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전선의 기술적내용

 (주)에스엠이교역이 23년전부터 PCB가공시스템을 필두로 학교,연구기관,국영기업체,기업체 연구개발실에서PCB Sample을 만드는 각종 장비,

소모품을 판매하여 왔습니다. 각종 전선에 대한 기술적 내용의 문의가 점점 많아져 아래와 같이 전선의 각종 기술적 내용을 개재합니다.

연구 개발시 많은 도움이 되었으면 합니다.

감사합니다.

 

임직원 일동

 

 

1. 전선이 만들어지기까지

2. 도체 사이즈 표(AWG 사이즈)

3. 도체 사이즈 표(JIS 사이즈)

4. 허용 전류 계산식

5. 동축 케이블의 특성 인피던스 계산식

 

1. 전선이 만들어지기까지 

 

전선 케이블의 기본적인 형태

  전선에는 전력용 전선 , 전기통신용 전선 , 광파이버 etc이 있습니다。또한, IT관련기기・정밀기계장치・건강의료기기

etc의 분야에서 사용되는 여러가지의 전선도 있습니다。

 

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단순전선

트위스트 페어전선

동축케이블

다심케이블

전선 케이블의 구조

  절연체・유전체・보호피막에는 실리콘,PVC,불소 폴리머etc 여러가지의 고기능 프라스틱을 사용하는 제품도 있습니다。

 

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전선 케이블의 제조공정

  전선은 도체에 절연체를 피복함으로써 만들어집니다. 케이블이란, 복수책의 전선이 전력전송이나 신호 전송의

 목적에 따라 서로 꼬게 한 말을 하고, 용도에 따라서 쉴드나 시스(보호 피복)이 설비됩니다.

 

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공 정 1

전 선 피 막

 

 전선 압출 성형기에 의해서 용해된 폴리머을 도체에 씌어 절연체을 성형합니다。절연재료의 재질이나 두께 etc에

따라서 절연저항,내전압,내열성,허용전류etc의 특성이 정해집니다. 열가소성 프라스틱(불소 폴리머 FEP,PFA,ETFE)

인 경우는 원료의 페렛(수지의 입자)을 홋퍼에 넣고 실린더속에서 용해, 반죽시키면서 스크류로 압출하는 방식입니다.

 

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 압출된 폴리머는 압출기 선단의 크로스헤드에 있는 성형금형을 통해서 도체(동선)위에 도포되어 균일한 절연체가

됩니다.

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공 정 2

꼬음

 

 절연체가 코팅된 여러가닥의 전선을 비틀림이 없게 균일한 장력으로 정확하게 꼽니다. 필요에 따라서 전선을

정열하거나 테이프로 감아서 둥글게 마무리을 합니다.

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공 정 3

쉴드

 

 편조실드란 도체을 몇가닥씩 묶어 전선의 피복위에 동선을 크로스로 직조해서 쉴드을 만드는 방법입니다.

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 편조실드는 편조기로 만들수 있습니다. 정렬된 전선 을 상하 보빈이 반대방향으로 회전함에 따라 쉴드가 짜여지는

것 입니다.

 

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 그외에도 도체을 한방향으로 정렬해서 감는 가로감기 쉴드, 금속박막 또는 금속라미네이트 테이프로 감는 방법이

있습니다.

 

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전자환경양립성(電磁環境立性(EMC))대책에 뛰어난 쉴드를 개발

 쉴드는 전자파나 노이즈을 차폐하고, 전기특성 안정화을 위해서 사용합니다.  현재, 여러가지 기기에서 누설되는

전자파나발생노이즈가 다른기기에 영향을 미치고, 생명에 지장을 주는 오동작을 일으키는 사고가 발생하여 사회문제

로 되어가고 있습니다。()에스엠이교역에서는 여러가지 실드을 개발하여 전자파 환경에 적합한 연구개발에 사용할

수 있도록 하였습니다

 

공 정 4

시스

 

 전선 피막 공정과 마찮가지로 제일 바깥쪽에 프라스틱이나 열가소성 재료을 피막 도포하여 전선을 보호・강화함과

동시에 여러가지 기능을 부가함으로서 여러가지 기능의 전선을 만들고 있습니다。

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완성된 전선 케이블

 

 ()에스엠이교역에서는 독자적인 기술로 여러가지의 전선을 출시하여 판매하고 있습니다. 또한, 고객의 요구에 따라서도 개발 출시하오니 문의바랍니다.

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2. 도체 사이즈 표(AWG)

 
A) mmG

 일본은 전선 표준 조사위원회에서 선정된“밀리메터 게이지”입니다。일반적으로 사용하는 사이즈로,JIS(일본공업회규격)및 JCS(일본전선 공업회규격)에 규정되어 있습니다。

 
B) AWG

 American Wire Gauge의 약자로,미국에서 일반적으로 사용되어지고 있는 도체의 치수 규격입니다。

B&S( Brown and Sharp) Gauge라고도 합니다。 AWG No.4/0의 외경을 0.4600 Inch,AWG No.36의 외경을 0.0050Inch로 정하고,이 간격을 공비(公比) construction_01.gif 의 등비급수적(等比級的)에 39로

나눈것입니다。

 

 AWG No.10의 도체저항은 거의 1Ω/1000피트,선경은 거의 0.1 inch입니다。

 

 번호가 크게 되면 ,선경은 가늘게 됩니다。번호와 도체저항,질량의 외부와의 관계는 다음과 같습니다.

 번호가 3개정도 크게되면 → 도체저항은 약3배,질량은 약1/2

 번호가 6개정도 크게되면 → 도체저항은 약4배,질량은 약1/4, 선경은 약1/2
 번호가 10개정도 크게되면 → 도체저항은 약10배,질량과 단면적은 약1/10


 AWG사이즈는 MIL규격이나 UL규격제품에 사용되어지고 있고,치수공차나 도체저항etc은 전선의 개별사양규격마다 정해져 있습니다。또,ASTM(미국재료시험협회규격)에 구조나 시험방법의 규정이 있습니다. AWG사이즈는 단면적

을 ' 셔큘 밀(CM) ' 로 표현하기도 합니다。이것은 직경 1밀( 1mil=0.001inch=0.0254mm )의 원의 면적을 1CM

이라고 합니다. 다음의 표에서 환산할수가 있습니다.

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<도체 치수표(표1-1-1)에 대해서> 

① 질량은 연동선의 비중 8.89을 사용해서 계산하고 있습니다。
② 도체저항은 20℃에 있어서 단심(単心)의 최대 규격치입니다。다심(多心)케이블인 경우에는 연입(撚込)비율분을

    더합니다.
③ 도전율이 다른 도체의 전기저항을 구할때에는 ,은도금 연동선의 저항치 (100/도전율)을 곱합니다。
④ 도전 저항의 수치는 전선 케이블의 개별사양규격(MIL이나 UL규격 etc)에 규정되어 있는 경우는 그들의 수치를

    우선으로합니다。
⑤ 표안의 모든 사이즈에 대해서는 ,모든 도체 종류(도금이나 합금etc)을 준비하고 있지 않습니다。또한,

    카타로그에나와 있지 않은 사이즈나 종류에 대해서는 ()sme교역으로 문의 바랍니다。

 

1-1-1AWG사이즈 도체 치수표

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3. 도체 사이즈 표(JIS)

 
<도체 사이즈 표(표 3-1에 대해서)

 ① 질량은 연동선의 비중 8.89을 사용하여 게산합니다.
 ② 도체 저항은 ,20℃에 있어서 단심의 최대 규격치입니다. 다심 케이블인 경우에는 연입(撚込)비율분을 추가합니다.
 ③ 도전율이 다른 도체의 전기저항을 구할 경우에는 은도금 연동선의 저항치에 (100/도전율)을 곱합니다.
 ④ 도체저항의 수치는 전선 케이블의 개별사양규격 (MIL이나 UL규격 et) 에 규정되어 있는 경우는 그들 수치를

     우선으로 합니다.
  ⑤ 아래 표 안의 모든 사이즈에 대해서는 모든 도체 종류(도금이나 합금etc)을 준비하고 있지 않습니다.

      (주)에스엠이교역의 홈페이지나 카타로그에 없는 사이즈 또는 종류에 대해서는 문의 하여 주십시오.

 

3-1 JIS사이즈 연선 도체 사이즈표

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4. 허용전류 계산식

 

 절연전선에는 항상 흐를수있는 최대전류치를 허용전류라고 합니다. 이 수치는 전선을 연속으로 사용할때에 상승가능

한계온도와 분위기 온도 및 배선환경에 따라서 구할수가 있습니다. 전선의 굵기와 종류에 따라서 허용전류을 결정할

수가 있습니다.

 ① 전류는 피복의 재질에 따라서 아래 순서대로 높게 됩니다. 비닐→고무→폴리에스텔→그라스및 실리콘고무→테프론

 ② 전류는 다심이 되면 될수록 전류는커집니다. 10심→8심→6심→4심→3심→2심→1심

 ③ 전류는 사용하는 길이에 따라 다릅니다(전압강하), 길게 사용하는경우에는 왕복의 전압강하을 생각해서 굵은 선을

     선택합니다.
 ④ 에나멜 동선etc 권선의 전류는 2D²은 표준이 됩니다.
 ⑤ 모든 배선은 굵고 짧게하는+ - 선 반드시 좋습니다.

 

a)테프론 전선의 허용전류 계산 방법

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b)전선 케이블의 허용전류을 구하는 방법

 앞의 계산식에서는 ,“Ρa = Ρb을 만족하는 온도 Τ[]”의 근사치을 구할 필요가 있습니다. 다음 항에서는 대표적인

전선의 계산 결과을 표시합니다(표1.2.1~표1.2.2)。표안에서 항상 기압중이라고 하는것은 주위온도20℃의

공기중에 있어서 전선을 수평으로 1가닥을 당겨,기체의 유동이 전혀없는 경우(무풍상태)에서의 전류 대 온도 상승을

표시하는 것 입니다.

 ① 전선의 사용 분위기 온도,도체 또는 절연체 연속 최고 사용온도 또는 주위에 있는 다른 부품의 상황에 의한 온도

     상승 가능 한계에서 ,“도체 상승 온도”(ΔΤ)을 결정합니다。일반적으로는,전선 케이블의 정격온도을 상승온도

     라고도 합니다.

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② ①에서 구한 도체 상승 온도 ΔΤ에 대한 도체 외경 또는 전선 구조별 직선의 교점에서 전류치 []을 읽을수 있습니다.
③ 진공중인 경우는 항상 기압중의 수치 약1/21/3이 됩니다. 진공중인 경우의 계산 예제는 표1.2.2에 표시하고

    있습니다. 고압가스속에서 사용하는 경우는 표1.2.9,기압이 낮은곳에서 사용하는 경우는 표1.2.10 보정 계수를

    항상 기압중인 값을 곱합니다.
④ 여러가닥을 묶거나, 병렬로 배치하는 경우는 ,묶음수 보정 계수을 곱합니다.
⑤ 고주파(400Hz이상)전류인 경우는 ,표에서 구한 전류치에 교류저항을 고려한 보정계수을 곱합니다.
⑥ 동합금선 etc 의 도전율이 100IACS이 아닌 도체의 경우는 ,표에서 구한 전류치에 도전율(%IACS)을 고려한

    보정계수 을 곱합니다.

 

*허용전류치는 *

  1. 1. 도체 단면적이 크게 되면 크게 됩니다.
  2. 2. 기압이 높게되면 크게되고,낮으면 작게 됩니다。진공중에서는 상압의 약1/2~1/3이 됩니다.
  3. 3. 테프론 전선은 ΔΤ가 크게 되기 때문에 허용전류는 크게 됩니다。반대로 같은 허용전류을 희망하는 경우는
  4.     테프론 전선은 도체단면적을 작게 할수가 있습니다.
  5. 4. ΔΤ가 같으면 ,절연체의 종류 및 두께에 거의 영향을 받지 않습니다。절연체의 두께가 조금 달라도 도체외경
  6.     또는 단면적에서 읽어들인 전류치을 사용할수가 있습니다. 
 
c) 허용 전류 계산 결과

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4. 동축 케이블의 신호 특성 계산식

 

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동축 케이블의 전기 특성

  1.  1. 같은 방법의 동축 케이블에서 절연체의 유전율이 작게되면 ,정전용량은 작고,특성 인피던스는 높고,
  2.      감량은 작게 됩니다。
  3.  2. 유전체 직경과 내부 도체 직경의 비(D/d)이 크게됨에 따라 정전용량은 작고,인피던스는 크고,
  4.      특성 인피던스는높게 됩니다。
  5.  3. 도체에 연선(撚線)을 사용하는 경우는 단선에 비해 정전용량이 작고 특성 인피던스는 높게 됩니다。
  6.  4. 인피던스는 도체의 투자율(透磁率)이나 체적 저항율이 크게됨에 따라 크게됩니다。
  7.  5. 감쇄량(減衰量)은 유전체의 유전율이나 유전정접,도체의 체적 고유저항이 크게됨에 따라 크게 됩니다。
  8.      또,주파수가 높게됨에 따라 크게되고,그 증가 정도는 거의 에 비례하고 있습니다。
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