铜导体种类 铜丝性能区分 铜丝重要高频参数介绍

 

铜导体种类概述

铜导体由单条铜线或多条铜线组成，分别叙述如下：

硬铜线：经伸线冷加工而成，具有较高的抗张强度，适用于架空输电线、配电线及建筑线之导体.

软铜线：硬铜线加热去除冷却加工所产生之残余应力而成，富柔软性及弯曲性，并具有较高之导电率，用以制造通信及电力线缆之导体、电气机械及各种家用电器之导线.

半硬铜线：抗张强度介于硬铜线与软铜线之间，用于架空线之绑线及收音机之配线.

镀锡铜线：铜线表面镀锡以增加焊接性及保护铜导体于PVC或橡胶绝缘押出时不受侵蚀，并防止橡胶绝缘之老化.

平角铜线：断面为正方形或长方形之铜线，为制造大型变压器或大型马达等感应线圈之材料.

无氧铜线：含氧量0.001%以下、纯度特高之铜线，铜之含量在99.99%以上，不会受氧脆化，用以制真空管内之导线、半导体零件导线及极细线等.

漆包线：铜线软化后，表面涂以绝缘漆，经加热烤干而成，一般分为天然树脂及合成树脂漆包线.

铜箔丝：以扁平且极薄之铜丝卷绕于纤维丝上的导体。

先绞后镀线：将未镀之铜线绞合后，再加以镀铝.

铜包钢：一般用于同轴线作信号的传输(如电视机与VCD的连接、户外电视天线、闭路电视等﹔较硬线具有更高的抗张强度，在高山地带，跨越河流等须长距离时作为架空线用，依其铜厚度，一般分导电率21%、30%、40%等。

合金铜：由铜和其它导体金属组成，如铜镍合金等，用于特殊用途线。

目前常用的导体主要有如下几种：

镀锡铜线，英文缩写为TC﹔

裸铜线，英文缩写为BC﹔

镀银铜线，英文缩写为SC﹔

镀银铜包钢，英文缩写为SCCS

铜包钢，英文缩写为CP.

铜丝性能区分概述

按电阻率（长为1m，截面积为1mm2的材料电阻值大小）划分，一般情况下我们将材料分为三类：

导  体：电阻率在102Ω·mm2/m以下

半导体：电阻率为103~108Ω·mm2/m﹔

绝缘体：电阻率为108Ω·mm2/m以上。 

目前常用的金属导体有金、银、铜等(如下表)，考虑到导体的价格和导电性能，最常用的为铜导体。导电系数以铜为标准(100%)，各导体比较如下表：

由上表可知，铜的导电率较佳，适用性能广，成本较低，还可在其表面镀锡，利于焊接，并有抗氧化作用(指与空气中氧气结合氧化.

铜丝各种性能介绍

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。

耐弯折性—单线之一端固定，另一端加上重量使垂直向下，然后来回180地弯折，直至线断为止，弯折次数愈多，表示耐弯折性愈强。

拉断力—抗张试验时，施于试样而使其断裂之最大负荷重量或力。

抗张强度—抗张试验时，使得试样断裂，单位面积承受的拉断力。

伸长率 — 于规定之标准距离，试样经伸长至断裂后所增加之长度与原来长度之比率。

导体在温度不同时会有不同的阻抗，一般常以20℃或25℃时为标准，温度愈高，阻抗会愈大.

铜丝重要高频参数介绍

高频电流流过导体时，电流会趋向于导体表面分布，越接近导体表面电流密度越大。这种现象就是趋肤效应。频率越高，电流就越集中在导体表面，可以想象，当频率足够高时，电流几乎只分布在导体表面上薄薄的一层，导体内部几乎没有电流

对于像铜这样的良导体，电导率极高，所以随着频率升高，很快就表现出明显的趋肤效应，一般6MHz多一点趋肤深度近似1mil，大概在55MHz左右的时候趋肤深度约0.35mil，1GHz时约0.1mil，趋肤效应必然对高速信号产生很大影响。铜的表面并不像看起来那么光滑，趋肤效应导致信号损耗增加。

 

铜线的AWG是个啥？

AWG（American wire gauge）美国线规，是一种区分导线直径的标准，又被称为 Brown & Sharpe线规。这种标准化线规系统于1857年起在美国开始使用。另外AWG还是阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating)的缩写。 

美国区分导线直径的标准，又称B&S线程（即Brown & Sharps线程）铜线直径通常以AWG（美国导线规格）作为单位进行测量。AWG前面的数值（如24AWG、26AWG）表示导线形成最后直径前所要经过的孔的数量，数值越大，导线经过的孔就越多，导线的直径也就越小。粗导线具有更好的物理强度和更低的电阻，但是导线越粗，制作电缆需要的铜就越多，这会导致电缆更沉、更难以安装、价格也更贵，电缆设计的挑战在于使用尽可能小直径的导线（减小成本和安装复杂性），而同时保证在必要电压和频率之下实现导线的最大容量，在我们线缆行业，在UL758的规范里面就专门有对导体的规格标准的详述，它的标准为上面说的AWG，就是American Wire Guage,也就是各线缆企业所参照的标准，它把导体分为单铜（单条铜导体）和绞铜（多条铜导体绞合成的铜导体），单铜根据直径大小划分规格﹔绞铜根据截面积大小划分规格，如下表所示：

平方是个啥？

国内的国标在描述导体截面积的时候，一般都是用多少平方来表示。这个平方大家可千万别误认为是平方米哦？实际上是平方毫米mm² ，几平方是国家标准规定的的一个标称值，几平方是用户根据电子线束的负荷来选择电线电缆。电线平方数是装修水电施工中的一个口头用语，常说的几平方电线是没加单位，即平方毫米。电线的平方实际上标的是电线的横截面积，即电线圆形横截面的面积，单位为平方毫米。一般来说，经验载电量是当电网电压是220V时候，每平方电线的经验载电量是一千瓦左右。铜线每个平方可以载电1-1.5千瓦，铝线每个平方可载电0.6-1千瓦。因此功率为1千瓦的电器只需用一平方的铜线就足够了。　具体到电流，短距送电时一般铜线每平方可载3A到5A的电流。散热条件好取5A/平方毫米，不好取3A/平方毫米。　　

换算方法：知道电子线束的平方，计算电线的半径用求圆形面积的公式计算：电线平方数（平方毫米）＝圆周率（3.14）×电线半径（毫米）的平方

知道电子线束的平方，计算线直径也是这样，如：2.5平方电线的线直径是：2.5÷3.14=0.8，再开方得出0.9毫米，因此2.5方线的线直径是：2×0.9毫米＝1.8毫米;知道电子线束的直径，计算电线的平方也用求圆形面积的公式来计算：电线的平方＝圆周率（3.14）×线直径的平方／4电缆大小也用平方标称，多股线就是每根导线截面积之和；那么AWG和平方都是代表导体的截面积，那么1AWG和1平方（mm²）是不是代表一样的截面积大小呢？正确答案请看下表： 公式==3.14*（单根直径/2）*（单根直径/2）*总根数.

 

常用平方和AWG转换值参考表单

现在大家都知道啦如何换算AWG数和平方进行对应啦，通常我们都知道综合考虑来说，铜有着绝佳的电传导能力，因此被广泛应用在电力领域，但是铜毕竟不是超导体，其本身也存在着一定的阻抗，电流的通过同样会造成发热，因此线材的最大载流量（CurrentCarryingCapacity）或者说耐电流能力的定义就是导体或者绝缘体在融化前，其所能负载的最大电流。对于单芯裸铜线来说，由于其熔点较高达到1083.4℃，因此其可以承担的电流可以说是很高的，但是对于线材的绝缘层来说这个温度就太高了，铜的熔点尚未到达绝缘层就已经全部熔化，因此导致线路之间的短路了。

因此对于PC电源的线材来说，其可以承受的最大电流，就是绝缘层融化前的最大电流。而不同材质的绝缘层适用温度则各有不同，按照规范是需要在线材上进行标识的，根据UL1581或者UL758，国标CCC等都会要求标准该线材的最大适用温度在线材的表面，印字上去。

以通用的18AWG线材为例，在其绝缘层最大适用温度为80℃的时候，线材的电流的承载能力为15A。如果这条线材用在PCI-E接口的供电上，从我们早前科普的供电接口信息可以了解到，PCI-E供电接口理论上单端子可以承担8A的电流，此时使用18AWG的线材是完全可以满足需求的。

不过对于带有2个6+2pinPCI-E供电接口的线材来说，由于接口是并联关系，因此前端线材需要承担的最大电流理论上是16A，此时这条线材已经满足不了要求，需要换用16AWG的线材或者使用绝缘层适用温度为105℃的18AWG线材，后者的最大承受电流是18，所以选择导体的规格非常重要，不管是国标的CCC平方还是美规的AWG，最终其实都是期载流量或者叫导体电阻的值来选择匹配商用！目前UL对于AWG规格的抽验基本也是要求电阻来做最终的判断！

审核编辑：刘清