曹振鵬

摘? 要：多芯多功能綜合電纜組件的設計制造需要根據(jù)實際的應用預期進行設計，滿足電氣傳輸?shù)男枨?、機械工作環(huán)境的需求，及周遭環(huán)境的影響等，再根據(jù)這些需求和影響在結(jié)構(gòu)上科學的設計，結(jié)合多芯電纜的自身特點，在技術原理的支持下，進行驗證符合性，最終確定得到需求的多芯多功能綜合電纜組件。結(jié)構(gòu)合理設計、技術理論支撐、應用驗證等閉環(huán)形成過程，得到一款設計較為合理的多芯多功能綜合電纜組件。

關鍵詞：單芯電纜? 多芯電纜? 設計制造方法? 多功能綜合電纜組件

中圖分類號：TJ510.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（c）-0047-03

Abstract： The design and manufacture of multi-core and multi-functional integrated cable assembly needs to be designed according to the actual application expectation， to meet the requirements of electrical transmission， mechanical working environment， and the surrounding environment. Then， according to these requirements and influences， the scientific design in structure， combined with the characteristics of multi-core cable， under the support of technical principles， is used to verify the compliance. Finally， the required multi-core and multi-functional cable assembly is determined. A reasonable design of multi-core and multi-functional cable assembly is obtained through the closed-loop forming process of reasonable structure design， technical theory support and application verification.

Key Words： Single core cable; Multi core cable; Design and manufacturing method; Multi functional integrated cable assembly

多芯電纜是由一根以上的絕緣線芯組成的電纜，被廣泛應用在電子產(chǎn)品中，逐漸代替單芯電纜。導體中存在交流電或者交變電磁場，導致導體內(nèi)的電流分布不均，電流會聚集在外面的薄層，隨著電流密度不斷增大，內(nèi)部的電流變小。依據(jù)導體的電阻增加，損耗功率變大，二者呈現(xiàn)正相關變化。這是趨膚效應，單芯電纜存在的最大缺點之一，多芯電纜的出現(xiàn)極大的減少了趨膚效應的效果，進而降低了路線的損耗。多芯電纜使得電力傳輸過程中，減少了電量的損耗，極大的提高了電力的傳輸效率和使用效率。多芯電纜的設計制作是非常嚴謹?shù)模枰獜睦碚撝?，到科學設計，再進行驗證合理性，通過各個影響因素效果評估，最終得到可以實際應用的多芯電纜。

1? 多芯多功能綜合電纜組件的設計方案

1.1 多芯電纜的總體規(guī)劃

基于設計一款盡量滿足電氣傳輸、機械工作環(huán)境需求的多芯纜線要滿足的要求為：包含各種功能的組成，依據(jù)傳輸?shù)墓δ苓M行設計，分多個子纜組成的多芯纜線組件，電源纜線專門提供電力傳輸，低頻傳輸采用絞線實現(xiàn)，中高頻率傳輸采用射頻同軸線。纜線的總長度要大于36m，纜線的直徑要控制在0.5cm以內(nèi)，主要是考慮到傳輸效率、空間、柔韌性、使用壽命等。同時滿足耐側(cè)壓、保持力、反復彎曲、抗扭曲、高溫、低溫、抗腐蝕的特性，以達到多芯多功能綜合電纜組件的實用性。多芯纜線結(jié)構(gòu)包括三條主要子纜線分別為：高頻纜線、中頻纜線、電源纜線，子纜排布為纜線外徑內(nèi)切三個圓的布局，以增強其穩(wěn)定性，保證纜線的各個特定。剩余結(jié)構(gòu)采用屏蔽對絞線作為剩余空間子纜填充，以保證纜線整體的形狀。

1.2 高頻纜線的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)組成為：高頻傳輸線;2*0.3mm2對絞線（直流電阻小于等于100Ω/KM，絕緣電阻大于等于500MΩ，介質(zhì)耐電壓AC500V）;中心對絞線護套采用聚氨酯材料包裹，內(nèi)附凱夫拉增強層，高頻纜線外層為不銹鋼波紋鎧管外護套。高頻纜線采用低耗電纜，需要在應用過程中能夠承受拉力，凱夫拉增強層保證在受到外力時，內(nèi)部的對絞線采用多對組成，在護套的作用下形成規(guī)則圖形，增強承受力。高頻傳輸線排布在中心對絞線的外層，防止護套和增強層影響其形狀和工作效率。保證高頻纜線傳輸效率的同時，從結(jié)構(gòu)布局上保證其抗拉力，避免纜線之間的擠壓產(chǎn)生的形變，導致性能打折扣，在護套和增強層的保護下，減少徑向壓力的副作用。

1.3 中頻纜線的結(jié)構(gòu)

中頻纜線的機構(gòu)組成為：中心為2×0.3mm2對絞線（直流電阻小于等于100Ω/KM，絕緣電阻大于等于500MΩ，介質(zhì)耐電壓AC500V）護套依然采取聚氨酯，內(nèi)附凱夫拉增強層;外層為中頻傳輸線和2×0.3mm2對絞線排布而成，中頻纜線采用不銹鋼波紋鎧管外護套，整體外形與高頻、電源纜線結(jié)構(gòu)保持一致。中頻傳輸線絕緣電阻大于等于1000MΩ，介質(zhì)耐壓AC，頻率范圍為100MHz～1.6GHz，電壓駐波比小于等于1.31，衰減小于等于0.6bB/m，群時延小于等于8ns。結(jié)構(gòu)組成充分發(fā)揮中頻纜線傳輸效率的同時，保證結(jié)構(gòu)不受到其它因素干擾，影響其正常工作的效率。

1.4 電源纜線的結(jié)構(gòu)

主體結(jié)構(gòu)包括：1mm2接地線（直流電阻小于等于20Ω/KM，絕緣電阻大于等于500MΩ，介質(zhì)耐電壓AC500V）;2mm2接地線（直流電阻小于等于10Ω/KM，絕緣電阻大于等于500MΩ，介質(zhì)耐電壓AC500V）;2×2㎜2電源線（直流電阻小于等于10Ω/KM，絕緣電阻大于等于500MΩ，介質(zhì)耐電壓AC500V）;4mm2電源線（直流電阻小于等于5Ω/KM，絕緣電阻大于等于500MΩ，介質(zhì)耐電壓AC500V）;3×2mm2電源線（直流電阻小于等于10Ω/KM，絕緣電阻大于等于500MΩ，介質(zhì)耐電壓AC500V）;中心部2×0.3mm2對絞線（直流電阻小于等于100Ω/KM，絕緣電阻大于等于500MΩ，介質(zhì)耐電壓AC500V），護套采用聚氨酯材料的，內(nèi)附凱夫拉增強層，整個外層采用不銹鋼波紋鎧管外護套。電源纜線整體結(jié)構(gòu)與高頻、中頻纜線保持一致，以保證穩(wěn)定性。

2? 技術難題攻關

2.1 多芯多功能綜合電纜組件的使用壽命

若保證2000次以上的使用壽命，將多芯電纜組件纏成圓形放置到箱內(nèi)，多芯電纜收到扭曲力的作用，高頻傳輸纜線無法承受扭曲力性能受到嚴重影響，其使用壽命受到限制。改進方法為：將組件結(jié)構(gòu)采用螺旋纏繞的方式進行排布，可以增加承受扭曲力的能力。采用不銹鋼波紋鎧管強化外層防護，增加其抗扭曲力，增加了纜線的柔韌性使其反復彎曲可以達到2000次以上，可以達到5000次以上，極大的提高了多芯電纜組件的使用壽命。此外，為了保護多芯電纜組件彎曲度使得電纜內(nèi)部免受損壞影響功能，不銹鋼波紋鎧管能夠有效的限制彎曲度在安全的范圍內(nèi)，保護多芯電纜組件的完整性。最后，多芯電纜組件內(nèi)部構(gòu)件是相互擠壓的，會產(chǎn)生側(cè)壓力，破壞各個構(gòu)件的功能完整性。

2.2 多芯電纜組件與其他組件的連接

多芯電纜組件自身重量比較大，與其他組件連接時造成不穩(wěn)定因素，如何保證多芯電纜能夠穩(wěn)定連接下正常的起到傳輸?shù)墓δ?，需要設計電纜連接器來固定多芯電纜與其他組件，連接器作用原理主要是，內(nèi)部的灌膠承力套與多芯電纜凱夫拉增強層連接起來，其余電纜組件穿過連接器孔洞。在受到力的作用時，凱夫拉增強層會抵消大部分的作用力，保護多芯電纜功能正常。這解決了多芯電纜自身重力造成的不穩(wěn)定因素，避免在移動過程中受到的自身外力情況下破壞多芯電纜組件。

3? 多芯電纜的制作及測試

3.1 核對設計圖紙合理性

根據(jù)設計圖紙對電纜結(jié)構(gòu)進行分析，各個結(jié)構(gòu)要件的規(guī)格進行確定，截取合適的長度，根據(jù)實際的需求確定截取長度。過程中要注意電纜與連接體之間的準確距離，在實際制作過程中確定準確距離是十分重要的，可以避免因長度問題無法連接成功。設計圖紙是根據(jù)需求環(huán)境來設計的參數(shù)，這些參數(shù)是閾值，所以在使用數(shù)據(jù)時盡量選取中間的數(shù)值，這樣在測試過程中如果發(fā)現(xiàn)問題，可以調(diào)整數(shù)據(jù)確定問題源頭，具體改進時有合理的操作空間。此外，在準備材料時，要嚴格按照設計方案進行準備，材料會決定多芯電纜的構(gòu)件功能屬性，比如，直流電阻、絕緣電阻、介質(zhì)耐電壓等，這些都是測試過程中主要測試的數(shù)據(jù)。

3.2 電纜的技術處理

截取完成之后要確定連接器可以通過電纜，根據(jù)連接器的長短進行電纜表層剝除，在絕緣層上，保護多芯的芯線不受到外力的破壞。如果無法穿過連接器，把絕緣層切開再行穿線。屏蔽層處理的過程中，如果難度過于大，可以采取單芯線與電連接器的外殼連接。過程中要注意剝除的尺寸，保證與電連接器連接時不傷到外面的芯線，以免影響正常的功能。

3.3 電纜芯線的處理

對芯線進行處理過程中，電纜芯線被剝除要根據(jù)連接器中的焊杯的長度確定芯線絕緣表皮的長度，盡量使用剝線鉗，能夠保證導線的完整性。完畢后對芯線進行完整性檢查，確保芯線的完整性和光澤度。過程中仍需要確保各個參數(shù)數(shù)據(jù)的準確性，電纜芯線是十分脆弱的，在剝除過程中如果損害到芯線就需要重新進行電纜芯線的處理，造成制造效率下降。

3.4 多芯電纜的焊接處理

以上過程完成后，焊接是電纜制作的核心步驟，焊接前要充分檢查各個連接和組件部位是否按照標準準備完成。芯線放在焊杯中，要按照焊接的工藝順序進行，焊接時間控制在5s以內(nèi)。焊接完成后，未達到預期效果的，要進行二次焊接，而后用無水酒精清洗并風干，焊接完成。

3.5 多芯電纜的測試

制作完成的多芯多功能綜合電纜組件在電氣要求、機械環(huán)境下、周遭環(huán)境下進行測試，測試結(jié)構(gòu)的設計、護套的設計及其組件功能是否滿足設計要求。在測試過程中，如果出現(xiàn)與預期要求不符的地方，需要根據(jù)問題部位進行反推，找到造成問題的原因，并對問題進行修復，如果問題影響全局的設計，需要逐一更正。測試過程是對多芯電纜設計制造方法的修正與完善，要盡量找到問題和缺陷，使多芯電纜的各種特性符合預期要求，最終需要反復測試，得到相對嚴謹?shù)脑O計方法。

4? 結(jié)語

多芯多功能綜合電纜在實際應用中越來越多，根據(jù)實際的使用場景選擇技術理論支撐并提出設計要求，根據(jù)設計要求進行結(jié)構(gòu)設計，要符合實際應用的場景特點，通過個別技術攻關解決難以解決的問題點，通過嚴謹?shù)闹圃旃に囃瓿芍圃?，對制造的產(chǎn)品進行測試，評估多芯電纜的符合性，最終完善多芯電纜的設計，達到能夠應用到實際場景中的要求。文章通過以上過程對多芯多功能綜合電纜進行設計制造，過程中不斷對方法進行改進，使其完成適應實際場景的應用，更加科學、嚴謹?shù)氐玫筋A期的產(chǎn)品。

參考文獻

[1] 成琦，劉承雨，王臣，等.多芯多功能綜合電纜組件的設計與制造[J].光纖與電纜及其應用技術，2018（6）：1-3，22.

[2] 陳敏.低收縮低延展多芯室內(nèi)迷你分支光纜的性能控制[J].光纖與電纜及其應用技術，2019（2）：43-44.

[3] 胡彩霞，張廣來.基于MCU船用多芯儀表電纜測試系統(tǒng)設計[J].無線互聯(lián)科技，2019，16（22）：47-49.

[4] 單根立，董沛森.基于PLC控制的多芯電纜全自動剝線設備設計及研究[J].液壓與氣動，2019（8）：116-120.

[5] 王昆.阻燃C級多芯電力電纜結(jié)構(gòu)的試驗驗證[J].光纖與電纜及其應用技術，2019（1）：44，46.

[6] 劉婭，劉鑫偉.深海油氣田用多芯光纖復合海底電纜的設計及應用[J].電工技術，2019（5）：107-108，115.

[7] 李秋芳，周承科，王航，等.地下排管多電纜線路分流對運行壽命的影響[J].高電壓技術，2019，45（5）：1576-1583.