导体结构及一般原理

为了增加电缆的柔软性和可曲度，较大截面积的电缆线芯由多根较小直径的导线绞合而成。由多根导线绞合的线芯柔软性好、可曲度较大，因为单根金属导线沿某一半径弯曲时，其中心线圆外部分必须伸长，而其圆内部分必须缩短，如线芯是由多根导线平行放置而组成的，导线之间可以滑动，所以，它比相同截面积的单根导线作相同弯曲时要省力得多。为了保持线芯结构形状的稳定性和减小线芯弯曲时每根导线的变形，多根导线组成的线芯都应绞合而成。

图1-3-1a、b、c表示一组平行放置的导线，弯曲后变直时，由于导线的塑性变形可能在线芯表面产生凸出部分，使电缆绝缘层中电场分布产生畸变，并损伤电缆绝缘。而在绞合的线芯（见图1-3-1d、e）中，线芯中心线内外两部分可以互相移动补偿，弯曲时不会引起导线的塑性变形，因此线芯的柔软性和稳定性大大提高。线芯要有较高的柔软性和稳定性，可采用较小直径导线并用较小绞合节距绞合。此外，由多根导线绞合的线芯，与大截面积的单根线芯不同，弯曲较平滑地分配在一段线芯上，因而弯曲时不容易损坏电缆的绝缘。

图1-3-1 线芯弯曲时变形示意图

a）平行导线，弯曲前 b）平行导线，弯曲后 c）平行导线，弯曲再恢复平直 d）绞合线芯，弯曲前 e）绞合线芯，弯曲后

电缆的用途不同，对线芯可曲度的要求也有所不同。移动式橡胶、塑料绝缘电缆要求最高，其次是固定式橡胶和塑料绝缘电缆。

1.绞合形式的分类

绞合的主要形式如图1-3-2所示。

（1）规则绞合 规则绞合就是把单线或股线按同心圆的方式，相邻层绞向相反，分层有规则的绞合在绞线轴线周围的绞合方式。中心层通常是一根单线或股线，也有中心层为2～5根的结构。规则绞合又分为规则同心式单线绞合和规则同心式股线绞合（同心复绞）。前者是指单线按规则绞合方式进行绞合（见图1-3-3），而后者是指由多股普通绞线或束线代替单线按规则绞合方式进行绞合（图1-3-4）。

图1-3-2 绞合的主要形式

图1-3-3 不同中心导线数的规则同心式单线绞合

图1-3-4 规则同心式股线绞合（同心复绞）

（2）非规则绞合

1）束绞。束绞是将多根单线以同方向、同节距不分层的扭绞在一起的绞合方式。这样形成的绞线各单线之间的位置互相不固定，束线外形也不一定圆整。但与普通绞线相比，束线具有线芯柔软、弯曲性能好的特点。

2）特殊绞合。

①扇形、半圆形和瓦形线芯。多芯的低压电力电缆的导电线芯大多采用紧压型线，两芯电缆采用半圆形，三芯、四芯采用扇形，五芯电力电缆导体多采用瓦形结构，扇形线芯如图1-3-5所示。与采用圆形导体相比，这种电缆的成缆直径较小，绝缘线芯之间紧密程度增加，可减少填充及护层材料用量，降低生产成本。

②圆形紧压线芯。把规则绞合的圆形绞线通过圆孔形紧压轮或拉拔模紧压，就成为圆形紧压线芯，如图1-3-6所示。线芯经紧压后，单线变形，减少了单线之间的间隙和导线外径，提高了导线表面的光滑程度，减少了绝缘层、填充和护层材料的用量。

③型线绞合。用形状为“Z”或“S”形或梯形的单线进行绞合，如图1-3-7所示。单线之间只有很小的间隙，而且绞线表面光洁，圆整度高。(www.xing528.com)

图1-3-5 采用扇形导体的电缆

图1-3-6 圆形紧压线芯

图1-3-7 型线绞合

绞合方向规定如下：摊开手掌，四指并拢，大拇指自然张开，掌心向上，让四指指向绞线的前进方向，单线的斜出方向与伸开的大拇指方向一致。如果与左手相符，绞向就是左向，因与英文字母“S”的中间部分相似，所以也叫作S向；如果与右手相符，绞向就是右向，因与英文字母“Z”的中间部分相似，所以也叫作Z向，如图1-3-8所示。

图1-3-8 绞合方向规定说明

a）左向绞合 b）右向绞合

2.层数与单线根数的关系

如对规则绞合线芯沿其垂直线芯长度方向切开，每根单线的截面将为椭圆形，如图1-3-9所示，则相邻两层单线根数之差，即

式中，Z_n为n层上单线数之和，Z_n-1为n-1层上单线数之和。

由此可知，如各层均以同一直径单线做规则绞合，则相邻两层单线根数相差为6。但有一例外，中心单线根数为1的规则绞合，第二层单线根数为6，两层单线根数相差是5而不是6。

图1-3-9 n层规则绞合的几何关系说明

根据相邻层单线根数相差为6的关系，可以推出中心单线根数1、2、3、4、5时，单线总根数与层数的关系式，见表1-3-3。

表1-3-3 规则绞合线芯的单线总数与层数的关系