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選型攻略 | 如何選擇連接器?

華秋商城 ? 2021-12-31 17:29 ? 次閱讀
連接器(以下簡(jiǎn)稱連接器)也可稱插頭座,廣泛應(yīng)用于各種電氣線路中,起著連接或斷開電路的作用。提高連接器的可靠性首先是制造廠的責(zé)任。但由于連接器的種類繁多,應(yīng)用范圍廣泛,因此,正確選擇連接器也是提高連接器可靠性的一個(gè)重要方面。連接器有不同的分類方法。
  • 按照頻率分,有高頻連接器和低頻連接器;

  • 按照外形分,有圓形連機(jī)器,矩形連機(jī)器;

  • 按照用途分,有印制板用連接器,機(jī)柜用連接器,音響設(shè)備用連接器,電源連接器,特殊用途連接器等等。

今天主要討論如何選擇低頻連接器(頻率為3MHZ以下)。

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連接器選型攻略一覽,來(lái)源:華秋商城

一、電氣參數(shù)連接器是連接電氣線路的機(jī)電元件。因此連接器自身的電氣參數(shù)是選擇連接器首先要考慮的問題。
  • 額定電壓

額定電壓又稱工作電壓,它主要取決于連接器所使用的絕緣材料,接觸對(duì)之間的間距大小。某些元件或裝置在低于其額定電壓時(shí),可能不能完成其應(yīng)有的功能。連接器的額定電壓事實(shí)上應(yīng)理解為生產(chǎn)廠推薦的最高工作電壓。原則上說(shuō),連接器在低于額定電壓下都能正常工作。因此,我們需要根據(jù)連接器的耐壓(抗電強(qiáng)度)指標(biāo),按照使用環(huán)境,安全等級(jí)要求來(lái)合理選用額定電壓。額定電流又稱工作電流。同額定電壓一樣,在低于額定電流情況下,連接器一般都能正常工作。在連接器的設(shè)計(jì)過(guò)程中,是通過(guò)對(duì)連接器的熱設(shè)計(jì)來(lái)滿足額定電流要求的,因?yàn)樵诮佑|對(duì)有電流流過(guò)時(shí),由于存在導(dǎo)體電阻和接觸電阻,接觸對(duì)將會(huì)發(fā)熱。當(dāng)其發(fā)熱超過(guò)一定極限時(shí),將破壞連接器的絕緣和形成接觸對(duì)表面鍍層的軟化,造成故障。因此,要限制額定電流,事實(shí)上要限制連接器內(nèi)部的溫升不超過(guò)設(shè)計(jì)的規(guī)定值。在選擇時(shí)要注意的問題是:對(duì)多芯連接器而言,額定電流必須降額使用。這在大電流的場(chǎng)合更應(yīng)引起重視,例如φ3.5mm接觸對(duì),一般規(guī)定其額定電流為50A,但5芯時(shí)要降額33%使用,也就是每芯的額定電流只有38A,芯數(shù)越多,降額幅度越大。
  • 接觸電阻

接觸電阻是指兩個(gè)接觸導(dǎo)體在接觸部分產(chǎn)生的電阻。在選用時(shí)要注意到兩個(gè)問題:第一,連接器的接觸電阻指標(biāo)事實(shí)上是接觸對(duì)電阻,它包括接觸電阻和接觸對(duì)導(dǎo)體電阻。通常導(dǎo)體電阻較小,因此接觸對(duì)電阻在很多技術(shù)規(guī)范中被稱為接觸電阻。第二,在連接小信號(hào)的電路中,要注意給出的接觸電阻指標(biāo)是在什么條件下測(cè)試的,因?yàn)榻佑|表面會(huì)附著氧化層,油污或其他污染物,兩接觸件表面會(huì)產(chǎn)生膜層電阻。而當(dāng)膜層厚度增加時(shí),電阻迅速增大,使膜層成為不良導(dǎo)體。但是,膜層在高接觸壓力下會(huì)發(fā)生機(jī)械擊穿,或在高電壓,大電流下會(huì)發(fā)生電擊穿。
  • 屏蔽性(抗干擾)

在現(xiàn)代電氣電子設(shè)備中,元器件的密度以及它們之間相關(guān)功能的日益增加,對(duì)電磁干擾提出了嚴(yán)格的限制。所以連接器往往用金屬殼體封閉起來(lái),以阻止內(nèi)部電磁能輻射或受到外界電磁場(chǎng)的干擾。在低頻時(shí),只有磁性材料才能對(duì)磁場(chǎng)起明顯屏蔽作用。此時(shí),對(duì)金屬外殼的電連續(xù)性有一定的規(guī)定,也就是外殼接觸電阻。二、安全參數(shù)
  • 絕緣電阻

絕緣電阻是指在連接器的絕緣部分施加電壓,從而使絕緣部分的表面內(nèi)或表面上產(chǎn)生漏電流而呈現(xiàn)出的電阻值。它主要受絕緣材料,溫度,濕度,污損等因素的影響。連接器樣本上提供的絕緣電阻值一般都是在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的指標(biāo)值,在某些環(huán)境條件下,絕緣電阻值會(huì)有不用程度的下降。另外要注意絕緣電阻的試驗(yàn)電壓值。根據(jù)絕緣電阻(MΩ)=加在絕緣體上的電壓(V)/泄漏電流(μA)施加不同的電壓,就有不用的結(jié)果。在連接器的試驗(yàn)中,施加的電壓一般有10V,100V,500V三檔。
  • 耐壓

耐壓就是接觸對(duì)的相互絕緣部分之間或絕緣部分與接地之間,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)所能承受的比額定電壓更高而不產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象的臨界電壓。它主要受接觸對(duì)間距和爬電距離和幾何形狀,絕緣體材料以及環(huán)境溫度和濕度,大氣壓力的影響。
  • 燃燒性

任何連接器在工作時(shí)都離不開電流,這就存在起火的危險(xiǎn)性。因此對(duì)連接器不僅要求能防止引燃,還要求在一旦引燃和起火時(shí),能在短時(shí)間內(nèi)自滅。在選用時(shí)要注意選擇采用阻燃型,自熄性絕緣材料的電連接器。三、機(jī)械參數(shù)
  • 接觸壓力(單腳分離力和總分離力)

連接器中接觸壓力是一個(gè)重要指標(biāo),它直接影響到接觸電阻的大小和接觸對(duì)的磨損量。在大多數(shù)結(jié)構(gòu)中,直接測(cè)量接觸壓力是相當(dāng)困難的。因此,往往通過(guò)單腳分離力來(lái)間接測(cè)算接觸壓力。對(duì)于圓形針孔接觸對(duì),通常是用有規(guī)定重量砝碼的標(biāo)準(zhǔn)插針來(lái)檢驗(yàn)陰接觸件夾持砝碼的能力,一般其標(biāo)準(zhǔn)插針的直徑是陽(yáng)接觸件直徑的下限?。?μm。總分離力一般是單腳分離力上線之和的兩倍??偡蛛x力超過(guò)50N時(shí),用人工插拔已經(jīng)相當(dāng)困難了。當(dāng)然,對(duì)一些測(cè)試設(shè)備或某些特殊要求的場(chǎng)合,可選用零插拔力連接器,自動(dòng)脫落連接器等等。
  • 機(jī)械壽命

連接器的機(jī)械壽命是指插拔壽命,通常規(guī)定為500~5000次。在達(dá)到此規(guī)定的機(jī)械壽命時(shí),連接器的接觸電阻,絕緣電阻和耐壓等指標(biāo)不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的值。嚴(yán)格的說(shuō),現(xiàn)在的機(jī)械壽命是一種模糊的概念。機(jī)械壽命應(yīng)該與時(shí)間有一定的關(guān)系,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(guò)目前還沒有一種更經(jīng)濟(jì),更科學(xué)的方法來(lái)衡量。
  • 接觸對(duì)數(shù)目和針孔性

可根據(jù)電路的需要來(lái)選擇接觸對(duì)的數(shù)目,同時(shí)要考慮連接器的體積和總分離力的大小。接觸對(duì)數(shù)目多,當(dāng)然其體積就大,總分離力相對(duì)也大。在某些可靠性要求高、而體積又允許的情況下,可采用兩對(duì)接觸對(duì)并聯(lián)的方法來(lái)提高連接的可靠性。連接器的插頭、插座中,插針(陽(yáng)接觸件)和插孔(陰接觸件)一般都能互換裝配。實(shí)際使用時(shí),可根據(jù)插頭和插座兩端的帶電情況來(lái)選擇。如插座需常帶電,可選擇裝插孔的插座,因?yàn)檠b插孔的插座,其帶電接觸件埋在絕緣體中,人體不易觸摸到帶電接觸件,相對(duì)來(lái)說(shuō)比較安全。

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  • 振動(dòng)、沖擊、碰撞

主要考慮連接器在規(guī)定頻率和加速度條件下振動(dòng)、沖擊、碰撞時(shí)的接觸對(duì)的電連續(xù)性。接觸對(duì)在此動(dòng)態(tài)應(yīng)力情況下會(huì)發(fā)生瞬時(shí)斷路的現(xiàn)象。規(guī)定的瞬斷時(shí)間一般有1μs、10μs、100μs、1ms和10ms。要注意的是如何判斷接觸對(duì)發(fā)生瞬斷故障。現(xiàn)在一般認(rèn)為,當(dāng)閉合接觸對(duì)(觸點(diǎn))兩端電壓降超過(guò)電源電動(dòng)勢(shì)的50%時(shí),可判定閉合接觸對(duì)(觸點(diǎn))發(fā)生故障。也就是說(shuō)判斷是否發(fā)生瞬斷有兩個(gè)條件:持續(xù)時(shí)間和電壓降,兩者缺一不可。
  • 連接方式

連接器一般由插頭和插座組成,其中插頭也稱自由端連接器,插座也稱固定連接器。通過(guò)插頭、插座的插合和分離來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的連接和斷開,因此就產(chǎn)生了插頭和插座的各種連接方式。對(duì)圓形連接器來(lái)說(shuō),主要有螺紋式連接,卡口式連接自鎖(彈子)式連接三種方式。其中螺紋式連接最常見,它具有加工工藝簡(jiǎn)單、制造成本低、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),但連接速度較慢不適宜于需頻繁插拔和快速接連的場(chǎng)合。卡口式連接由于其三條卡口槽的導(dǎo)程較長(zhǎng),因此連接的速度較快,但它制造較復(fù)雜,成本也就較高。自鎖(彈子)式連接是三種連接方式中連接速度最快的一種,它不需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),只需進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)連接、分離和鎖緊的功能。由于它屬于推拉式連接方式,所以僅適用于總分離力不大的連接器。一般在小型連接器中較常見。
  • 安裝方式和外形

連接器的安裝有前安裝和后安裝,安裝固定方式有鉚釘、螺釘、卡圈或連接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連接器,即所謂中繼連接器。連接器的外形千變?nèi)f化,用戶主要是從直形、彎形、電線或電纜的外徑及與外殼的固定要求、體積、重量、是否需連接金屬軟管等方面加以選擇,對(duì)在面板上使用的連接器還要從美觀、造型、顏色等方面加以選擇。

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四、環(huán)境參數(shù)環(huán)境參數(shù)主要有環(huán)境溫度、濕度、溫度急變、大氣壓力和腐蝕環(huán)境等。連接器在使用和保管、運(yùn)輸過(guò)程中所處的環(huán)境對(duì)其性能有顯著的影響,所以必須根據(jù)實(shí)際的環(huán)境條件選用相應(yīng)的連接器。
  • 環(huán)境溫度

連接器的金屬材料和絕緣材料決定著連接器的工作環(huán)境溫度。高溫會(huì)破壞緣材料,引起絕緣電阻和耐壓性能降低;對(duì)金屬而言高溫可使接觸對(duì)失去彈性,加速氧化和發(fā)生鍍層變質(zhì)。通常的環(huán)境溫度為-55~100℃特殊場(chǎng)合下可能要求更高。
  • 潮濕

相對(duì)濕度大于80%,是引起電擊穿的主要原因。潮濕環(huán)境引起水蒸氣在絕緣體表面的吸收和擴(kuò)散,容易使絕緣電阻降低到MΩ級(jí)以下,長(zhǎng)期處在高濕環(huán)境下,會(huì)引起物理變形,分解、逸出生成物,產(chǎn)生呼吸效應(yīng)及電解、腐蝕和裂紋。特別是在設(shè)備外部的連接器,常常要考慮潮濕、水滲和污染的環(huán)境條件,這種情況下應(yīng)選用密封連接器。對(duì)于水密、塵密型連接器一般采用GB4208的外殼防護(hù)等級(jí)來(lái)表示。
  • 溫度急變

濕度急變?cè)囼?yàn)是模擬使用連接器設(shè)備在寒冷的環(huán)境轉(zhuǎn)入溫暖環(huán)境的實(shí)際使用情況,或者模擬空間飛行器、探測(cè)器環(huán)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。
  • 大氣壓力

在空氣稀薄的高空,塑料放出氣體污染接觸對(duì),并使電暈產(chǎn)生的趨勢(shì)增加,耐壓性能下降,使電路產(chǎn)生短路故障。在高空達(dá)到某一定值時(shí),塑料性能變差。因此在高空使用非密封連接器時(shí),必須降額使用。
  • 腐蝕環(huán)境

根據(jù)連接器的不同使用腐蝕環(huán)境,選用相應(yīng)金屬、塑料、鍍層結(jié)構(gòu)的連接器,像在鹽霧環(huán)境下使用的連接器,如果沒有防腐的金屬表面,會(huì)使性能迅速惡化。在含有相當(dāng)濃度的SO2環(huán)境中,不宜使用鍍銀接觸對(duì)的連接器。在潮熱地區(qū),霉菌也是重要問題。五、端接方式端接方式是指連接器的接觸對(duì)與電線或電纜的連接方式。合理選擇端接方式和正確使用端接技術(shù),也是使用和選擇連接器的一個(gè)重要方面。
  • 焊接

焊接最常見的是錫焊。錫焊連接最重要的是焊錫料與被焊接表面之間應(yīng)形成金屬的連續(xù)性。因此對(duì)連接器來(lái)說(shuō),重要的是可焊性。連接器焊接端最常見的鍍層是錫合金、銀和金?;善浇佑|對(duì)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(duì)常見焊接端有鉆孔圓弧缺口式。
  • 壓接

壓接是為使金屬在規(guī)定的限度內(nèi)壓縮和位移并將導(dǎo)線連接到接觸對(duì)上的一種技術(shù)。好的壓接連接能產(chǎn)生金屬互熔流動(dòng),使導(dǎo)線和接觸對(duì)材料對(duì)稱變形。這種連接類似于冷焊連接,能得到較好的機(jī)械強(qiáng)度和電連續(xù)性,它能承受更惡劣的環(huán)境條件。目前普遍認(rèn)為采用正確的壓接連接比錫焊好,特別是在大電流場(chǎng)合必須使用壓接。壓接時(shí)須采用專用壓接鉗或自動(dòng)、半自動(dòng)壓接機(jī)。應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線截面,正確選用接觸對(duì)的導(dǎo)線銅。要注意的是壓接連接是永久性連接,只能使用一次。
  • 繞接

繞接是將導(dǎo)線直接纏繞在帶棱角的接觸件繞接柱上。繞接時(shí),導(dǎo)線在張力受到控制的情況下進(jìn)行纏繞,壓入并固定在接觸件繞接柱的棱角處,以形成氣密性接觸。繞接導(dǎo)線有幾個(gè)要求:導(dǎo)線直徑的標(biāo)稱值應(yīng)在0.25mm~1.0mm范圍內(nèi);導(dǎo)線直徑不大于0.5mm時(shí),導(dǎo)體材料的延伸率不小于15%;導(dǎo)線直徑大于0.5mm時(shí),導(dǎo)體材料的延伸率不小于20%。繞接的工具包括繞槍和固定式繞接機(jī)。
  • 刺破接連

刺破連接又稱絕緣位移連接,是由美國(guó)在60年代發(fā)明的一種新穎端技術(shù),具有可靠性高、成本低、使用方便等特點(diǎn),目前已廣泛應(yīng)用于各種印制板用連接器中。它適用于帶狀電纜的連接。連接時(shí)不需要?jiǎng)內(nèi)ル娎|的絕緣層,依靠連接器的“U”字形接觸簧片的尖端刺入絕緣層中,使電纜的導(dǎo)體滑進(jìn)接觸簧片的槽中并被夾持住,從而使電纜導(dǎo)體和連接器簧片之間形成緊密的電氣連接性。它僅需簡(jiǎn)單的工具,但必須選用規(guī)定線規(guī)的電纜。
  • 螺釘連接

螺釘連接是采用螺釘式接線端子的連接方式。要注意允許連接導(dǎo)線的最大和最小截面和不同規(guī)格螺釘允許的最大擰緊力矩。結(jié)束語(yǔ)以上從電氣參數(shù)、安全參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和端接方式等方面論述了連接器的選擇方法,但由于連接器種類繁多,加上應(yīng)用領(lǐng)域繁多,我們必須要結(jié)合實(shí)際的情況來(lái)選擇最佳的連接方案。
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