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在電器產(chǎn)品制造中，電源線和內(nèi)部布線等線纜的質(zhì)量至關(guān)重要。然而電線電纜行業(yè)“偷工減料”的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，如芯線直徑不足、絞合根數(shù)減少、接地導(dǎo)線過(guò)細(xì)甚至使用銅包鋁線等。

 

由于某些工廠進(jìn)貨檢驗(yàn)的客觀條件有限，特別是一些小型的電器產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，為了攔截明顯造假的線纜入廠，在電源線、內(nèi)部布線的進(jìn)貨檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)文件中規(guī)定了使用千分尺來(lái)測(cè)量線纜的截面積，進(jìn)而判斷線纜的實(shí)際截面積是否符合標(biāo)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(gè)方面進(jìn)行分析：

 

1.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

 

在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3956-2008《電纜的導(dǎo)體》中，標(biāo)稱截面積定義為：“確定導(dǎo)體特定尺寸的數(shù)值，但并不受直接測(cè)量影響（注：本標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)體的每個(gè)特定尺寸應(yīng)符合最大電阻值的要求）”。

 

由此可見(jiàn)，導(dǎo)體的標(biāo)稱截面積在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中是僅是用來(lái)表述電線電纜產(chǎn)品的規(guī)格，以便于產(chǎn)品制造過(guò)程中的管理活動(dòng)，對(duì)于用戶和設(shè)計(jì)人員來(lái)講便于選擇和指導(dǎo)生產(chǎn)及電氣設(shè)計(jì)，但并不要求直接測(cè)量其實(shí)際截面，而是通過(guò)導(dǎo)體電阻值來(lái)進(jìn)行衡量和考核。

 

只要單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的電阻足夠小，就能有足夠的載流能力，就能滿足整機(jī)電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

 

如果選擇導(dǎo)電性能較高的導(dǎo)體材料，那么實(shí)際截面可以小一些，反之導(dǎo)體實(shí)際截面應(yīng)大一些。

 

有人說(shuō)，純銅的電阻率是固定的，根據(jù)電阻率公式來(lái)算，應(yīng)該來(lái)說(shuō)截面積是有個(gè)下限值的。

 

實(shí)際上，電線導(dǎo)體采用的原材料銅桿或銅線的電阻率是有變化的，比如說(shuō)無(wú)氧銅和低氧銅的電阻率就有差異，拉絲后銅線的退火狀態(tài)也會(huì)形成電阻率的差異，要保證導(dǎo)體的電阻率才是關(guān)鍵，所以，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有直接限定導(dǎo)體截面的下限值。

 

2、截面積法的實(shí)用價(jià)值

 

雖然標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用電阻法，但截面積法具有操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，僅需千分尺即可實(shí)施，適合工廠快速篩查。不過(guò)，要確保測(cè)量準(zhǔn)確，必須考慮以下因素：

 

1）導(dǎo)線所用線芯的導(dǎo)體種類(lèi)

 

在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3956-2008《電纜的導(dǎo)體》中，導(dǎo)體共分四種，第1種實(shí)心導(dǎo)體、第2種絞合導(dǎo)體、第5種軟導(dǎo)體，第6種：比第5種更柔軟的導(dǎo)體。

 

第1種和第2種導(dǎo)體用于固定敷設(shè)的電纜中。第5種和第6種導(dǎo)體用于軟電纜和軟線中，也可用于固定敷設(shè)。

 

導(dǎo)體種類(lèi)不同，20℃時(shí)導(dǎo)體最大電阻的要求不同，因而在折算導(dǎo)體截面積的下限值要求時(shí)結(jié)果也就不同。對(duì)于第5種和第6種導(dǎo)體，導(dǎo)體內(nèi)最大單根直徑要求也不同。

 

2）導(dǎo)線所用線材的型號(hào)及狀態(tài)

 

以電工圓銅線為例，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3953-2024《電工圓銅線》的表1規(guī)定了圓銅線的型號(hào)和名稱。

 

 

線材的型號(hào)不同，其電阻率也會(huì)有差異。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3953-2024《電工圓銅線》的表5規(guī)定了圓銅線20℃時(shí)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(shí)導(dǎo)體最大電阻的要求也是不同的，也會(huì)影響折算導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)GB/T 3953-2024《電工圓銅線》的第5.4條款規(guī)定了圓銅線的尺寸偏差。

 

 

5）絞合導(dǎo)體的節(jié)距對(duì)截面積的影響

 

絞合導(dǎo)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(huì)略大，而且節(jié)距越小則截面積越大。一般標(biāo)準(zhǔn)不對(duì)節(jié)距大小做出規(guī)定，而是由工廠的生產(chǎn)工藝決定。

 

好在節(jié)距的影響不大，忽略不計(jì)對(duì)于工廠加嚴(yán)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)也是有利的。

 

3、截面積法確定合格下限值的示例

 

接下來(lái)，筆者試舉例說(shuō)明使用截面積法時(shí)如何確定導(dǎo)線截面積的下限值。

 

不妨以常見(jiàn)的標(biāo)稱截面積為0.5mm2的60227 IEC 06（RV）內(nèi)部布線用導(dǎo)體溫度為70℃的單芯軟導(dǎo)體無(wú)護(hù)套電纜為例。

 

標(biāo)準(zhǔn)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(wú)護(hù)套電纜》規(guī)定，60227 IEC 06（RV）型號(hào)電纜的導(dǎo)體應(yīng)符合GB/T 3956中第5種導(dǎo)體規(guī)定的要求。

 

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3956-2008《電纜的導(dǎo)體》的表3規(guī)定了第5種軟銅導(dǎo)體20℃時(shí)導(dǎo)體最大電阻以及導(dǎo)體內(nèi)最大單線直徑的要求。

 

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3956-2008表3的局部截圖

 

查表可知，標(biāo)稱截面積為0.5mm2的60227 IEC 06（RV）內(nèi)部布線用導(dǎo)體溫度為70℃的單芯軟導(dǎo)體無(wú)護(hù)套電纜導(dǎo)體內(nèi)最大單線直徑為0.21mm。

 

假設(shè)示例導(dǎo)線使用的是常見(jiàn)的不鍍金屬單線，則其20℃時(shí)導(dǎo)體最大電阻R20為39.0?/km。

 

又假設(shè)單線的型號(hào)為T(mén)R軟圓銅線，則其20℃時(shí)的電阻率ρ20應(yīng)≤0.017241??mm2/m。

 

根據(jù)電阻計(jì)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(zhǎng)度，S表示電阻的截面積)可得與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相關(guān)的導(dǎo)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(jiàn)，導(dǎo)線實(shí)際截面積雖然小于標(biāo)稱截面積，只要不超過(guò)下限值（本示例下限值約為標(biāo)稱值的90%），導(dǎo)線也還是合格的。

 

4、以單線直徑測(cè)量結(jié)果推測(cè)實(shí)際截面積是否合格

 

上例中的導(dǎo)體內(nèi)最大單線直徑為0.21mm，為保證產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)要求，電線生產(chǎn)企業(yè)通常會(huì)以直徑比0.21mm更小的相同規(guī)格的固定根數(shù)的園銅線來(lái)生產(chǎn)該電線。比如用28根0.15mm直徑的圓銅線來(lái)生產(chǎn)。

 

由于圓銅線的直徑存在偏差，理論上應(yīng)分別測(cè)量28根圓銅線的直徑，再分別計(jì)算其截面積，然后求和，才是電線的截面積。是否可以有更簡(jiǎn)單的辦法呢？

 

從標(biāo)準(zhǔn)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(lái)計(jì)算，可得電線設(shè)計(jì)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(chǎn)品的設(shè)計(jì)還是能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的。

 

在整機(jī)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)電線進(jìn)行進(jìn)貨檢驗(yàn)時(shí)，為了檢測(cè)簡(jiǎn)便，工廠不妨隨機(jī)抽取28根中若干根圓銅線，比如 3根，檢測(cè)其直徑，并以SLS反推圓銅線的直徑下限D(zhuǎn)L，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(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序 第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃》標(biāo)準(zhǔn)可知，AQL為4.0，還是可以接受的。

 

總結(jié)

 

使用外經(jīng)千分尺檢測(cè)導(dǎo)線標(biāo)稱截面積合格與否，對(duì)于線纜的用戶企業(yè)無(wú)疑是一種簡(jiǎn)單有效的核查方法，但是在檢測(cè)時(shí)要關(guān)注細(xì)節(jié)以保證測(cè)量結(jié)果有效。

 

企業(yè)在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)自身?xiàng)l件，合理選擇檢測(cè)方法，確保線纜質(zhì)量。在對(duì)應(yīng)用截面積法的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生爭(zhēng)議時(shí)，有必要考慮采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電阻法對(duì)測(cè)量結(jié)果做進(jìn)一步的判定。因?yàn)閼?yīng)用電阻法，只要測(cè)量方法正確，其測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性通常會(huì)優(yōu)于截面積法。