2.3 绝缘导线
导线的种类很多,通常可分为两大类:裸导线和绝缘导线。裸导线是不带绝缘层的导线,一般用于电能的传输,由于其无绝缘层,故需要架设在位置高的地方,出于安全考虑,室内配电线路主要采用绝缘导线,很少采用裸导线;绝缘导线是在金属导线(如铜、铝)外面加上绝缘层的导线。
2.3.1 绝缘导线的分类
绝缘导线主要分为漆包线、普通绝缘导线和护套绝缘导线。
1. 漆包线
漆包线是在铜线的外面涂上绝缘漆的导线,绝缘漆就是它的绝缘层。由于很多绝缘漆的颜色与铜相似,因此很容易将漆包线当成裸铜线。漆包线如图2-20所示。
图2-20 漆包线
电动机、变压器、继电器、接触器和电工仪表等设备中的线圈通常由漆包线绕制而成。漆包线的线径和横截面积由铜导线决定,线径越粗、横截面积越大。
2. 普通绝缘导线
普通绝缘导线由金属芯线和绝缘层组成:根据绝缘层的不同,可分为塑料绝缘导线和橡胶绝缘导线;根据芯线材料的不同,可分为铜芯绝缘导线和铝芯绝缘导线;根据芯线数量的不同,可分为单股和多股绝缘导线;根据导线形式的不同,可分为绝缘双绞线和绝缘平行线等。常见的绝缘导线如图2-21所示。
3. 护套绝缘导线
护套绝缘导线是在普通绝缘导线的基础上再套一个绝缘护套的导线。护套绝缘导线如图2-22所示。
图2-21 常见的绝缘导线
图2-22 护套绝缘导线
2.3.2 绝缘导线的选用
在选用绝缘导线时,主要考虑导线的安全电流、机械强度和额定电压。
1. 安全电流
在有电流流过导线时导线会发热,电流越大,发出的热量越多。热量可通过绝缘层散发出去,如果散发的热量等于导线发出的热量,则导线的温度不再上升;若因流过导线的电流过大而产生大量的热量,这些热量又不能被绝缘层散发,则导线的温度就会上升,绝缘层就容易老化,甚至因损坏而引起触电或火灾事故。
安全电流是导线温度达到绝缘层最高允许值(规定为65℃)且不再上升时流过导线的电流。安全电流的大小除了与导线的横截面积有关(横截面积越大,导线电阻就越小、产生的热量越少、安全电流越大),还与绝缘层的散热性能有很大的关系:绝缘层的散热性能越好,安全电流就越大。
在选用绝缘导线时,导线的安全电流应大于所接负载的总电流,一般为1.5~2倍。表2-1、表2-2、表2-3分别列出了几类绝缘导线在不同安装情况下的安全电流。
表2-1 塑料绝缘导线在不同安装情况下的安全电流(单位:A)
表2-2 橡胶绝缘导线在不同安装情况下的安全电流(单位:A)
表2-3 护套绝缘导线在不同安装情况下的安全电流(单位:A)
2. 机械强度
在选用绝缘导线时,除了要考虑导线的安全电流,在某些情况下还要考虑其机械强度。机械强度是指导线承受拉力、扭力和重力等的能力。例如,遇到图2-23所示的线路安装时就需要考虑导线的机械强度。
图2-23 线路安装时需要考虑导线的机械强度
在图2-23(a)中,选用的绝缘导线要能承受灯具的重力;在图2-23(b)中,选用的绝缘导线除了要能承受自身重力形成的拉力,由于安装在室外,所以还要考虑到一些外界因素(如风力等)。
3. 额定电压
导线的绝缘层一般都有一定的耐压范围,若超出这个范围,则绝缘性能下降。在选用导线时,要根据线路的电压选择符合额定电压要求的绝缘导线。常用绝缘导线的额定电压有250V、500V和1000V等。例如,线路的实际电压为220V,可选择额定电压为250V的绝缘导线。
2.3.3 绝缘层的剥离
在连接绝缘导线前,需要先去掉导线连接处的绝缘层、露出金属芯线,再进行连接。剥离的绝缘层长度为50~100mm,通常线径小的导线剥离短些,线径粗的导线剥离长些。绝缘导线的种类较多,绝缘层的剥离方法也有所不同。
1. 硬绝缘导线绝缘层的剥离
对于截面积在0.4mm2以下的硬绝缘导线,可以使用钢丝钳(俗称老虎钳)剥离绝缘层,如图2-24所示。
图2-24 截面积在0.4mm2以下的硬绝缘导线绝缘层的剥离
1 左手捏住导线,右手拿钢丝钳,将钳口钳住剥离处的导线,切不可用力过大,以免切伤内部芯线。
2 左、右手分别朝相反方向用力,绝缘层就会沿钢丝钳的运动方向脱离。
如果在剥离绝缘层时不小心伤及内部芯线,则在较严重时需要剪掉切伤部分的导线,重新剥离绝缘层。
对于截面积在0.4mm2以上的硬绝缘导线,可以使用电工刀来剥离绝缘层,如图2-25所示。
图2-25 截面积在0.4mm2以上的硬绝缘导线绝缘层的剥离
1 左手捏住导线,右手拿电工刀,将刀口以45°切入绝缘层,不可用力过大,以免切伤内部芯线。
2 刀口切入绝缘层后,让刀口和芯线保持25°,推动电工刀,将部分绝缘层削去。
3 将剩余的绝缘层反向扳过来,并用电工刀将剩余的绝缘层齐根削去。
2. 软绝缘导线绝缘层的剥离
可使用钢丝钳或剥线钳剥离软绝缘导线的绝缘层,但不可使用电工刀。因为软绝缘导线的芯线由多股细线组成,若用电工刀剥离,则容易切断部分芯线。用钢丝钳剥离软绝缘导线绝缘层的方法与剥离硬绝缘导线绝缘层的操作方法一样,这里只介绍如何用剥线钳剥离绝缘层,如图2-26所示。
图2-26 用剥线钳剥离绝缘层
1 将剥线钳钳入需要剥离的软绝缘导线,握住剥线钳手柄进行圆周运动,让钳口在导线的绝缘层上切出一个圆,注意不要切伤内部芯线。
2 往外推动剥线钳,绝缘层就会随钳口的移动方向脱离。
3. 护套绝缘导线绝缘层的剥离
护套绝缘导线除了内部有绝缘层,在外面还有护套。在剥离护套绝缘导线的绝缘层时,先要剥离护套,再剥离内部的绝缘层。常用电工刀剥离护套,在剥离内部的绝缘层时,可根据情况使用钢丝钳、剥线钳或电工刀。护套绝缘导线绝缘层的剥离如图2-27所示。
图2-27 护套绝缘导线绝缘层的剥离
1 将护套绝缘导线平放在木板上,用电工刀的刀尖从中间划开护套。
2 将护套绝缘导线折弯,再用电工刀将护套齐根削去。根据护套绝缘导线内部芯线的类型,可选用钢丝钳、剥线钳或电工刀剥离内部绝缘层:若芯线是较粗的硬导线,则可使用电工刀;若芯线是细硬导线,则可使用钢丝钳;若芯线是软导线,则可使用剥线钳。
2.3.4 绝缘导线间的连接
当导线长度不够或存在分支线路时,需要将导线与导线连接起来。导线的连接部位是线路的薄弱环节,正确进行导线连接可以增强线路的安全性、可靠性,使得用电设备能稳定、可靠地运行。在连接导线前,应先去除芯线上的污物和氧化层。本节主要介绍绝缘导线的连接方法。
1. 铜芯导线间的连接
(1)单股铜芯导线的直线连接
单股铜芯导线的直线连接如图2-28所示。
图2-28 单股铜芯导线的直线连接
1 将去除绝缘层和氧化层的两根单股导线进行X形相交。
2 将两根导线向两边紧密、斜着缠绕2~3圈。
3 将两根导线扳直,再向两边各绕6圈,多余的线头用钢丝钳剪掉。
(2)单股铜芯导线的T字形分支连接
单股铜芯导线的T字形分支连接如图2-29所示。
图2-29 单股铜芯导线的T字形分支连接
1 先将除去绝缘层和氧化层的支路芯线与主干芯线十字相交,然后将支路芯线在主干芯线上绕一圈并跨过支路芯线(即打结),再在主干芯线上缠绕8圈,将多余的支路芯线剪掉。
2 对于截面积小的导线,可以不打结,直接将支路芯线在主干芯线上缠绕几圈。
(3)7股铜芯导线的直线连接
7股铜芯导线的直线连接如图2-30所示。
图2-30 7股铜芯导线的直线连接
1 将去除绝缘层和氧化层的两根导线的7股芯线散开,并将绝缘层旁约2/5的芯线段绞紧。
2 将两根导线的芯线隔根交叉。
3 压平两端交叉的线头,并将中间部分钳紧。
4 将一端的7股芯线按2、2、3分成三组:把第一组的2股芯线扳直(即与主干芯线垂直)。
5 按顺时针方向在主干芯线上紧绕2圈,并将余下的扳到主干芯线上。
6 将第二组的2股芯线扳直,按顺时针方向在第一组芯线及主干芯线上紧绕2圈。
7 将第三组的3股芯线扳直,按顺时针方向在第一、二组芯线及主干芯线上紧绕2圈。
8 在三组芯线绕好后把多余的部分剪掉即可。
(4)7股铜芯导线的T字形分支连接
7股铜芯导线的T字形分支连接如图2-31所示。
图2-31 7股铜芯导线的T字形分支连接
1 将去除绝缘层和氧化层的分支线的7股芯线散开,并将绝缘层旁约1/8的芯线段绞紧。
2 将分支线的7股芯线按3、4分成两组,并叉入主干芯线。
3 将第一组的3股芯线在主干芯线上按顺时针方向紧绕3圈,并将余下的芯线剪掉。
4 将第二组的4股芯线在主干芯线上按顺时针方向紧绕4圈,并将余下的芯线剪掉。
(5)不同直径的铜导线连接
不同直径的铜导线连接如图2-32所示。
图2-32 不同直径的铜导线连接
具体过程:将细导线的芯线在粗导线的芯线上绕5~6圈;将粗芯线折弯压在细芯线上,并把细芯线在折弯的粗芯线上绕3~4圈;将多余的细芯线剪去。
(6)多股软导线与单股硬导线的连接
多股软导线与单股硬导线的连接如图2-33所示。
图2-33 多股软导线与单股硬导线的连接
具体过程:将多股软导线的芯线拧成一股芯线;将拧紧的芯线在硬导线的芯线上缠绕7~8圈;将硬导线的芯线折弯压在缠绕的软导线的芯线上。
(7)多芯导线的连接
多芯导线的连接如图2-34所示。从该图中可以看出,多芯导线的连接关键在于各连接点应相互错开,以防连接点之间短路。
图2-34 多芯导线的连接
2. 铝芯导线间的连接
铝芯导线采用铝材料作为芯线,铝材料易氧化,并在表面形成氧化铝。氧化铝的电阻率较高,如果线路安装的要求较高,则铝芯导线间一般利用铝压接管(见图2-35)进行连接。
图2-35 铝压接管
利用铝压接管连接铝芯导线的方法如图2-36所示。
图2-36 用铝压接管连接铝芯导线
1 将待连接的两根铝芯导线穿入铝压接管,并穿出一定的长度(芯线的截面积越大,穿出的铝芯导线越长)。
2 用压接钳对铝压接管进行压接,铝芯导线的截面积越大,要求压坑越多。
如果需要将三根或四根铝芯导线压接在一起,可按如图2-37所示的方法进行操作。
图2-37 利用铝压接管连接三根或四根铝芯导线
3. 铝芯导线与铜芯导线的连接
当铝和铜接触时容易发生电化腐蚀,因此铝芯导线和铜芯导线不能直接连接,连接时需要用到铜铝压接管。铜铝压接管由铜和铝制作而成,如图2-38所示。
图2-38 铜铝压接管
铝芯导线与铜芯导线的连接如图2-39所示。
图2-39 铝芯导线与铜芯导线的连接
1 将铝芯导线从铜铝压接管的铝端穿入,芯线不要超过铜铝压接管的铜端;铜芯导线从铜铝压接管的铜端穿入,芯线不要超过铜铝压接管的铝端。
2 用压接钳压挤铜铝压接管,将铜芯导线与铜铝压接管的铜端压紧,铝芯导线与铜铝压接管的铝端压紧。
2.3.5 绝缘导线与接线柱的连接
绝缘导线与针孔式接线柱的连接如图2-40所示。
图2-40 绝缘导线与针孔式接线柱的连接
1 旋松接线柱上的螺钉。
2 将芯线插入针孔式接线柱内。
3 旋紧螺钉,如果芯线较细,可把它折成两股再插入接线柱。
绝缘导线与螺钉平压式接线柱的连接如图2-41所示。
图2-41 绝缘导线与螺钉平压式接线柱的连接
1 将芯线弯成圆环状,并保证芯线处于平分圆环位置。
2 将圆环套在螺钉上,并旋紧螺钉,芯线就被紧压在螺钉和螺母之间。
2.3.6 绝缘层的恢复
在芯线连接好后,为了安全起见,需要在芯线上缠绕绝缘材料,即恢复绝缘层。缠绕的绝缘材料主要有黄蜡带、黑胶带和涤纶薄膜胶带。缠绕绝缘材料的方法如图2-42所示。
图2-42 缠绕绝缘材料的方法
1 从左端绝缘层约两倍胶带宽处开始缠绕黄蜡带。
2 缠绕时,胶带保持与导线成55°,并且缠绕时胶带要压住上圈胶带的1/2,缠绕到导线右端绝缘层约两倍胶带宽处停止。
3 在导线右端将黑胶带与黄蜡带连接好。
4 从右往左斜向缠绕黑胶带,缠绕方法与黄蜡带相同,缠绕至导线左端黄蜡带的起始端结束。