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UL电线电缆标准和基本测试方法及所需仪器
日期：2024-04-27 04:49
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摘要：
UL电线电缆标准和基本测试方法及常用仪器
常用仪器：直流低电阻测试仪、绝缘耐压测试仪、电子比重计、电线伸长率试验机、投影仪、外径千分尺、恒温水槽、火花机、砝码、燃烧试验机、紫外线光老化试验机等。
基本结构
（一）导线
1、导体电阻：除TPT、TS和TST等锡芯电线外，UL不要求测量电线电缆产品的导体电阻。
2、线径：通常电线电缆的线径都是偶数AWG，如18AWG、16AWG等，奇数AWG电线属于特殊例外。
3、决定导体截面积的方法有二种：
A、测量每一根绞合芯线截面积之和，测量时至少要取7根苡线直径的平均值作为平均芯线直径。D
以Mils计算：导体截面积CMA=nd2（CMA：Circular Mil Area)
以毫米计算：导体=0.7854*nd2
其中n为导体结构中芯线的根数。芯线直径的测量：根据UL1581第200节，每根芯线直径须使用精度达到0.01mm(0.001英寸），两个端面都是平面的千分尺进行测量。
B、称重法，见UL1581第210节。
测量过程中发现测量值小于要求值（UL1581，Table20.1),可用两种方法中的另一种加以证实。（注：DC电阻测量法不能用来作为测量CMA的*终判断标准）。导体绝缘厚度
1、测量工具：千分尺
常用的千分尺，测量端面均为平面，*小读数：0.01mm
端面为1.98*9.5mm，荷重10g的荷重千分尺（导体绝缘厚度）
平均绝缘厚度的测量：距端线10英寸开始，每10英寸为一个测量点，测量5个点处导线的外径，导体的直径。
绝缘厚度=（导线外径-导体直径）/2
将5个点处的绝缘厚度平均即得到平均绝缘厚度。
*小绝缘厚度的测量：
测量工具：pin-gauge千分尺,注意此方法适用于18AWG或更大线径的导线结构。截取一段抽出芯线导体的绝缘体，将其放置在千分尺的pin上。测量时先将荷重轻轻抬起，并缓慢转动绝缘体，读取*小值即视作导线绝缘体*小厚度。对于小于18AWG的导线，可采用读数显微镜方法。
2、测量工具，读数显微镜
取样时，小心抽取全部导体芯线，沿导线绝缘体方向垂直切片，在显微镜下测量*薄处的厚度，作为导体绝缘层的*小厚度。
通常将读数显微镜（精度为0.001mm)的测量结果作为*终的参考标准。实际测量时发现一卷电线测量的*小厚度小于规定值多过2Mils，判定该卷电线不合格。若测量值小于规定值不超过2Mils,应在该卷电线上相距1英尺处抽取两个样测量，如果其中1个结果小于*小值，该卷电线判为不合格，若两个测量值均达标，判为合格。
外被
平均外被厚度
沿线身测量相距离英寸的5个点处外被的外径以及成缆直径，外被厚度=（外被外径-成缆直径）/2
平均外被厚度为5个点测量值的平均。
外被*小厚度：同导线*小绝缘厚度。外被内表面须先小心抛磨打平，再使用荷重85g,测量截面直径6.4mm的荷重千分尺测量。
读数显微镜测量：方法同导体绝缘厚度测量方法。
常见电线的平均厚度和*小厚度的对照表。见UL62，Table:16.2,16.4,16.6,16.8.
绞距
芯线绞距
取芯线10个绞合的间距的平均值作为芯线平均绞距，测量时去除大约十个绞合长度的绝缘外皮，取任何一支芯线为对象进行测量。注意在去皮时不要损伤芯线，造成芯线断线。
导线绞距
同样取导线的10个绞距长度进行平均，作为平均导线绞距，取样时要注意由于导线绞合时的内应力一扭力很大，去除外被时可能造成原绞合结构的松散。为此，取样时先预留一段护套线不去除外被，再沿线缆方向用利刀片拉掉部分外被，*好是以能看到待测导线，而导线与外被结合得仍很紧密为宜。将样品平放拉直，量取某一导线十个绞合点之间的距离作为绞距，因为成缆时由于应力的关系，成形外被后原绞合距离会增加。
各种芯线*大绞距参见UL62。各种线径的导线*大绞距参见UL62
（二）燃烧测试
电线燃烧等级及测试方法对照表
续上
（三）耐电压测试
电缆中各导线间应施加UL62Table51.1相对应的电压，加压时应在10S至60S钟内缓慢将电压由零加到额定值，保持1分钟。判别标准为在升、降压以及保持期间，Hi-pot机电路报警。另一方面，绝缘电阻测试在某种程序上也能产生类似效果，所以先进行耐电压测试是一种积极的简便测试漏电的方法。
（四）火花测试
对于单芯电源线，如CXTW线，耐电压测试即为火花测试，而对于多芯电源线，日常生产测试中也可以用火花测试代替耐电压测试。
火花测试要点：
火花试验机
（1）镀铬铜珠练长度、位置：参见Table900.1,从横向和纵向对珠练的间隔，排列方式等进行了规定，日常生产中须定期检查珠练是否掉落，如发现有部分不全，应及时加以更换。
（2）火花机V型测试槽长度L、测试频率、生产电线*大出线速率的关系，见Table900.2.可见工作频率提高，出线速率可以大幅提高，生产效率也可大大提升。
（3）线路接地：保持导体以及放、收线轮与火花机接地良好。
放线端为裸铜线：放线端接地，收线端不用接地，电线的导通性不须测试。
放线端为绝缘导线：导线与收线、放线轮导通连接，收线、放线端均须接地。对于10AWG或更细导线，不用测试导通性能。
测试电压：见Table900.2
（五）绝缘电阻测试
1、普通电线电缆
绝缘高阻计直流电压调节为100-500V，长度为50FT-5000FT的电线在水槽中浸泡2小时，高阻计的一个电极连接到水槽的铜板电极上，另一电极连接到待测的电线导线上。测量时间为60秒，合格标准为15.6℃时1000英尺电线的绝缘电阻大于2.5M.
将10 ℃-29.4 ℃水温的测量值折算为15.6 ℃、长度为1000英尺的值：
R*L*M*TCF
1000
R：高阻计读数 L：实测电线长度
M：高阻计倍率 TCF：温度修正系数
TCF对照表可参见UL1581 Table52.1
2、常用户外型“w”电线电缆，如SPT-2W，SJTW，CXTW等。
短时间绝缘电阻的测试方法与普通型电线电缆相同，但合格判定标准完全不同，“W”型电线阻值要高得多。如CXTW22AWG，合格标准为15.6 ℃225M/1000英尺。
（1）判定标准
SPT-2W，SPT-1W，XTW以及CXW，参见UL62Table35.1
SJTW等护套线，参见UL62Table32.1
表中所列的绝缘电阻为15.6 ℃下短时间浸水阻值，另外还需进行50 ℃升温长时间浸水测试其绝缘电阻。
（2）TCF的确定
首先要确定阻抗因子C，再从UL62Table33.1中找出相应的M因子，套用前面公式，即可求出阻抗。
注：对于护套电缆，如SVT，SJTW，表中所列的绝缘电阻为护套内各导线间绝缘电阻，所以在测量时，需将护套外被切除后再浸水测试。
阻抗因子C的决定：参见UL62第34节。
原理：在两个样品升温和降温的过程中，测量5个固定温度点的阻值，在半对数坐标上作图，推算出15.6 ℃时的阻值，再读出16.1 ℃的阻值，两者相除即可求出C值。
（六）老化前和老化后拉伸测试
1、如何决定测试机的拉伸速度？
拉伸速率：在UL1581第50节各表中未特别指明拉伸速率时，通常情况下速率为500+25mm/min.
2、如何决定材质的拉伸指数？
UL62现在已将常规可弯曲软线的物性归结在Table5.2(绝缘体）和Table7.2（外被）中。
过去所有电线塑料材质的物性全部列入UL1581 Table50系列。例如SPT-2，105 ℃电线，其物性要求为：SPT-2为Integral PVC电缆，故应用UL62Table15.1或UL1581 Table50182。105 ℃对应的CLASS是2.11,拉伸指数为老化前拉伸率100%，抗张强度1500ibf/m2。136 ℃，7天的老化后拉伸率为之前的65%，抗张强度为老化前的85%。而对于半硬PVC而言（SR-PVC），根据UL1581Table47.1,拉伸指数在Table50183中列明，即老化前，拉伸率100%，抗张强度3000ibf/m2,老化后百分比分别为70%，70%。
3、测试样品的制备
步骤：截取一段待测试
（1）测量其导体直径，绝缘（或外被）层厚度；
（2）小心去除绝缘层包裹的导线和其它填充物，检查绝缘表皮完好无损。
对于外被样品，用抛光磨平机小心磨平外被的内表面，直至内表面凹凸部位平滑即可。对于周长分别为4mm或6mm的外被，可用ASTM dieD或 ASTM dieC的哑铃片器制备哑铃状样品。
（3）样品上相距1英寸两端作标记，以便测试过程中测量其拉伸情况。测试机的上下拉爪的夹持位置距离标记线均匀，不超过1/2英寸。
4、计算
（1）对于规则的管状试样，截面积A为：
A=00.7854(D2-d2)
D:导线外径，d：导体直径
（2）对于不规则内壁试样，面积A：
W
163.87G
W：10英寸样品的重量，以克计； G：材质比重；
A：截面积，以平方英寸计。 注：哑铃片状外被样品。
截面积A=外被平均厚度*宽度
（3）比重G的测量
10英寸长的材质，按下图方式制备样品，测量前样品须在纯净酒精中浸没。主要是为避免样品内壁上空气的保留。
测量W1：空气中样品的重量；
W3：为直径小于0.127mm绑捆铜丝的重量。
W1
W1- W2+ W3
（4）抗张强度 S=P/A
P为拉断试样的力量
5、对老化炉的要求
按照ASTM D5423-93（II型）和ASTM D5374-93标准：使用高速循坏、空气，保持试样周围空气中氧含量在正常水平，循环空气的速率应达到每小时100-200次空气交换，温度保持在
（一）导线
1、导体电阻：除TPT、TS和TST等锡芯电线外，UL不要求测量电线电缆产品的导体电阻。
2、线径：通常电线电缆的线径都是偶数AWG，如18AWG、16AWG等，奇数AWG电线属于特殊例外。
3、决定导体截面积的方法有二种：
A、测量每一根绞合芯线截面积之和，测量时至少要取7根苡线直径的平均值作为平均芯线直径。D
以Mils计算：导体截面积CMA=nd2（CMA：Circular Mil Area)
以毫米计算：导体=0.7854*nd2
其中n为导体结构中芯线的根数。芯线直径的测量：根据UL1581第200节，每根芯线直径须使用精度达到0.01mm(0.001英寸），两个端面都是平面的千分尺进行测量。
B、称重法，见UL1581第210节。
测量过程中发现测量值小于要求值（UL1581，Table20.1),可用两种方法中的另一种加以证实。（注：DC电阻测量法不能用来作为测量CMA的*终判断标准）。导体绝缘厚度
1、测量工具：千分尺
常用的千分尺，测量端面均为平面，*小读数：0.01mm
端面为1.98*9.5mm，荷重10g的荷重千分尺（导体绝缘厚度）
平均绝缘厚度的测量：距端线10英寸开始，每10英寸为一个测量点，测量5个点处导线的外径，导体的直径。
绝缘厚度=（导线外径-导体直径）/2
将5个点处的绝缘厚度平均即得到平均绝缘厚度。
*小绝缘厚度的测量：
测量工具：pin-gauge千分尺,注意此方法适用于18AWG或更大线径的导线结构。截取一段抽出芯线导体的绝缘体，将其放置在千分尺的pin上。测量时先将荷重轻轻抬起，并缓慢转动绝缘体，读取*小值即视作导线绝缘体*小厚度。对于小于18AWG的导线，可采用读数显微镜方法。
2、测量工具，读数显微镜
取样时，小心抽取全部导体芯线，沿导线绝缘体方向垂直切片，在显微镜下测量*薄处的厚度，作为导体绝缘层的*小厚度。
通常将读数显微镜（精度为0.001mm)的测量结果作为*终的参考标准。实际测量时发现一卷电线测量的*小厚度小于规定值多过2Mils，判定该卷电线不合格。若测量值小于规定值不超过2Mils,应在该卷电线上相距1英尺处抽取两个样测量，如果其中1个结果小于*小值，该卷电线判为不合格，若两个测量值均达标，判为合格。
外被
平均外被厚度
沿线身测量相距离英寸的5个点处外被的外径以及成缆直径，外被厚度=（外被外径-成缆直径）/2
平均外被厚度为5个点测量值的平均。
外被*小厚度：同导线*小绝缘厚度。外被内表面须先小心抛磨打平，再使用荷重85g,测量截面直径6.4mm的荷重千分尺测量。
读数显微镜测量：方法同导体绝缘厚度测量方法。
常见电线的平均厚度和*小厚度的对照表。见UL62，Table:16.2,16.4,16.6,16.8.
绞距
芯线绞距
取芯线10个绞合的间距的平均值作为芯线平均绞距，测量时去除大约十个绞合长度的绝缘外皮，取任何一支芯线为对象进行测量。注意在去皮时不要损伤芯线，造成芯线断线。
导线绞距
同样取导线的10个绞距长度进行平均，作为平均导线绞距，取样时要注意由于导线绞合时的内应力一扭力很大，去除外被时可能造成原绞合结构的松散。为此，取样时先预留一段护套线不去除外被，再沿线缆方向用利刀片拉掉部分外被，*好是以能看到待测导线，而导线与外被结合得仍很紧密为宜。将样品平放拉直，量取某一导线十个绞合点之间的距离作为绞距，因为成缆时由于应力的关系，成形外被后原绞合距离会增加。
各种芯线*大绞距参见UL62。各种线径的导线*大绞距参见UL62
（二）燃烧测试
电线燃烧等级及测试方法对照表
续上
（三）耐电压测试
电缆中各导线间应施加UL62Table51.1相对应的电压，加压时应在10S至60S钟内缓慢将电压由零加到额定值，保持1分钟。判别标准为在升、降压以及保持期间，Hi-pot机电路报警。另一方面，绝缘电阻测试在某种程序上也能产生类似效果，所以先进行耐电压测试是一种积极的简便测试漏电的方法。
（四）火花测试
对于单芯电源线，如CXTW线，耐电压测试即为火花测试，而对于多芯电源线，日常生产测试中也可以用火花测试代替耐电压测试。
火花测试要点：
火花试验机
（1）镀铬铜珠练长度、位置：参见Table900.1,从横向和纵向对珠练的间隔，排列方式等进行了规定，日常生产中须定期检查珠练是否掉落，如发现有部分不全，应及时加以更换。
（2）火花机V型测试槽长度L、测试频率、生产电线*大出线速率的关系，见Table900.2.可见工作频率提高，出线速率可以大幅提高，生产效率也可大大提升。
（3）线路接地：保持导体以及放、收线轮与火花机接地良好。
放线端为裸铜线：放线端接地，收线端不用接地，电线的导通性不须测试。
放线端为绝缘导线：导线与收线、放线轮导通连接，收线、放线端均须接地。对于10AWG或更细导线，不用测试导通性能。
测试电压：见Table900.2
（五）绝缘电阻测试
1、普通电线电缆
绝缘高阻计直流电压调节为100-500V，长度为50FT-5000FT的电线在水槽中浸泡2小时，高阻计的一个电极连接到水槽的铜板电极上，另一电极连接到待测的电线导线上。测量时间为60秒，合格标准为15.6℃时1000英尺电线的绝缘电阻大于2.5M.
将10 ℃-29.4 ℃水温的测量值折算为15.6 ℃、长度为1000英尺的值：
R*L*M*TCF
1000
R：高阻计读数 L：实测电线长度
M：高阻计倍率 TCF：温度修正系数
TCF对照表可参见UL1581 Table52.1
2、常用户外型“w”电线电缆，如SPT-2W，SJTW，CXTW等。
短时间绝缘电阻的测试方法与普通型电线电缆相同，但合格判定标准完全不同，“W”型电线阻值要高得多。如CXTW22AWG，合格标准为15.6 ℃225M/1000英尺。
（1）判定标准
SPT-2W，SPT-1W，XTW以及CXW，参见UL62Table35.1
SJTW等护套线，参见UL62Table32.1
表中所列的绝缘电阻为15.6 ℃下短时间浸水阻值，另外还需进行50 ℃升温长时间浸水测试其绝缘电阻。
（2）TCF的确定
首先要确定阻抗因子C，再从UL62Table33.1中找出相应的M因子，套用前面公式，即可求出阻抗。
注：对于护套电缆，如SVT，SJTW，表中所列的绝缘电阻为护套内各导线间绝缘电阻，所以在测量时，需将护套外被切除后再浸水测试。
阻抗因子C的决定：参见UL62第34节。
原理：在两个样品升温和降温的过程中，测量5个固定温度点的阻值，在半对数坐标上作图，推算出15.6 ℃时的阻值，再读出16.1 ℃的阻值，两者相除即可求出C值。
（六）老化前和老化后拉伸测试
1、如何决定测试机的拉伸速度？
拉伸速率：在UL1581第50节各表中未特别指明拉伸速率时，通常情况下速率为500+25mm/min.
2、如何决定材质的拉伸指数？
UL62现在已将常规可弯曲软线的物性归结在Table5.2(绝缘体）和Table7.2（外被）中。
过去所有电线塑料材质的物性全部列入UL1581 Table50系列。例如SPT-2，105 ℃电线，其物性要求为：SPT-2为Integral PVC电缆，故应用UL62Table15.1或UL1581 Table50182。105 ℃对应的CLASS是2.11,拉伸指数为老化前拉伸率100%，抗张强度1500ibf/m2。136 ℃，7天的老化后拉伸率为之前的65%，抗张强度为老化前的85%。而对于半硬PVC而言（SR-PVC），根据UL1581Table47.1,拉伸指数在Table50183中列明，即老化前，拉伸率100%，抗张强度3000ibf/m2,老化后百分比分别为70%，70%。
3、测试样品的制备
步骤：截取一段待测试
（1）测量其导体直径，绝缘（或外被）层厚度；
（2）小心去除绝缘层包裹的导线和其它填充物，检查绝缘表皮完好无损。
对于外被样品，用抛光磨平机小心磨平外被的内表面，直至内表面凹凸部位平滑即可。对于周长分别为4mm或6mm的外被，可用ASTM dieD或 ASTM dieC的哑铃片器制备哑铃状样品。
（3）样品上相距1英寸两端作标记，以便测试过程中测量其拉伸情况。测试机的上下拉爪的夹持位置距离标记线均匀，不超过1/2英寸。
4、计算
（1）对于规则的管状试样，截面积A为：
A=00.7854(D2-d2)
D:导线外径，d：导体直径
（2）对于不规则内壁试样，面积A：
W
163.87G
W：10英寸样品的重量，以克计； G：材质比重；
A：截面积，以平方英寸计。 注：哑铃片状外被样品。
截面积A=外被平均厚度*宽度
（3）比重G的测量
10英寸长的材质，按下图方式制备样品，测量前样品须在纯净酒精中浸没。主要是为避免样品内壁上空气的保留。
测量W1：空气中样品的重量；
W3：为直径小于0.127mm绑捆铜丝的重量。
W1
W1- W2+ W3
（4）抗张强度 S=P/A
P为拉断试样的力量
5、对老化炉的要求
按照ASTM D5423-93（II型）和ASTM D5374-93标准：使用高速循坏、空气，保持试样周围空气中氧含量在正常水平，循环空气的速率应达到每小时100-200次空气交换，温度保持在
