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航空插头是连接电气线路的机电元件因此航空插头自身的电气参数是选择航空插头首先要考虑的问题
正确选择和使用航空插头是保证电路可靠性的一个重要方面
插头分类
一伺服电机专用航空插头
二针纺智控专用航空插头
三俄罗斯军用标准航空插头
四美国军用标准航空插头
五国家标准航空插头
六国家军用标准航空插头
七普通圆形航空插头
八小圆形防水航空插头
九气密封玻璃烧结航空插头
十自行研制特种航空插头
十一通讯设施航空插头
十二超小型精密航空插头
航空插头选择方法
航空插头也可称插头座广泛应用于各种电气线路中起着连接或断
开电路的作用提高航空插头的可靠性首先是制造厂的责任但由于航空插头的种类繁多应用范围广泛因此正确选择航空插头也是提高航空插头可靠性的一个重要方面只有通过制造者和使用者双方共同努力才能最大限度的发挥航空插头应有的功能
航空插头有不同的分类方法按照频率分有高频航空插头和低频航空插头按照外形分有圆形连接器按照用途分机柜用航空插头音响设备用航空插头电源航空插头特殊用途航空插头等等下面主要论述低频航空插头(频率为3MHZ以下)的选择方法
航空插头安全参数
1绝缘电阻
绝缘电阻是指在航空插头的绝缘部分施加电压从而使绝缘部分的表面内或表面上产生漏电流而呈现出的电阻值它主要受绝缘材料温度湿度污损等因素的影响航空插头样本上提供的绝缘电阻值一般都是在标准大气条件下的指标值在某些环境条件下绝缘电阻值会有不用程度的下降另外要注意绝缘电阻的试验电压值根据绝缘电阻(MΩ)=加在绝缘体上的电压(V)/泄漏电流(μA)施加不同的电压就有不同的结果在航空插头的试验中施加的电压一般有10V100V500V三档
2耐压
耐压就是接触对的相互绝缘部分之间或绝缘部分与接地之间在规定时间内所能承受的比额定电压更高而不产生击穿现象的临界电压它主要受接触对间距和爬电距离和几何形状绝缘体材料以及环境温度和湿度大气压力的影响
3燃烧性
任何航空插头在工作时都离不开电流这就存在起火的危险性因此对航空插头不仅要求能防止引燃还要求在一旦引燃和起火时能在短时间内自灭在选用时要注意选择采用阻燃型自熄性绝缘材料的航空插头
4机械参数
航空插头中接触压力是一个重要指标它直接影响到接触电阻的大小和接触对的磨损量在大多数结构中直接测量接触压力是相当困难的因此往往通过单脚分离力来间接测算接触压力对于圆形针孔接触对通常是用有规定重量砝码的标准插针来检验阴接触件夹持砝码的能力一般其标准插针的直径是阳接触件直径的下限取-5μm总分离力一般是单脚分离力上线之和的两倍总分离力超过50N时用人工插拔已经相当困难了当然对一些测试设备或某些特殊要求的场合可选用零插拔力航空插头自动脱落航空插头等等
5机械寿命
航空插头的机械寿命是指插拔寿命通常规定为500~1000次在达到此规定的机械寿命时航空插头的接触电阻绝缘电阻和耐压等指标不应超过规定的值严格的说机械寿命是一种模糊的概念机械寿命应该与时间有一定的关系10年用完500次与1年用完500次显然其情况是不一样的只不过还没有一种更经济更科学的方法来衡量
6接触对数目和针孔性
首选可根据电路的需要来选择接触对的数目同时要考虑电连接器的体积和总分离力的大小接触对数目多当然其体积就大总分离力相对也大在某些可靠性要求高而体积又允许的情况下可采用两对接触对并联的方法来提高连接的可靠性
航空插头的插头插座中插针(阳接触件)和插孔(阴接触件)一般都能互换装配实际使用时可根据插头和插座两端的带电情况来选择如插座需常带电可选择装插孔的插座因为装插孔的插座其带电接触件埋在绝缘体中人体不易触摸到带电接触件相对来说比较安全
7振动冲击碰撞
主要考虑航空插头在规定频率和加速度条件下振动冲击碰撞时的接触对的电连续性接触对在此动态应力情况下会发生瞬时断路的现象规定的瞬断时间一般有1μs10μs100μs1ms和10ms要注意的是如何判断接触对发生瞬断故障一般认为当闭合接触对(触点)两端电压降超过电源电动势的50%时可判定闭合接触对(触点)发生故障也就是说判断是否发生瞬断有两个条件持续时间和电压降两者缺一不可
8连接方式
航空插头一般由插头和插座组成其中插头也称自由端航空插头插座也称固定航空插头通过插头插座和插合和分离来实现电路的连接和断开因此就产生了插头和插座的各种连接方式对圆形航空插头来说主要有螺纹式连接卡口式连接和弹子式连接三种方式其中螺纹式连接最常见它具有加工工艺简单制造成本低适用范围广等优点但连接速度较慢不适宜于需频繁插拔和快速接连的场合卡口式连接由于其三条卡口槽的导程较长因此连接的速度较快但它制造较复杂成本也就较高弹子式连接是三种连接方式中连接速度最快的一种它不需进行旋转运动只需进行直线运动就能实现连接分离和锁紧的功能由于它属于直推拉式连接方式所以仅适用于总分离力不大的航空插头一般在小型航空插头中较常见
9安装方式和外形
航空插头的安装有前安装和后安装安装固定方式有铆钉螺钉卡圈或航空插头本身卡销快速锁定等也有一种插头和插座是均是自由端航空插头即所谓中继航空插头
10环境参数
环境参数主要有环境温度湿度温度急变大气压力和腐蚀环境等电连接器在使用和保管运输过程中所处的环境对其性能有显著的影响所以必须根据实际的环境条件选用相应的航空插头
11环境温度
航空插头的金属材料和绝缘材料决定着电连接器的工作环境温度高温会破坏缘材料引起绝缘电阻和耐压性能降低对金属而言高温可使接触对失去弹性加速氧化和发生镀层变质通常的环境温度为-55~100℃特殊场合下可能要求更高
12潮湿
相对湿度大于80%是引起电击穿的要原因潮湿环境引起水蒸气在绝缘体表面的吸收和扩散容易使绝缘电阻降低到MΩ级以下长期处在高湿环境下会引起物理变形分解逸出生成物产生呼吸效应及电解腐蚀和裂纹特别是在设备外部的电连接器常常要考虑潮湿水渗和污染的环境条件这种情况下应选用密封航空插头对于水密尘密型电连接器一般采用GB4208的外壳防护等级来表示
13温度急变
湿度急变试验是模拟使用航空插头设备在寒冷的环境转入温暖环境的实际使用情况或者模拟空间飞行器探测器环境温度急剧变化的情况温度急变可能使绝缘材料裂纹或起层
14大气压力
在空气稀薄的高空塑料放出气体污染接触对并使电晕产生的趋势增加耐压性能下降使电路产生短路故障在高空达到某一定值时塑料性能变差因此在高空使用非密封航空插头时必须降额使用在低气压下推荐的电压降额系数见表
15腐蚀环境
根据航空插头的不同使用腐蚀环境选用相应金属塑料镀层结构的航空插头像在盐雾环境下使用的航空插头如果没有防腐的金属表面会使性能迅速恶化在含有相当浓度的SO2环境中不宜使用镀银接触对的航空插头在潮热地区霉菌也是重要问题
16端接方式
端接方式是指航空插头的接触对与电线或电缆的连接方式合理选择端接方式和正确使用端接技术也是使用和选择航空插头的一个重要方面
17焊接
焊接最常见的是锡焊锡焊连接最重要的是焊锡料与被焊接表面之间应形成金属的连续性因此对航空插头来说重要的是可焊性航空插头焊接端最常见的镀层是锡合金银和金簧片式接触对常见的焊接端有焊片式冲眼焊片式和缺口焊片式针孔式接触对常见焊接端有钻孔圆弧缺口式
18压接
压接是为使金属在规定的限度内压缩和位移并将导线连接到接触对上的一种技术好的压接连接能产生金属互熔流动使导线和接触对材料对称变形这种连接类似于冷焊连接能得到较好的机械强度和电连续性它能承受更恶劣的环境条件普遍认为采用正确的压接连接比锡焊好特别是在大电流场合必须使用压接压接时须采用专用压接钳或自动半自动压接机应根据导线截面正确选用接触对的导线筒要注意的是压接连接是永久性连接只能使用一次
19绕接
绕接是将导线直接缠绕在带棱角的接触件绕接柱上绕接时导线在张力受到控制的情况下进行缠绕压入并固定在接触件绕接柱的棱角处以形成气密性接触绕接导线有几个要求导线直径的标称值应在025mm~10mm范围内导线直径不大于05mm时导体材料的延伸率不小于15%导线直径大于05mm时导体材料的延伸率不小于20%绕接的工具包括绕枪和固定式绕接机
20刺破接连
刺破连接又称绝缘位移连接是由美国在60年代发明的一种新颖端技术具有可靠性高成本低使用方便等特点已广泛应用于各种印制板用电连接器中它适用于带状电缆的连接连接时不需要剥去电缆的绝缘层依靠航空插头的U字形接触簧片的尖端刺入绝缘层中使电缆的导体滑进接触簧片的槽中并被夹持住从而使电缆导体和航空插头簧片之间形成紧密的电气连接性它仅需简单的工具但必须选用规定线规的电缆
21螺钉连接
螺钉连接是采用螺钉式接线端子的连接方式要注意允许连接导线的最大和最小截面和不同规格螺钉允许的最大拧紧力矩
航空插头参数要求
航空插头是连接电气线路的机电元件因此航空插头自身的电气参数是选择航空插头首先要考虑的问题
1额定电压
额定电压又称工作电压它主要取决于航空插头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航空插头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航空插头在低于额定电压下都能正常工作笔者倾向于根据航空插头的耐压(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也就是说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这也比较符合客观使用情况
2额定电流
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航空插头一般都能正常工作在航空插头的设计过程中是通过对航空插头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航空插头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航空插头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航空插头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φ35mm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
3接触电阻
接触电阻是指两个接触导体在接触部分产生的电阻在选用时要注意到两个问题第一航空插头的接触电阻指标事实上是接触对电阻它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第二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他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在GB5095《电在设备用机电元件基本试验规程及测量方法》中的接触电阻测试方法之一接触电阻毫伏法规定为了防止接触件上绝缘薄膜被击穿测试回路的开路电动势的直流或交流峰值应不大于20mV直流或交流试验电流应不大于100mA事实上这是一种低电平接触电阻的测试方法因此有此要求的选择者因选用由低电平接触电阻指标的航空插头
4屏蔽性
在现代电气电子设备中元器件的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航空插头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
航空插头连接器的选择
航空插头接线端子的选择方法连接器是连接电气线路的机电元件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正确选择和使用电连接器是保证电路可靠性的一个重要方面
1电气参数要求连接器是连接电气线路的机电元件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
2额定电压电流航空插头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要限制额定电流事实上要限制电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电连接器而言额定电流必须降额使用
3安装方式和外形航空插头接线端子的外形千变万化,用户主要是从直形弯形电线或电缆的外径及与外壳的固定要求体积重量是否需连接金属软管等方面加以选择对在面板上使用的电连接器还要从美观造型颜色等方面加以选择