理论教育 家装电工技能选择电线与电缆

家装电工技能选择电线与电缆

时间:2023-10-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:在室内布线中,选择的电线、电缆一律选择绝缘导线。接下来将介绍家装电工常见的电线、电缆的种类、性能及其配线的基本要求。双绞线采用互相缠绕的目的是为了利用铜线中电流产生的电磁场的互相作用,抵消邻近线路的干扰,并减少来自外界的干扰。射频信号在同轴电缆中传输时的损耗与同轴电缆的结构尺寸、介电常数、工作频率有关。温度系数表示一年四季温度变化对同轴电缆损耗的影响。

家装电工技能选择电线与电缆

在家庭用电中,室内供电是为各种电器提供电能的最基础的供电部分,因此,室内供电的优劣直接影响家庭用电的质量及各种电器的性能,而室内导线的好坏则直接影响室内供电,所以根据不同的需要选择不同的室内电线电缆是家装电工首要掌握的知识。在室内布线中,选择的电线、电缆一律选择绝缘导线。接下来将介绍家装电工常见的电线、电缆的种类、性能及其配线的基本要求。

1.室内电线、电缆的种类与用途

(1)室内电线的种类及其性能

室内电线按照其绝缘层材料的不同可分为塑料聚氯乙烯,一般用字母“V”表示)绝缘导线和橡皮(一般用字母“X”表示)绝缘导线两种。

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,现在大多数室内敷设的导线采用的是塑料绝缘导线。按照其用途及特性不同可分为塑料绝缘硬线和塑料绝缘软线两种类型。

①塑料绝缘硬线的线芯数较少,通常不超过5芯,在对其规格型号进行标注时,首字母通常为“B”字。图4-1所示为常见塑料绝缘硬线的结构。

常见塑料绝缘硬线的规格型号、性能参数及应用见表4-1所列。

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图4-1 常用塑料绝缘硬线的结构

a)单芯塑料绝缘线的结构 b)单芯塑料绝缘护套导线的结构 c)两芯塑料绝缘护套导线的结构

表4-1 常见塑料绝缘硬线的规格型号、性能参数及应用

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(续)

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②塑料绝缘软线的型号多是以“R”字母开头的导线,通常其线芯较多,导线本身较柔软,耐弯曲性较强,多作为电源软接线使用。如图4-2所示为常见塑料绝缘软线的结构图

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图4-2 常见塑料绝缘软线的结构图

a)单芯塑料绝缘软线的结构 b)两芯塑料绝缘平行软线的结构 c)两芯塑料绝缘绞形软线的结构 d)两芯塑料绝缘护套平行软线的结构 e)三芯塑料绝缘护套圆形软线的结构 f)四芯塑料绝缘护套圆形软线的结构

常见塑料绝缘软线的规格型号、性能参数及其应用见表4-2所列。

表4-2 常见塑料绝缘软线的规格型号、性能参数及其应用

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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、较粗(成品线径为4.0~39mm)的导线,在家装电工中常用于照明设备的固定敷设,移动电气设备的连接等。

常见橡胶绝缘导线的规格型号、性能参数及其应用见表4-3所列。

表4-3 常见橡胶绝缘导线的规格型号、性能参数及其应用

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(2)网线、电话线、有线电视线的性能

在家装电工中,除了掌握用于照明、电器等220V交流供电的电线外,还得了解如网线、电话线以及有线电视线等弱电安装线路的性能,下面介绍各自的特点。

1)网线

网络线缆(Network Cable)是从一个网络设备连接到另外一个网络设备,用来传递信息的介质,是网络的基本构件。常见的网络线缆有光纤、同轴电缆和双绞线。其中双绞线是家装电工中应用的网络线缆。

双绞线(Twisted Pair)分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)和非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)两种。这两种双绞线的结构如图4-3所示,由图中可以看出屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线多了一层金属网,称为屏蔽层。在屏蔽层外面是绝缘外皮,屏蔽层可以有效地隔离外界电磁信号的干扰。

目前家装电工中使用频率最高的网线是非屏蔽双绞线(UTP)。这种网线在塑料绝缘外皮里面包裹着八根信号线,它们每两根为一对相互缠绕,形成总共四个线对。双绞线采用互相缠绕的目的是为了利用铜线中电流产生的电磁场的互相作用,抵消邻近线路的干扰,并减少来自外界的干扰。在双绞线内,不同线对的扭绞长度不同,一般扭绞越密,其抗干扰能力就越强,成本也越高。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点:

①无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间;

②重量轻,易弯曲,易安装;

③将串扰减至最小或加以消除;

④具有阻燃性;

⑤具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。

如果家装电工中使用屏蔽双绞线时,一定要将屏蔽双绞线的屏蔽层正确接地。其目的是把噪声减小到最小,提高信噪比,使双绞线具有抗干扰、防辐射的能力。

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图4-3 双绞线的结构

a)非屏蔽双绞线 b)屏蔽双绞线

2)电话线

电话线是家庭中不可缺少的线路。在一般要求的家装电工中,电话线采用的是2芯电话线缆,随着信息交流技术的不断发展,例如面向未来的智能家居网通过固定电话的电话线来发送指令信号等,就必须要考虑使用4芯电话线缆。图4-4所示为常见2线芯缆和4线芯缆实物外形。

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图4-4 常见2线芯缆和4线芯缆

a)2线芯缆 b)4线芯缆

3)有线电视线

有线电视线又称为馈线,与网线、电话线同样是家庭中不可缺少的弱电安装线路。有线电视线大多采用同轴电缆,如图4-5所示。同轴电缆由同轴结构的内外导体构成,具体分为内导体、绝缘介质、外导体和护套(保护层)4部分,绝缘介质使内、外导体绝缘且保持轴心重合。

内导体(又称线芯)可以用铜线、铜包铝线、铜包钢线制成。外导体(又称屏蔽层)一般由铜丝编织而成,或镀锡铜丝编织网内加一层铝箔而成,也有用金属管(铝管)或用波状铜管制成的。外导体与内导体之间是绝缘介质,其介质的电特性在很大程度上决定着同轴电缆的传输和损耗特性,经常使用的绝缘介质有干燥空气、聚乙烯(PEV)、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)和氟与塑料材料的混合物,其结构形式有竹节、纵孔(藕式)、高发泡等。外导体外层有一层护套,常用聚乙烯或乙烯基类材料制成,由于填充物的不同分成黑色和白色。

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图4-5 同轴电缆结构图

由于在馈线中,既要传输高频信号,又要传输低频信号,还有高频直流供电,因此应该选购优质低损耗的同轴电缆,才能确保信号的畅通无阻。

同轴电缆的主要技术指标如下:

特性阻抗。同轴电缆的特性阻抗与外导体直径、内导体直径和绝缘介质的相对介电常数有关。

②衰减常数。射频信号在同轴电缆中传输时的损耗与同轴电缆的结构尺寸、介电常数、工作频率有关。

③温度系数。温度系数表示一年四季温度变化对同轴电缆损耗的影响。温度增加,电缆损耗增加;温度降低,电缆损耗减小。

④回路电阻。回路电阻(也称环路电阻)是指单位长度(如km)内导体与外导体形成的回路的电阻值(通常用Ω表示)。

⑤屏蔽特性。屏蔽特性用屏蔽衰减(dB)表示,dB越大表明电缆的屏蔽性能越好。电缆的屏蔽特性好,不但可防止周围环境中的电磁干扰影响本网络,也可防止电缆的传输信号泄漏而干扰其他设备。

⑥最小弯曲半径。在安装时特别要注意指标,如果电缆向外弯曲程度太大或被夹扁,特性阻抗就不均匀,将会使该处的驻波比增大,产生反射。因此电缆弯曲时,一定要按照产品给定的最小弯曲半径,对于未标明最小弯曲半径的电缆,其半径一般应为电缆直径的6~10倍。

⑦线缆老化。随着时间的推移,安装在室内的电缆会出现老化,各项性能指标都要发生变化,其中电缆衰减特性改变很大。因此,选购有线电视线时,要考虑线缆的使用寿命。

2.室内配电的基本要求

室内线路主要用于为室内电器进行供电与提供相关信号。为了保证传输电能的安全可靠以及相关信号的正常,应使线路布局合理、安装牢固、整齐美观。如下列出了室内配线的基本要求:

1)配线时,导线绝缘应符合线路安装环境和敷设条件的要求,而且要求导线额定电压大于线路的工作电压。

2)强电和弱电要分开进行敷设,避免强电影响弱电信号,造成弱电信号传输的不正常。其中强电导线与墙体边缘、墙体构架以及弱电导线的最小距离见表4-4所列。(www.daowen.com)

表4-4 强电导线与墙体边缘、墙体构架以及弱电导线的最小距离

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3)在不同的供电系统中,禁止使用大地作中性线。

4)进行线路的敷设时,敷设的导线应尽量减少接头。管道配线和槽板配线无论在什么情况下都不允许有接头,必要时可采用接线盒。在导线的接头处、分支处都不应受到机械应力,特别是拉力的作用。

5)线路进行敷设时,要保持水平和垂直,导线敷设时对地距离见表4-5所列。暗敷时要使用线管进行线路的敷设,禁止直接将导线埋设在墙体内。

表4-5 导线敷设对地距离

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6)导线穿越墙体时,应加穿墙套管保护(瓷管、塑料管、钢管)。套管两端伸出墙体的长度不应小于10mm,并保持一定的倾斜度,导线沿墙敷设时,与墙体距离应大于10mm,以防止导线直接接触墙体而受潮。

7)在跨越建筑物的伸缩缝或沉降缝的地方,导线应留有伸缩余量,敷设线管时,应装补偿装置。

8)为确保安全,导线相互交叉时,应在每根导线上加绝缘套管,并将套管在导线上固定。注意电气管线和配电设备与各种管道间最小允许距离。

3.室内导线与电缆的选择

室内导线的选择是根据不同电路功率的不同、允许压降的不同,以及导线自身允许的机械强度的不同,来计算室内导线的型号、规格,以保证需要。

(1)选择导线的方法

导线截面积选择过大时,将增加铜的使用量,以致增加电路敷设的费用;如果导线的截面积过小,电线中电压的损失会变大,并且导线的接头会过热而熔断,影响家庭电器的使用。因此,要合理选择导线的截面积。

家装电工中选择导线的截面积,应根据导线的允许载流量、导线最大的机械强度、线路允许电压损失和经济实用等进行选择,下面介绍各种选择不同截面积的导线的方法。

1)按导线允许的载流量选择导线。导线具有电阻,当通过电流时,导线会发热,温度随之升高。一般导线允许的工作温度为+65℃。当温度超过允许温度时,导线绝缘层将加速老化。因此,必须按照导线允许最高温度计算允许通过的最大电流,以此来选择相应的导线截面积。

在家装电工中,常用的导线为铜线芯。其截面积不同的导线,其允许长期工作的电流如表4-6所列。

表4-6 截面积不同、材料不同的导线在不同温度下允许的最大载流量(A)

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导线的截面积确定之后,要选择相对应的线管进行敷设,不同管径的线管穿入导线的数量、截面积也是不同的,其参数值如表4-7所列。

表4-7 数量、截面积不同导线选择线管的管径

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2)按导线允许的机械强度选择导线。家装电工在导线敷设时或敷设完成后,导线会因为自身重量及外力的作用,造成导线发生断线的故障。其中,发生断线的原因还与敷设方式及支持点相关。

当负载很小时,如果按导线的载流量选择导线的截面积,其导线会因为选择截面积太小而不能满足导线的机械强度,容易发生断线故障。因此,导线的负载小时,可根据导线的机械强度选择导线的截面积。

根据导线截面积选择室内配线线芯的最小允许截面积如表4-8所列。

表4-8 室内配线线芯的最小允许截面积

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3)按允许的电压降选择导线。根据导线载流量选择的导线,还需要按照用电设备允许的压降来进行导线的选择。一般用电设备允许的压降值如表4-9所列。

表4-9 用电设备允许的压降值

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在计算室内用电设备的电压降时,首先判断引入的电压值是否为额定值,如果为额定值,则根据上表中的数值进行计算;如果引入的电压值低于额定值,则允许电压降做相应的减少。

单相220V两线制

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式中 ΔU——电压损失占额定电压的百分数;

P——用电设备的功率,单位是W;

L——导线的长度,单位是m;

γ——导线的电导率,单位是m/(mm2·Ω),其中铜的电导率为54m/(mm2·Ω);

S——导线的截面积,单位是mm2

U——线路的额定电压值为220V。

三相三线制380V/220V和各相负载均匀的四线制与单相220V两线制计算公式一样,只是U表示线路的额定电压值为380V。

在家装电工中,室内用电电线的长度约为40~50m,一般选择导线截面积时,只考虑导线的机械强度和导线允许的最大载流量即可。

(2)室内支路导线的选择方案

我们在第3章中介绍了二室一厅的配电方案,将室内电路分为照明支路、插座支路、厨房支路、卫生间支路、空调器支路、柜式空调器支路6个部分,下面介绍各个支路中导线及其线管的选择方案。

1)照明支路。照明支路由于是为室内所有照明灯提供电能的支路,其用电设备主要是各种灯具,其总功率比较小,通过的电流约为4A左右,根据导线载流量进行计算,选择截面积为0.75mm2的导线即可满足需要。此时还需要考虑导线的机械强度,因此,最小应选择截面积为1.0mm2的导线。这里建议最好使用截面积稍大点的导线,通常采用截面积为1.5mm2的导线。

2)插座支路。插座支路主要是为日常生活中使用频率比较高的家用电器供电的,其中包括电视机、组合音响、电脑、电风扇、吸尘器以及各种数码产品的充电器等,这些用电设备功率较大,通过的电流约为16A左右,线管中需要穿入三线制220V导线,考虑以后还需要增加大功率的家用设备,通常这里采用截面积为2.5~4.0mm2的导线。

3)厨房支路。随着人们生活水平的不断提高,厨房中的家用电器也发生了日新月异的变化,因此厨房支路跟以前比有了很大的变化。其中,增加了如电冰箱、抽油烟机微波炉、电饭煲、电磁炉等小功率家用电器和大功率电器。从第3章中叙述可知,厨房支路中的所有家用电器额定电流为18A左右,因此这里导线的选择相应的有了变化。

厨房支路中由于有大功率电器,这里应选用截面积为2.5mm2或3.0mm2的导线,甚至截面积为4.0mm的导线,以保证厨房支路的正常工作。通常采用截面积为4.0mm2的导线。

4)卫生间支路。卫生间支路中的电器包括洗衣机等小功率用电设备,还增加了热水器浴霸等大功率用电设备,由第3章叙述可知卫生间支路中的所有家用电器额定电流也为16A左右。同厨房支路中相同,这里要求考虑大功率用电设备的正常使用,因此,应选用截面积为2.5mm2或3.0mm2的导线,甚至选截面积为4.0mm的导线,以保证卫生间支路的正常工作。

5)空调器支路。空调器支路是专门给空调器进行供电的支路,由于空调器工作使用的电流量比较大,其中主、次卧室空调器支路使用的额定电流为10A左右,而柜式空调器支路使用的额定电流为16A左右。由于空调器支路属于大功率的用电支路,因此同样考虑使用截面积为2.5mm2、3.0mm2或4.0mm2的导线,以保证空调器正常工作。通常空调器支路采用截面积为4.0mm2的导线。

(3)干路导线的选择方案

干路导线是从物业输送到配电盘总闸之间的导线。此段导线中的理论最大电流是各个支路电流的总和,由上面分析可知其电流值约为80A左右。由于室内所有的用电设备不可能全部开启,一般选用通过60A电流值、截面积约为10mm2的导线即可。

4.室内电缆的选择方案

室内电缆的选择主要是指家装电工中弱电导线的选择,主要包括网线、电话线和有线电视线的选择,下面介绍这几种弱电导线的选择方法。

(1)网线的选择方案

在家装电工中,常见的网线为双绞线,其中无特殊要求的情况下,大多采用非屏蔽线,其具有价格便宜、易于布线等优点。

非屏蔽线通常分为:三类、四类、五类、超五类、六类、七类双绞线等类型。其中三类、四类线目前在市场上几乎没有了,在一般家装电工中常见的是五类、超五类或者六类非屏蔽双绞线。

(2)电话线的选择方案

电话线选择的通常是在2线芯和4线芯两者中进行选择,如果要安装可视电话等智能电话则需要安装4芯的电话线,以满足正常的工作需要,无特殊要求则选择安装2芯电话线即可。

(3)有线电视线的选择方案

家装电工中常用的导线通常为同轴电缆,其中同轴电缆按绝缘介质不同可分为四种:实心同轴电缆、藕芯同轴电缆、物理发泡同轴电缆和竹节电缆。其中实心同轴电缆和藕芯同轴电缆市场已不多见,竹节电缆价格偏高,一般在家装电工中也不常见,现在家装电工中常见的同轴电缆为物理发泡同轴电缆,具有传输损耗小,不易老化和受潮的优点。

5.线管的选择方案

室内导线选择完成后,需要选择穿导线的线管,保证导线的截面积不超过线管的截面积40%,保证线路的正常散热。

干线导线的截面积已经选择了10mm2的导线,由表4-6所列可知,应选择线管管径为25mm的线管。

在6个支路中,采用的导线的截面积最大为4mm2的导线,为了保持敷设的统一和购买的方便,按线管中需要穿入3根导线计算,由表4-6所列可知,统一选择线管管径为19mm的线管。

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