导线的基本知识

引言

当有人们提到金属线材一词时,他们很可能指的是一种柔软的圆柱形金属体,其直径从几毫米到几厘米不等。金属线材可以用于受力或导电场合。 金属线材的受力载荷的场合例如使用Guy规格线,但本指南将介绍的是导电场合的线材。

wire

多股导线的内部

电线是我们社会进步与建设的重要基石。 房子里的电线使我们可以打开灯,加热炉子,甚至可以打电话。 电线用于使电流从一个地方流向另一个地方。 大多数电线在金属芯周围都有绝缘层。绝缘层是其内部电荷不能自由流动并因此不传导电流的材料。 不存在绝对的绝缘体,但是具有高电阻率的一些材料例如玻璃,纸和特氟龙是非常好的电绝缘材料。 存在绝缘是因为触摸裸线可能会使电流无意中流过人体(糟糕了)或其他不应受到影响的电线。

建议阅读:

在您开始阅读本文之前,请确保您已经知道或者学习了以下教程中所罗列的内容:

单股导线与多股导线

电线的金属线芯有两种形式,多股或单股。

Solid Wire

颜色各异的单股导线

单股导线由单根金属丝构成。 一种非常常见的单股导线被称为绕线。 多股导线由许多根金属丝组成,全部束成一组。

Stranded Wire

颜色各异的多股导线

单股导线比相同尺寸的单股导线柔韧得多。 由于这个原因,当电线需要频繁地扭曲时(例如在机器人手臂中)使用多股导线。 相反,当需要很少或不需要扭曲时,例如面包板上的原型电路,使用单股线。 使用坚固的单股线可以很容易地将电线推入面包板。 尝试在面包板上使用多股线可能非常困难,因为多股线在被压入时会分开。

线径

术语“规格”用于定义线的直径。 电线的尺寸用于确定电线可安全流过的电流。 线规可以指电气性能和机械性能。 本教程将仅涵盖电气性能。 表达导线规格有两种主要系统:美国线规(AWG)标准线规(SWG) 这两者之间的差异仅限于规格定义的表格不同,对本指南并不重要。

Wire Gauges

几种不同规格导线的近似比例示意

导线可以承载的电流取决于几个不同的因素,例如导线的成分,导线长度和导线的状态。 一般来说,较粗的电线可以承载更多的电流。Amps to Gauge

导线直径与电流载荷能力参考表

在我们的项目中,通常使用22 AWG线进行原型设计和面包板搭建。 当使用面包板时,可以用单股线,因为它非常适合面包板孔。 对于涉及焊接的其他原型设计和搭建,就应该首选多股导线了。需要注意的是不要让太大的电流流经导线,它会发热热并可能熔化绝缘层!

如何剥线

安全耐用的导线连接首先需要彻底、准确的剥线。 去除外层塑料而不削到内部的电线是至关重要的。 如果电线有缺口,连接可能会断开或发生短路。

Nice Wires

没有划伤或凹坑。 这些电线已被正确剥离

工具

一个简单的手动剥线钳是一对非常像剪刀的相对的刀片。 有几个不同大小的凹槽。这允许用户将缺口尺寸与导线尺寸相匹配,这对于不损坏导线非常重要。

Wire Strippers - 30AWG (Hakko)

 

尽管使用小刀也能剥离导线,但常会因切到金属部分而损坏导线。 用刀去掉钢丝也是非常危险的! 这把刀很容易滑倒并造成使用者受伤。

剥线

Wire in Stripper

通过简单地将手柄从导线端部或所需长度约1/4英寸处挤压,使用工具上正确的凹槽,然后稍微扭曲一点,绝缘层将被切下来。

Wire After Strip

然后,通过将剥线钳拉向导线末端,绝缘层就从导线上滑下。

技巧与提示

将导线的尺寸与剥线钳中正确的槽口相匹配非常重要。 如果缺口太大,电线不会被剥离。 如果缺口太小,则存在损坏电线的风险。 使用尺寸过小的切口意味着剥离器将收口太细,挖入下面的电线。 用于多股导线时,该工具会切断电线的外环,减小电线的总直径并降低电线的强度。 实心芯线中的缺口将严重降低线材的强度和柔韧性。弯曲时导线被折断的可能性将显著增加。Damaged Wire

这根导线没有被正确地剥离,有划伤、凹坑或缺失的线股

如果电线意外地在其中留下缺口,那么最好的行动方案是切断电线的损坏部分并重新再剥一次。

如何压接接线端子

接线端子是使用机械组件用于将电路连接在一起的装置。 连接可能是暂时的,或者永久的电气连接。

有数百种类型的接线端子。 接线端子可将两段电线连接在一起,或将电线连接到电气终端上。

Connector Types

工具

压线一词再这里表达的意思是使其中一片金属或者两者共同变形来达到固定导线的目的。这个变形过程称为压线。

crimped

金属已变形,将电线夹住并固定

为了将接线端子压接到导线上,需要使用专用工具。 注意:钳子不是压线用途的! 也不是用锤子,钳子,尖嘴钳或石头。 正确使用好的压线钳将在导线和接线端子的筒体之间形成冷焊接。 如果你将一个接线端子处卷成恰好两半,你会看到一个坚固的线与端子之间的连接。错误使用工具不会实现良好的压线效果!

为什么要达到这种完美程度? 不良的压接会在电线和连接器之间留下气穴。 气穴会吸收水分,水分会导致腐蚀,腐蚀导致电阻增加,电阻增加导致热量,并最终导致连接被破坏。

Crimper Tools

上面的压线钳会给出更好的结果,但下面的压线钳也可以很好地工作

有几种不同款式的压线钳可供选择。 显示在最上面的最好的压线钳有一个内置的棘轮。 当按下把手时,它会使用棘轮传动以防止钳口向上打开。 当施加足够的压力时,棘轮将脱开并释放压线部分。 这确保了足够的压力。 这种类型的压线钳还具有宽的底座以覆盖连接器上更多的表面区域。

下图的压线钳可以达到近乎相同的结果,但它要求用户操作更加仔细。 这种压线钳的结构通常不那么坚固。 压接时必须注意确保钳口在接线端子上正确排列。 未对准将导致不理想的压接连接。 随着时间的推移,正常使用时的磨损和撕裂也会导致钳口分离而不能完全闭合。 一般来说,尽可能地挤压它就足够了。

压接线端子

有几个原因导致人们争论和反对使用单股导线与接线端子压接连接。 许多人认为压接实芯电线会在电线上产生薄弱点,从而导致断裂。 由于导线与端子不一致,因此压接连接松动的可能性也更大。 如果您必须使用实芯电线,则在将电线轻压接后将其焊接是个不错的补充措施。

首先,必须为接线端子选择正确尺寸的导线,反之亦然。 接下来,剥去导线。 裸露的导线长度应等于接线端子上金属筒的长度,通常约为6毫米左右。如果剥离的导线适合插入筒体的金属部分而没有什么空余空间,则接线端子尺寸合适。

Good Length

一个对于筒体恰当的剥线长度

请记住:如果导线不适合筒体,或过于松动,则选择导线或接线端子的尺寸错误。

然后插入导线,直到导线上的绝缘层接触到枪管末端。

Good Crimp Example

良好的示例:导线稍稍穿过筒体

然后将电线和端子放进压线钳中。 端子绝缘层的颜色需要与压接工具上的颜色相匹配。 因此,如果端子绝缘层为红色,请使用压线钳上红点标记的点。 或者,如果压线钳没有颜色标记,请参考使用侧面的标记。

接线端子应该水平放置,筒体朝上。 然后将工具垂直于端子并放置在筒体上,最靠近环(或其他连接类型)。 为了完成压接,虽然该工具受到相当大的挤压。 一般来说,过压的连接几乎是不可能的。crimped

压接完成后,试着用力将其拉开,导线和接线端子仍应保持在一起。 如果连接可以拉断开,说明压接不正确。 这是重要的测试,如果有问题就应该现在让它断开,而不是在其应用中安装之后。 以下是接线端子连接的军用规格参考表。

Mil Spec Chart

常见错误

错误尺寸的接线端子用于导线或错误的导线规格用于接线端子。

bad crimp 1

错误的压线:接线端子对于导线规格太小

小心不要剥去太多的绝缘层。

bad crimp 2

剥离的绝缘部分太多,裸露的导线部分太多

还值得一提的是,尽管不一定有害,但导线不应超出套筒的外部。 如果发生这种情况,建议修剪导线。

bad crimp 3

超出的裸露部分导线应被修剪

更多可供深入学习的资料

你现在应该熟悉导线的基本知识及其在电子领域的实用性。 无论您正在进行原型设计,改造还是制造最终产品,导线都可以成为您最好的朋友。

请查看其他链接以更多地了解与导线相关的知识。

  • 导线是用于创建电路的最基本元件。
  • 关于如何选用接线端子
  • 搭建原型电路项目,可以看看如何使用面包板

 


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