Hoe connectoren in ontwerp selecteren?

Elektrische connectoren (hierna connectoren genoemd), ook wel stopcontacten genoemd, worden veel gebruikt in verschillende elektrische circuits om circuits aan te sluiten of te ontkoppelen. Het verbeteren van de betrouwbaarheid van connectoren is in de eerste plaats de verantwoordelijkheid van de fabrikant. Vanwege de grote verscheidenheid en het toepassingsbereik van connectoren is het kiezen van de juiste connector echter ook een belangrijk aspect bij het verbeteren van de betrouwbaarheid van connectoren.
Er zijn verschillende classificatiemethoden voor connectoren.
Afhankelijk van de frequentie zijn er hoog-frequentieconnectoren en laag-connectoren met lage frequentie;
Afhankelijk van hun uiterlijk zijn er cirkelvormig verbonden machines en rechthoekig verbonden machines;
Afhankelijk van hun gebruik zijn er connectoren voor printplaten, kasten, audioapparatuur, voedingen, connectoren voor speciale doeleinden, enzovoort.
De belangrijkste discussie van vandaag gaat over het kiezen van laag-connectoren (met frequenties onder 3 MHz)
1, Elektrische parameters
Een connector is een elektromechanisch onderdeel dat elektrische circuits met elkaar verbindt. Daarom zijn de elektrische parameters van de connector zelf de eerste overweging bij het kiezen van een connector.
nominale spanning
De nominale spanning, ook wel werkspanning genoemd, hangt voornamelijk af van het isolatiemateriaal dat in de connector is gebruikt en de afstand tussen de contactparen.
Sommige componenten of apparaten kunnen mogelijk niet hun beoogde functies uitvoeren onder hun nominale spanning. De nominale spanning van een connector moet eigenlijk worden opgevat als de maximale bedrijfsspanning die door de fabrikant wordt aanbevolen. In principe kunnen connectoren normaal werken bij spanningen die lager zijn dan de nominale spanning.
Daarom moeten we de nominale spanning redelijkerwijs selecteren op basis van de weerstandsspanningsindex (elektrische sterkte) van de connector, de gebruiksomgeving en de vereisten op het gebied van het veiligheidsniveau.
nominale stroom
Nominale stroom, ook wel bedrijfsstroom genoemd. Net als de nominale spanning kunnen connectoren over het algemeen normaal werken onder de nominale stroom.
Bij het ontwerpproces van connectoren wordt aan de nominale stroomvereisten voldaan door het thermisch ontwerp van de connector, omdat wanneer stroom door het contactpaar vloeit, het contactpaar warmte zal genereren vanwege de aanwezigheid van geleiderweerstand en contactweerstand. Wanneer de warmteontwikkeling een bepaalde limiet overschrijdt, zal dit de isolatie van de connector beschadigen en door contact de oppervlaktecoating zachter maken, wat tot storingen kan leiden.
Om de nominale stroom te beperken, is het daarom noodzakelijk om de temperatuurstijging in de connector te beperken, zodat de gespecificeerde ontwerpwaarde niet wordt overschreden. Het probleem waarmee u rekening moet houden bij de keuze is dat voor meer-connectoren de nominale stroom moet worden verlaagd voor gebruik.
Hier moet meer aandacht aan worden besteed in situaties met hoge stroomsterkte, zoals in het geval van een 3,5 mm contactpaar met een nominale stroom van 50 A. Bij gebruik van 5 kernen moet de nominale stroom echter met 33% worden verminderd, wat betekent dat elke kern een nominale stroom van slechts 38A heeft. Hoe meer cores er zijn, hoe groter de verlaging van de rating.
contactweerstand
Contactweerstand verwijst naar de weerstand die wordt gegenereerd door twee contactgeleiders op het contactgebied.
Bij het selecteren moeten twee zaken in acht worden genomen:
Ten eerste is de contactweerstandsindex van een connector feitelijk het contact met de weerstand, inclusief contactweerstand en contact met geleiderweerstand. Meestal is de geleiderweerstand relatief klein, daarom wordt contactweerstand in veel technische specificaties contactweerstand genoemd.
Ten tweede is het in circuits die kleine signalen verbinden belangrijk om op te merken onder welke omstandigheden de gegeven contactweerstandsindex wordt getest, aangezien het contactoppervlak zich kan hechten aan oxidelagen, olievlekken of andere verontreinigende stoffen, wat resulteert in filmweerstand op de oppervlakken van de twee contactcomponenten. Naarmate de dikte van de filmlaag toeneemt, neemt de weerstand snel toe, waardoor de filmlaag een slechte geleider wordt. De filmlaag kan echter mechanisch kapot gaan onder hoge contactdruk, of elektrisch kapot gaan onder hoge spanning en hoge stroom.
Afscherming (anti-interferentie)
In moderne elektrische en elektronische apparatuur vormt de toenemende dichtheid van componenten en hun gerelateerde functies strikte beperkingen op elektromagnetische interferentie. Connectoren zijn dus vaak omhuld met metalen omhulsels om interne elektromagnetische straling of interferentie door externe elektromagnetische velden te voorkomen.
Bij lage frequenties kunnen alleen magnetische materialen een aanzienlijke afscherming tegen magnetische velden bieden. Op dit moment zijn er bepaalde voorschriften met betrekking tot de elektrische continuïteit van de metalen behuizing, namelijk de contactweerstand van de behuizing.
2, veiligheidsparameters
isolatie weerstand
Isolatieweerstand verwijst naar de weerstandswaarde die wordt weergegeven door het aanleggen van spanning op het isolatiegedeelte van een connector, wat resulteert in lekstroom op of binnen het oppervlak van het isolatiegedeelte.
Het wordt voornamelijk beïnvloed door isolatiematerialen, temperatuur, vochtigheid, vervuiling en andere factoren. De isolatieweerstandswaarden die op de connectormonsters worden vermeld, zijn over het algemeen indicatoren onder standaard atmosferische omstandigheden, en onder bepaalde omgevingsomstandigheden kunnen de isolatieweerstandswaarden in verschillende mate afnemen.
Let ook op de testspanningswaarde van de isolatieweerstand. Het toepassen van verschillende spanningen op basis van isolatieweerstand (M Ω)=spanning toegepast op de isolator (V)/lekstroom (μ A) resulteert in verschillende resultaten. Bij het testen van connectoren wordt de aangelegde spanning over het algemeen verdeeld in drie niveaus: 10V, 100V en 500V.
druk weerstand
Spanningsweerstand verwijst naar de kritische spanning die een contactpaar binnen een bepaalde tijd kan weerstaan ​​tussen onderling geïsoleerde delen of tussen geïsoleerde delen en aarde, die hoger is dan de nominale spanning zonder doorslag te veroorzaken. Het wordt voornamelijk beïnvloed door de contactafstand, kruipafstand, geometrische vorm, isolatiemateriaal, omgevingstemperatuur en -vochtigheid en atmosferische druk.
ontvlambaarheid
Elke connector kan niet werken zonder stroom, wat brandgevaar met zich meebrengt. Connectoren zijn daarom niet alleen nodig om ontsteking te voorkomen, maar ook om in korte tijd zichzelf te kunnen doven in geval van ontsteking of brand. Bij het selecteren moet aandacht worden besteed aan het kiezen van elektrische connectoren die zijn gemaakt van vlam- vlamvertragend en zelfdovend isolatiemateriaal.
3, Mechanische parameters
Contactdruk (scheidingskracht van één been en totale scheidingskracht)
De contactdruk in de connector is een belangrijke indicator, die rechtstreeks van invloed is op de grootte van de contactweerstand en de slijtage van het contactpaar.
In de meeste constructies is het direct meten van de contactdruk behoorlijk moeilijk. Daarom wordt de contactdruk vaak indirect gemeten aan de hand van de scheidingskracht van een enkele voet. Voor ronde pinhole-contactparen worden meestal standaardpennen met gespecificeerde gewichtsgewichten gebruikt om het vermogen van het vrouwelijke contactstuk om het gewicht vast te houden te testen. Over het algemeen is de diameter van de standaardpen -5 μm, wat de ondergrens is van de diameter van het mannelijke contactstuk.
De totale scheidingskracht is doorgaans tweemaal de som van de scheidingskrachten van de bovenste lijn van een enkele voet. Wanneer de totale scheidingskracht groter is dan 50N, is het al behoorlijk moeilijk om handmatig de stekker in en uit te steken. Voor sommige testapparatuur of speciale vereisten kunnen uiteraard connectoren zonder inbrengkracht, automatische uitvalconnectoren, enzovoort worden gebruikt.
mechanische levensduur
De mechanische levensduur van connectoren verwijst naar de levensduur van het inbrengen en uittrekken, meestal gespecificeerd als 500-5000 keer.
Bij het bereiken van de gespecificeerde mechanische levensduur mogen de contactweerstand, isolatieweerstand en houdspanning van de connector de gespecificeerde waarden niet overschrijden.
Strikt genomen is de huidige mechanische levensduur een vaag begrip. De mechanische levensduur moet een bepaalde relatie hebben met de tijd, met 500 toepassingen per 10 jaar en 500 toepassingen per 1 jaar, de situatie is uiteraard anders. Er is momenteel echter geen economischer en wetenschappelijkere methode om dit te meten.
Contact met nummer- en pinhole-eigenschappen
Het aantal contactparen kan worden geselecteerd op basis van de behoeften van het circuit, waarbij rekening wordt gehouden met het volume van de connector en de totale scheidingskracht. Hoe groter het aantal contactparen, hoe groter hun volume en hoe relatief groter de totale scheidingskracht. In sommige gevallen waar een hoge betrouwbaarheid vereist is en het volume dit toelaat, kan de methode van parallelle verbinding van twee paar contactparen worden gebruikt om de betrouwbaarheid van de verbinding te verbeteren.
Bij de stekkers en stopcontacten van connectoren zijn de pinnen (mannelijke contacten) en stopcontacten (vrouwelijke contacten) over het algemeen uitwisselbaar voor montage. Bij feitelijk gebruik kan de keuze worden gemaakt op basis van de livestatus van de stekker en het stopcontact aan beide uiteinden. Als het stopcontact voortdurend moet worden opgeladen, kun je een stopcontact met een stekker-in het gat kiezen, omdat de stroomvoerende contacten van het stopcontact met een stekker-in het gat in de isolatie zitten, waardoor het voor het menselijk lichaam relatief veilig is om de stroomvoerende contacten aan te raken.
afbeelding
Trillingen, schokken, botsingen
De belangrijkste overweging is de elektrische continuïteit van de contactparen tijdens trillingen, stoten en botsingen van de connector onder gespecificeerde frequentie- en versnellingsomstandigheden.
Het fenomeen van onmiddellijke circuitonderbreking treedt op bij contact met deze dynamische spanningstoestand. De voorgeschreven momentane pauzetijd omvat doorgaans 1 μs, 10 μs, 100 μs, 1 ms en 10 ms. Het is belangrijk om aandacht te besteden aan het bepalen van het optreden van onmiddellijke breukfouten in contactparen.
Er wordt nu algemeen aangenomen dat wanneer de spanningsval over een gesloten contactpaar (contact) 50% van de elektromotorische kracht van de voeding overschrijdt, kan worden vastgesteld dat het gesloten contactpaar (contact) niet goed functioneert. Dat wil zeggen dat er twee voorwaarden zijn om te bepalen of er een voorbijgaande onderbreking heeft plaatsgevonden: duur en spanningsval, die beide onmisbaar zijn.
verbindingsmethode
Een connector bestaat doorgaans uit een stekker en een stopcontact, waarbij de stekker ook wel vrije eindconnector wordt genoemd en de stekker ook wel vaste connector wordt genoemd. Het aansluiten en loskoppelen van circuits wordt bereikt door het insteken en loskoppelen van stekkers en stopcontacten, waardoor verschillende aansluitmethoden voor stekkers en stopcontacten ontstaan.
Voor ronde connectoren zijn er hoofdzakelijk drie methoden: schroefdraadverbinding, bajonetverbinding en zelf-borgende (pin)verbinding.
Onder hen zijn schroefdraadverbindingen de meest voorkomende, die de voordelen hebben van eenvoudige verwerkingstechnologie, lage productiekosten en brede toepasbaarheid. De langzame verbindingssnelheid is echter niet geschikt voor situaties waarin veelvuldig insteken en een snelle verbinding nodig zijn.
Door de langere voorsprong van de drie bajonetsleuven heeft de bajonetverbinding een hogere verbindingssnelheid, maar de productie ervan is complexer en de kosten zijn ook hoger.
De zelf-vergrendelende (pin)verbinding is de snelste van de drie verbindingsmethoden. Er is geen roterende beweging nodig, maar alleen lineaire beweging om de functies van verbinding, scheiding en vergrendeling te bereiken. Vanwege de push-pull-verbindingsmethode is deze alleen geschikt voor connectoren met een lage totale scheidingskracht. Het komt over het algemeen vaker voor bij kleine connectoren.
Installatiemethode en uiterlijk
De installatie van connectoren omvat installatie aan de voorkant en installatie aan de achterkant, en de installatie- en bevestigingsmethoden omvatten klinknagels, schroeven, borgringen of snelle vergrendeling van de connector zelf. Er is ook een type stekker en stopcontact die beide vrije eindconnectoren zijn, ook wel relaisconnectoren genoemd.
Het uiterlijk van connectoren varieert enorm, en gebruikers kiezen voornamelijk uit rechte, gebogen, buitendiameters van draden of kabels, vereisten voor bevestiging met de behuizing, volume, gewicht en of ze metalen slangen moeten aansluiten. Voor connectoren die op panelen worden gebruikt, moeten gebruikers ook kiezen uit esthetiek, vorm, kleur en andere aspecten.
afbeelding
4, Omgevingsparameters
De omgevingsparameters omvatten voornamelijk omgevingstemperatuur, vochtigheid, plotselinge temperatuurveranderingen, atmosferische druk en corrosieve omgeving. De omgeving waarin connectoren worden gebruikt, opgeslagen en getransporteerd heeft een aanzienlijke invloed op hun prestaties. Daarom is het noodzakelijk om geschikte connectoren te selecteren op basis van de werkelijke omgevingsomstandigheden.
omgevingstemperatuur
Het metaal en de isolatiematerialen van de connector bepalen de werkomgevingstemperatuur van de connector. Hoge temperaturen kunnen het randmateriaal beschadigen, waardoor de isolatieweerstand afneemt en de spanningsprestaties kunnen worden weerstaan; Bij metalen kunnen hoge temperaturen ertoe leiden dat contact de elasticiteit verliest, de oxidatie versnelt en verslechtering van de coating veroorzaakt. De gebruikelijke omgevingstemperatuur is -55~100 graden, wat in speciale situaties hoger kan zijn.
vochtig
Een relatieve luchtvochtigheid van meer dan 80% is de belangrijkste oorzaak van elektrische storingen. De vochtige omgeving veroorzaakt de absorptie en diffusie van waterdamp op het oppervlak van isolatoren, waardoor de isolatieweerstand gemakkelijk kan worden teruggebracht tot onder het M Ω-niveau. Langdurige blootstelling aan omgevingen met een hoge luchtvochtigheid kan fysieke vervorming, ontleding en vrijkomen van producten veroorzaken, wat kan leiden tot ademhalingseffecten, elektrolyse, corrosie en barsten. Vooral bij externe connectoren van apparatuur moet vaak rekening worden gehouden met omgevingsomstandigheden zoals vochtigheid, waterinfiltratie en vervuiling, in welk geval afgedichte connectoren moeten worden gekozen. Voor waterdichte en stofdichte connectoren wordt doorgaans het schaalbeschermingsniveau GB4208 gebruikt om dit aan te geven.