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嘉峪檢測網 2025-07-08 21:49
在電器產品制造中,電源線和內部布線等線纜的質量至關重要。然而電線電纜行業“偷工減料”的現象時有發生,如芯線直徑不足、絞合根數減少、接地導線過細甚至使用銅包鋁線等。
由于某些工廠進貨檢驗的客觀條件有限,特別是一些小型的電器產品生產企業,為了攔截明顯造假的線纜入廠,在電源線、內部布線的進貨檢驗標準文件中規定了使用千分尺來測量線纜的截面積,進而判斷線纜的實際截面積是否符合標稱的截面積。
那么,這種"截面積法"是否可行?其合格下限又該如何確定?本文將從以下幾個方面進行分析:
1.國家標準的規定
在標準GB/T 3956-2008《電纜的導體》中,標稱截面積定義為:“確定導體特定尺寸的數值,但并不受直接測量影響(注:本標準中導體的每個特定尺寸應符合最大電阻值的要求)”。
由此可見,導體的標稱截面積在產品標準中是僅是用來表述電線電纜產品的規格,以便于產品制造過程中的管理活動,對于用戶和設計人員來講便于選擇和指導生產及電氣設計,但并不要求直接測量其實際截面,而是通過導體電阻值來進行衡量和考核。
只要單位長度導體的電阻足夠小,就能有足夠的載流能力,就能滿足整機電器產品的設計要求。
如果選擇導電性能較高的導體材料,那么實際截面可以小一些,反之導體實際截面應大一些。
有人說,純銅的電阻率是固定的,根據電阻率公式來算,應該來說截面積是有個下限值的。
實際上,電線導體采用的原材料銅桿或銅線的電阻率是有變化的,比如說無氧銅和低氧銅的電阻率就有差異,拉絲后銅線的退火狀態也會形成電阻率的差異,要保證導體的電阻率才是關鍵,所以,國家標準沒有直接限定導體截面的下限值。
2、截面積法的實用價值
雖然標準規定采用電阻法,但截面積法具有操作簡便的優勢,僅需千分尺即可實施,適合工廠快速篩查。不過,要確保測量準確,必須考慮以下因素:
1)導線所用線芯的導體種類
在標準GB/T 3956-2008《電纜的導體》中,導體共分四種,第1種實心導體、第2種絞合導體、第5種軟導體,第6種:比第5種更柔軟的導體。
第1種和第2種導體用于固定敷設的電纜中。第5種和第6種導體用于軟電纜和軟線中,也可用于固定敷設。
導體種類不同,20℃時導體最大電阻的要求不同,因而在折算導體截面積的下限值要求時結果也就不同。對于第5種和第6種導體,導體內最大單根直徑要求也不同。
2)導線所用線材的型號及狀態
以電工圓銅線為例,標準GB/T 3953-2024《電工圓銅線》的表1規定了圓銅線的型號和名稱。
線材的型號不同,其電阻率也會有差異。標準GB/T 3953-2024《電工圓銅線》的表5規定了圓銅線20℃時的體積電阻率。
3)單線是否鍍金屬
不鍍金屬單線和鍍金屬單線,其20℃時導體最大電阻的要求也是不同的,也會影響折算導體截面積的下限值。
4)單線截面尺寸偏差
單線截面尺寸是存在偏差的。以電工圓銅線為例,標準GB/T 3953-2024《電工圓銅線》的第5.4條款規定了圓銅線的尺寸偏差。
5)絞合導體的節距對截面積的影響
絞合導體是由多根單線絞合而成,因此絞合后的截面積比之未絞合的截面積會略大,而且節距越小則截面積越大。一般標準不對節距大小做出規定,而是由工廠的生產工藝決定。
好在節距的影響不大,忽略不計對于工廠加嚴內控標準也是有利的。
3、截面積法確定合格下限值的示例
接下來,筆者試舉例說明使用截面積法時如何確定導線截面積的下限值。
不妨以常見的標稱截面積為0.5mm2的60227 IEC 06(RV)內部布線用導體溫度為70℃的單芯軟導體無護套電纜為例。
標準GB/T 5023.3-2008《額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜 第3部分:固定布線用無護套電纜》規定,60227 IEC 06(RV)型號電纜的導體應符合GB/T 3956中第5種導體規定的要求。
標準GB/T 3956-2008《電纜的導體》的表3規定了第5種軟銅導體20℃時導體最大電阻以及導體內最大單線直徑的要求。
標準GB/T 3956-2008表3的局部截圖
查表可知,標稱截面積為0.5mm2的60227 IEC 06(RV)內部布線用導體溫度為70℃的單芯軟導體無護套電纜導體內最大單線直徑為0.21mm。
假設示例導線使用的是常見的不鍍金屬單線,則其20℃時導體最大電阻R20為39.0?/km。
又假設單線的型號為TR軟圓銅線,則其20℃時的電阻率ρ20應≤0.017241??mm2/m。
根據電阻計算公式:
R=ρ×L/S (式中,ρ表示電阻的電阻率,L表示電阻的長度,S表示電阻的截面積)可得與標準規定相關的導線截面積的下限值SLB為:
SLB=ρ20×L/R20
=0.017241×1000/39.0
≈0.442(mm2)
由此示例可見,導線實際截面積雖然小于標稱截面積,只要不超過下限值(本示例下限值約為標稱值的90%),導線也還是合格的。
4、以單線直徑測量結果推測實際截面積是否合格
上例中的導體內最大單線直徑為0.21mm,為保證產品符合標準要求,電線生產企業通常會以直徑比0.21mm更小的相同規格的固定根數的園銅線來生產該電線。比如用28根0.15mm直徑的圓銅線來生產。
由于圓銅線的直徑存在偏差,理論上應分別測量28根圓銅線的直徑,再分別計算其截面積,然后求和,才是電線的截面積。是否可以有更簡單的辦法呢?
從標準GB/T 3953-2024《電工圓銅線》可知,0.15mm直徑的圓銅線直徑的下偏差為-0.003mm,以下偏差來計算,可得電線設計的截面積下限值SLS為:
SLS =28×π×(D/2) 2
=28×π×(0.147/2)2
≈0.475mm2
SLS > SLB, 產品的設計還是能夠滿足標準要求的。
在整機生產企業對電線進行進貨檢驗時,為了檢測簡便,工廠不妨隨機抽取28根中若干根圓銅線,比如 3根,檢測其直徑,并以SLS反推圓銅線的直徑下限DL,有DL≈0.147mm。
只要3根圓銅線的直徑都不小于DL,查GB/T 2828.1-2012《計數抽樣檢驗程序 第1部分:按接收質量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃》標準可知,AQL為4.0,還是可以接受的。
總結
使用外經千分尺檢測導線標稱截面積合格與否,對于線纜的用戶企業無疑是一種簡單有效的核查方法,但是在檢測時要關注細節以保證測量結果有效。
企業在實際應用中應根據自身條件,合理選擇檢測方法,確保線纜質量。在對應用截面積法的測量結果產生爭議時,有必要考慮采用國家標準規定的電阻法對測量結果做進一步的判定。因為應用電阻法,只要測量方法正確,其測量結果的重復性和再現性通常會優于截面積法。
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