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如何评价电连接器?

时间:2018-04-25
 

      连接器是连接电气线路的机电元件,正确选择和使用连接器是保证连接可靠性的一个重要方面,因此了解连接器的性能指标尤其重要。

       连接器基本性能可分为三大类:即机械性能、电气性能和环境性能。电连接器也可称插头座,广泛应用于各种电气线路中,起着连接或断开电路的作用。因此连接器自身的电气参数是选择连接器首先要考虑的问题。 

一、机械性能

       就连接功能而言,插拔力是重要的机械性能。插拔力分为插入力和拔出力(拔出力亦称分离力),两者的要求不同。另一个重要机械性能是连接器的机械寿命。机械寿命实际上是一种耐久性指标,在国标GB5095中把它叫做机械操作。是以一次插入和一次拔出为一个循环,以在规定的插拔循环后连接器能否正常完成其连接功能(如接触电阻值)作为评判依据。

       连接器的插拔力和机械寿命与接触件结构(正压力大小)、接触部位镀层质量(滑动摩擦因数)以及接触件排列尺寸精度(对准度)有关。

二、电气性能

     电连接器的主要电气性能包括接触电阻、绝缘电阻和抗电强度:

         1、接触电阻:指两个接触导体在接触部分产生的电阻,高质量的电连接器应当具有低而稳定的接触电阻。连接器的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等。

         选用时应注意到两个问题:1、连接器的接触电阻指标事实上是接触对电阻,包括接触电阻和接触对导体电阻。通常导体电阻较小,因此接触对电阻在很多技术规范中被称为接触电阻。2、在连接小信号的电路中,要注意给出的接触电阻指标是在什么条件下测试的,因为接触表面会附则氧化层、油污或其它污染物,两接触件表面会产生膜层电阻。在膜层厚度增加时,电阻迅速增大,是膜层成为不良导体。但是,膜层在高接触压力下会发生机械击穿,或在高电压、大电流下会发生电击穿。对某些小体积的连接器设计的接触压力相当小,使用场合仅为mA 和mV级,膜层电阻不易被击穿,可能影响电信号的传输。

       2、绝缘电阻:衡量电连接器接插件之间、接触件与外壳之间的绝缘性能指标,其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等;

       3、抗电强度:抗电强度也称耐电压、介质耐压,是表征连接器接触件之间、或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力。分为两个指标:额定电压和额定电流。 
        额定电压又称工作电压,它主要取决于连机器所使用的绝缘材料,接触对之间的间距大小。某些元件或装置在低于其额定电压时,可能不能完成其应有的功能。连接器的额定电压事实上应理解为生产厂推荐的最高工作电压。原则上说,连接器在低于额定电压下都能正常工作。购线网建议用户根据连接器的耐压(抗电强度)指标、按照使用环境、安全等级要求来合理选用额定电压;即相同的耐压指标,根据不同的使用环境和安全要求,可使用到不同的最高工作电压。

        额定电流又称工作电流。同额定电压一样,在低于额定电流情况下,连接器一般都能正常工作。在连接器的设计过程中,是通过对连接器的热设计来满足额定电流要求的,因为在接触对有电流流过时,由于存在导体电阻和接触电阻,接触对将会发热。当其发热超过一定极限时,将破坏连接器的绝缘和形成接触对表面镀层的软化,造成故障。因此,要限制额定电流,事实上要限制连接器内部的温升不超过设计的规定值。在选择时要注意的问题是:对多芯连接器而言,额定电流必须降额使用。这在大电流的场合更应引起重视,例如φ3.5mm接触对,一般规定其额定电流为50A,但在5芯时要降额33%使用,也就是每芯的额定电流只有38A,芯数越多,降额幅度越大。

        4、其它电气性能:电磁干扰泄露衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,一般在100M~10GHz频率范围内测试。在现代电气电子设备中,元器件密度以及它们之间相关功能的日益增加,对电磁干扰提出了严格的限制。所以连接器往往用金属壳体封闭起来,以阻止内部电磁能辐射或受到外界电磁场的干扰。在低频时,只有磁性材料才能对磁场起明显屏蔽作用。此时,对金属外壳的电连续性有一定的规定,也就是外壳接触电阻。

         对射频同轴连接器而言,还有特性阻抗、插入损耗、反射系数和电压驻波比等电气指标(购线网专文对其介绍)。由于数字技术的发展,为了连接和传输高速数字脉冲信号,出现了一类新型的连接器即高速信号连接器,相应地,在电气性能方面,除特性阻抗外,还出现了一些新的电气指标,如串扰、传输延迟和时滞等。  

三、 环境性能

      常见环境性能核心为五耐(耐温、耐湿、耐盐雾、耐振动和耐冲击等):

         1、耐温。目前连接器常见最高工作温度为200ºC(少数高温特种连接器除外),最低温度为-65ºC。由于连接器工作时,电流在接触点处产生热量,导致温升,因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温度之和。在某些规范中,明确规定了连接器在额定工作电流下容许的最高温升。

        2、耐湿。潮气侵入会影响连接器绝缘性能,并锈蚀金属零件。恒定湿热试验条件:相对湿度在90%~95%(依据产品规范可达98%)、温度+40±20ºC、试验时间按产品规定≥96小时。交变湿热试验则更苛刻。

       3、耐盐雾。连接器在含有潮气和盐分的环境中工作时,其金属结构件、接触件表面处理层有可能产生电化腐蚀,影响连接器的物理和电气性能。为了评价电连接器耐受这种环境的能力,规定了盐雾试验。它是将连接器悬挂在温度受控的试验箱内,用规定浓度的氯化钠溶液用压缩空气喷出,形成盐雾大气,其暴露时间由产品规范规定≥48小时。

      4、耐振动和耐冲击。耐振动和耐冲击是电连接器的重要性能,在特殊的应用环境中如航空航天、铁路和公路运输中尤为重要,它是检验电连接器机械结构的坚固性和电接触可靠性的重要指标。在有关的试验方法中都有明确的规定。冲击试验中应规定峰值加速度、持续时间和冲击脉冲波形以及电气连续性中断的时间。

       5、其它环境性能。根据使用要求,电连接器的其它环境性能还有密封性(空气泄漏、液体压力)、液体浸渍(对特定液体的耐恶习化能力)和低气压等。

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