聯結器的選擇方法分析

2023-02-09 14:45:04 字數 5230 閱讀 2205

題目:聯結器的選擇方法

單位姓名時間聯結器是連線電氣線路的機電元件。因此聯結器自身的電氣引數是選擇聯結器首先要考慮的問題。正確選擇和使用電聯結器是保證電路可靠性的乙個重要方面。

1. 引言

電聯結器(以下簡稱聯結器)也可稱插頭座,廣泛應用於各種電氣線路中,起著連線或斷開電路的作用。提高聯結器的可靠性首先是製造廠的責任。但由於聯結器的種類繁多,應用範圍廣泛,因此,正確選擇聯結器也是提高聯結器可靠性的乙個重要方面。

只有通過製造者和使用者雙方共同努力,才能最大限度的發揮聯結器應有的功能。

聯結器有不同的分類方法。

按照頻率分,有高頻聯結器和低頻聯結器;

按照外形分,有圓形連機器,矩形連機器;

按照用途分,有印製板用聯結器,機櫃用聯結器,音響裝置用聯結器,電源聯結器,特殊用途聯結器等等。

下面主要論述低頻聯結器(頻率為3mhz以下)的選擇方法。

2.電氣引數要求

聯結器是連線電氣線路的機電元件。因此聯結器自身的電氣引數是選擇聯結器首先要考慮的問題。

a.額定電壓

額定電壓又稱工作電壓,它主要取決於聯結器所使用的絕緣材料,接觸對之間的間距大小。

某些元件或裝置在低於其額定電壓時,可能不能完成其應有的功能。聯結器的額定電壓事實上應理解為生產廠推薦的最高工作電壓。原則上說,聯結器在低於額定電壓下都能正常工作。

筆者傾向於根據聯結器的耐壓(抗電強度)指標,按照使用環境,安全等級要求來合理選用額定電壓。也就是說,相同的耐壓指標,根據不同的使用環境和安全要求,可使用到不同的最高工作電壓。這也比較符合客觀使用情況。

b.額定電流

額定電流又稱工作電流。

同額定電壓一樣,在低於額定電流情況下,聯結器一般都能正常工作。在聯結器的設計過程中,是通過對聯結器的熱設計來滿足額定電流要求的,因為在接觸對有電流流過時,由於存在導體電阻和接觸電阻,接觸對將會發熱。當其發熱超過一定極限時,將破壞聯結器的絕緣和形成接觸對表面鍍層的軟化,造成故障。

因此,要限制額定電流,事實上要限制聯結器內部的溫公升不超過設計的規定值。在選擇時要注意的問題是:對多芯聯結器而言,額定電流必須降額使用。

這在大電流的場合更應引起重視,例如φ3.5mm接觸對,一般規定其額定電流為50a,但在5芯時要降額33%使用,也就是每芯的額定電流只有38a,芯數越多,降額幅度越大。

c.接觸電阻

接觸電阻是指兩個接觸導體在接觸部分產生的電阻。

在選用時要注意到兩個問題,第一,聯結器的接觸電阻指標事實上是接觸對電阻,它包括接觸電阻和接觸對導體電阻。通常導體電阻較小,因此接觸對電阻在很多技術規範中被稱為接觸電阻。第二,在連線小訊號的電路中,要注意給出的接觸電阻指標是在什麼條件下測試的,因為接觸表面會附著氧化層,油汙或其他汙染物,兩接觸件表面會產生膜層電阻。

在膜層厚度增加時,電阻迅速增大,使膜層成為不良導體。但是,膜層在高接觸壓力下會發生機械擊穿,或在高電壓,大電流下會發生電擊穿。對某些小體積的聯結器設計的接觸壓力相當小,使用場合僅為ma 和mv級,膜層電阻不易被擊穿,可能影響電訊號的傳輸。

在gb5095《電在裝置用機電元件基本試驗規程及測量方法》中的接觸電阻測試方法之一「接觸電阻——毫伏法「規定,為了防止接觸件上絕緣薄膜被擊穿,測試迴路的開路電動勢的直流或交流峰值應不大於20mv,直流或交流試驗電流應不大於100ma。事實上這是一種低電平接觸電阻的測試方法,因此,有此要求的選擇者,因選用由低電平接觸電阻指標的聯結器。

d.遮蔽性

在現代電氣電子裝置中,元器件的密度以及它們之間相關功能的日益增加,對電磁干擾提出了嚴格的限制。所以聯結器往往用金屬殼體封閉起來,以阻止內部電磁能輻射或受到外界電磁場的干擾。在低頻時,只有磁性材料才能對磁場起明顯遮蔽作用。

此時,對金屬外殼的電連續性有一定的規定,也就是外殼接觸電阻。

2. 安全引數

a.絕緣電阻

絕緣電阻是指在聯結器的絕緣部分施加電壓,從而使絕緣部分的表面內或表面上產生漏電流而呈現出的電阻值。

它主要受絕緣材料,溫度,濕度,汙損等因素的影響。聯結器樣本上提供的絕緣電阻值一般都是在標準大氣條件下的指標值,在某些環境條件下,絕緣電阻值會有不用程度的下降。另外要注意絕緣電阻的試驗電壓值。

根據絕緣電阻(mω)=加在絕緣體上的電壓(v)/洩漏電流(μa)施加不同的電壓,就有不用的結果。在聯結器的試驗中,施加的電壓一般有10v,100v,500v三檔。

b.耐壓

耐壓就是接觸對的相互絕緣部分之間或絕緣部分與接地之間,在規定時間內所能承受的比額定電壓更高而不產生擊穿現象的臨界電壓。

它主要受接觸對間距和爬電距離和幾何形狀,絕緣體材料以及環境溫度和濕度,大氣壓力的影響。

c.燃燒性

任何聯結器在工作時都離不開電流,這就存在**的危險性。因此對聯結器不僅要求能防止引燃,還要求在一旦引燃和**時,能在短時間內自滅。在選用時要注意選擇採用阻燃型,自熄性絕緣材料的電聯結器。

4.機械引數

a.單腳分離力和總分離力

聯結器中接觸壓力是乙個重要指標,它直接影響到接觸電阻的大小和接觸對的磨損量。

在大多數結構中,直接測量接觸壓力是相當困難的。因此,往往通過單腳分離力來間接測算接觸壓力。對於圓形針孔接觸對,通常是用有規定重量砝碼的標準插針來檢驗陰接觸件夾持砝碼的能力,一般其標準插針的直徑是陽接觸件直徑的下限取-5μm。

總分離力一般是單腳分離力上線之和的兩倍。總分離力超過50n時,用人工插拔已經相當困難了。當然,對一些測試裝置或某些特殊要求的場合,可選用零插拔力聯結器,自動脫落聯結器等等。

b.機械壽命

聯結器的機械壽命是指插拔壽命,通常規定為500~1000次。

在達到此規定的機械壽命時,聯結器的接觸電阻,絕緣電阻和耐壓等指標不應超過規定的值。嚴格的說,現在的機械壽命是一種模糊的概念。機械壽命應該與時間有一定的關係,10年用完500次與1年用完500次,顯然其情況是不一樣的。

只不過目前還沒有一種更經濟,更科學的方法來衡量。

c.接觸對數目和針孔性

首選可根據電路的需要來選擇接觸對的數目,同時要考慮聯結器的體積和總分離力的大小。接觸對數目多,當然其體積就大,總分離力相對也大。在某些可靠性要求高、而體積又允許的情況下,可採用兩對接觸對併聯的方法來提高連線的可靠性。

聯結器的插頭、插座中,插針(陽接觸件)和插孔(陰接觸件)一般都能互換裝配。實際使用時,可根據插頭和插座兩端的帶電情況來選擇。如插座需常帶電,可選擇裝插孔的插座,因為裝插孔的插座,其帶電接觸件埋在絕緣體中,人體不易觸控到帶電接觸件,相對來說比較安全。

d.振動、衝擊、碰撞

主要考慮聯結器在規定頻率和加速度條件下振動、衝擊、碰撞時的接觸對的電連續性。

接觸對在此動態應力情況下會發生瞬時斷路的現象。規定的瞬斷時間一般有1μs、10μs、100μs、1ms和10ms。要注意的是如何判斷接觸對發生瞬斷故障。

現在一般認為,當閉合接觸對(觸點)兩端電壓降超過電源電動勢的50%時,可判定閉合接觸對(觸點)發生故障。也就是說判斷是否發生瞬斷有兩個條件:持續時間和電壓降,兩者缺一不可。

e.連線方式

聯結器一般由插頭和插座組成,其中插頭也稱自由端聯結器,插座也稱固定聯結器。

通過插頭、插座的插合和分離來實現電路的連線和斷開,因此就產生了插頭和插座的各種連線方式。對圓形聯結器來說,主要有螺紋式連線,卡口式連線和彈子式連線三種方式。其中螺紋式連線最常見,它具有加工工藝簡單、製造成本低、適用範圍廣等優點,但連線速度較慢不適宜於需頻繁插拔和快速接連的場合。

卡口式連線由於其三條卡口槽的導程較長,因此連線的速度較快,但它製造較複雜,成本也就較高。彈子式連線是三種連線方式中連線速度最快的一種,它不需進行旋轉運動,只需進行直線運動就能實現連線、分離和鎖緊的功能。由於它屬於直推拉式連線方式,所以僅適用於總分離力不大的聯結器。

一般在小型聯結器中較常見。

f.安裝方式和外形

聯結器的安裝有前安裝和後安裝,安裝固定方式有鉚釘、螺釘、卡圈或聯結器本身卡銷快速鎖定等。也有一種插頭和插座是均是自由端聯結器,即所謂中繼聯結器。聯結器的外形千變萬化,使用者主要是從直形、彎形、電線或電纜的外徑及與外殼的固定要求、體積、重量、是否需連線金屬軟管等方面加以選擇,對在面板上使用的聯結器還要從美觀、造型、顏色等方面加以選擇。

5.環境引數

環境引數主要有環境溫度、濕度、溫度急變、大氣壓力和腐蝕環境等。聯結器在使用和保管、運輸過程中所處的環境對其效能有顯著的影響,所以必須根據實際的環境條件選用相應的聯結器。

a.環境溫度

聯結器的金屬材料和絕緣材料決定著聯結器的工作環境溫度。高溫會破壞緣材料,引起絕緣電阻和耐壓性能降低;對金屬而言高溫可使接觸對失去彈性,加速氧化和發生鍍層變質。通常的環境溫度為-55~100℃特殊場合下可能要求更高。

b.潮濕

相對濕度大於80%,是引起電擊穿的主要原因。潮濕環境引起水蒸氣在絕緣體表面的吸收和擴散,容易使絕緣電阻降低到mω級以下,長期處在高濕環境下,會引起物理變形,分解、逸出生成物,產生呼吸效應及電解、腐蝕和裂紋。特別是在裝置外部的聯結器,常常要考慮潮濕、水滲和汙染的環境條件,這種情況下應選用密封聯結器。

對於水密、塵密型聯結器一般採用gb4208的外殼防護等級來表示。

c.溫度急變

濕度急變試驗是模擬使用聯結器裝置在寒冷的環境轉入溫暖環境的實際使用情況,或者模擬空間飛行器、探測器環境溫度急劇變化的情況。溫度急變可能使絕緣材料裂紋或起層。

d.大氣壓力

在空氣稀薄的高空,塑料放出氣體汙染接觸對,並使電暈產生的趨勢增加,耐壓性能下降,使電路產生短路故障。在高空達到某一定值時,塑料效能變差。因此在高空使用非密封聯結器時,必須降額使用。

在低氣壓下推薦的電壓降額係數見表2。

e.腐蝕環境

根據聯結器的不同使用腐蝕環境,選用相應金屬、塑料、鍍層結構的聯結器,像在鹽霧環境下使用的聯結器,如果沒有防腐的金屬表面,會使效能迅速惡化。在含有相當濃度的so2環境中,不宜使用鍍銀接觸對的聯結器。在潮熱地區,黴菌也是重要問題。

6.端接方式

端接方式是指聯結器的接觸對與電線或電纜的連線方式。合理選擇端接方式和正確使用端接技術,也是使用和選擇聯結器的乙個重要方面。

a.焊接

焊接最常見的是錫焊。

錫焊連線最重要的是焊錫料與被焊接表面之間應形成金屬的連續性。因此對聯結器來說,重要的是可焊性。聯結器焊接端最常見的鍍層是錫合金、銀和金。

簧片式接觸對常見的焊接端有焊片式、沖眼焊片式和缺口焊片式:針孔式接觸對常見焊接端有鑽孔圓弧缺口式。

b.壓接

壓接是為使金屬在規定的限度內壓縮和位移並將導線連線到接觸對上的一種技術。

好的壓接連線能產生金屬互熔流動,使導線和接觸對材料對稱變形。這種連線類似於冷焊連線,能得到較好的機械強度和電連續性,它能承受更惡劣的環境條件。目前普遍認為採用正確的壓接連線比錫焊好,特別是在大電流場合必須使用壓接。

壓接時須採用專用壓接鉗或自動、半自動壓接機。應根據導線截面,正確選用接觸對的導線銅。要注意的是壓接連線是永久性連線,只能使用一次。

c.繞接

繞接是將導線直接纏繞在帶稜角的接觸件繞接柱上。

電聯結器的選擇方法

聯結器是連線電氣線路的機電元件。因此聯結器自身的電氣引數是選擇聯結器首先要考慮的問題。正確選擇和使用電聯結器是保證電路可靠性的乙個重要方面。引言 電聯結器 以下簡稱聯結器 也可稱插頭座,廣泛應用於各種電氣線路中,起著連線或斷開電路的作用。提高聯結器的可靠性首先是製造廠的責任。但由於聯結器的種類繁多,...

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