出：上面的计算公式只适用于确定导体规格标准时截面积的计算，不能用于其它面积计算!

举例：请计算导体7/36AWG = 7/0.127mm(36AWG Solid = 0.127 mm)是属于什么规格的.

解：n = 7, d = 0.127*39.37mil, 则S = 0.7854*n*d2 =7*(0.127*39.37)2 = 174.9993cmil对照表UL758导体规格标准可知，它属于28AWG的导体UL 758导体标准里有用mil(密尔)和 cmil(圆密尔)作单位，所以先要懂得它们和国际单位（公制单位）的换算。mil(密尔)是长度单位，cmil(圆密尔)是面积单位。1inch = 25.4mm= 1000 mil；1mm =39.37mil；1inch2 = 106 cmil；1mm2 = 39.372 cmil = 1550 cmil

 

电流：单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流电流的国际单位：安培，简称“安”，符号 “A”

欧姆定律：电流 = 电压 除以 电阻 I = U/R

如果电压不变的情况下 : 电流的大小决定于电阻，电阻越大，电流越小，电阻越小电流越大.

再直接一点说就是 ：电阻也就是线的粗细【导体的AWG数大小】，电线越粗【导体的AWG数越小】电流越大，电线越细【导体的AWG数越大】，电流越大.

因为：线越粗，电流流的越快，阻力越小， 就像水管一个样，水管越细，水流越小 水管越粗，水流的越大，以上通俗的道理.

经验分享：

一般USB线材信号线按照2.0的测试标准设计为28AWG传输为主流，如果测试衰减，最长大约可以通过4米.

讯号线部分选择，如果考虑直流压降在协会要求的125mV条件，28AWG电源线使用长度建议在1米范围，26AWG电源线建议使用长度不超过1.7米，24AWG电源线建议使用长度不超过2.7米，22AWG电源线建议使用长度不超过4.3米，20AWG电源线建议使用长度不超过5米.按照USB2.0标准测试规格参考.

协会推荐以上5种规格导体电源截面积(28,26,24,22,20AWG)

反射系数:具体参照：阻抗和反射简述；反射系数描述了反射回源端的那部分电压与入射电压的比值.反射的信号量由瞬态阻抗的变化量决定.变化量越大,反射信号量就越大.只要信号遇到瞬态阻抗突变,反射就会发生.这可能是在线末端、或者是互连线拓补结构发生改变的任何地方、比如拐角、过孔、T形结构、接插件和封装处等。反射的作用：吸收入射信号与传输信号之间不匹配的电压和电流,从而使整个系统稳定（交界处的电压和电流连续）.即满足

如果RL 数值越趋近于0 时，表示讯号反射的情况越严重，反之，RL 数值越负(越小)时，表示讯号反射的情况越少；回路损失是指信号在传输线上传输时,其反射回来的信号量的大小.反射越小，RL值越大。完全匹配时为“-∞”，Open / Short 则为“0 ”

串音（Xtalk，Cross talk）串音主要分为二大类

具体参照：高频参数基础篇03-串音参数

电压驻波比为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写；具体参照：第24课【电压驻波比】是指反射波比入射波叠加结果在线缆上形成驻波，造成射线各点的电压和电流的振幅不同，以Z/2的週期变化，我们定义相邻的波峰点与波谷点的电压振幅之比，称之为电压驻波比“VSWR”，一般我们用NA来量测，驻波比就是一个数值，用来表示天线和电波发射台是否匹配，如果 SWR 的值等于 1， 则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。如果 SWR 值大于 1， 则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温。被反射的电波在发射台输出口也可产生相当高的电压，有可能损坏发射台.

特性阻抗是由d, D,Σr 所決定b. 特性阻抗和長度無關,如果測試的頻率大于1MHz,特性阻抗與頻率幾乎無關.c. 僅減小d, 特性阻抗增加d. 僅減小D, 特性阻抗減小e. 僅減小Σr ,特性阻抗增加.d=中心導體的直徑(m) D=外部導體或覆被的內徑(m)Σr =絕緣材質的介電系數；具体参照：什么是电缆的特性阻抗？

 

 

其它类计算公式

模具的选配公式

挤管式:

挤管式內模内徑D1=d+E1

外模内徑D2=D1+2f+2R+E2

式中:D1---內模直徑(mm)

D2---外模直徑(mm)

d----半成品生产前外徑(mm)

f----內模嘴壁厚(mm)

R----工艺规定产品塑料厚度(mm)

E1---內模的放大值(mm)

E2---外模的放大值(mm)   说明:放大值E1或E2

(a).绝缘线芯E1=0.5—3mm  模套放大值E2=1—3mm

(b).生产外被电缆E1=2-6(編織線)  2—4(非編織線)mm    E2=2—5mm

挤压式:

內模内徑单线D1=d+E1(0.05—0.1)mm

绞线D1=d+E1(0.4—1.2)mm

外模内徑单线D2=d+2R+(0.05—0.2)mm

绞线D2=d+2R+(0.2—0.5)mm

线芯或缆芯外徑不均时,放大值取上限,在保证质量及工艺要求的前提下,要提高产量,一般外模放大值取上限.

 

线材制程一般损耗率%参考值： 

束绞 0.20%﹔

绝缘0.50%﹔

集合0.20%﹔

立式包带0.10%﹔

编织0.10%﹔

外被2.20%﹔

实验室类计算公式

 

 

审核编辑 ：李倩