電連接器連接效果的分析

練賢常 蔣 會

（資陽南車電力機車有限責(zé)任公司，四川 資陽 641301）

1 連接器的簡介

連接器是連接電氣線路的機電元件，也可稱作插頭插座，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。連接器的種類繁多，應(yīng)用范圍廣泛。連接器有不同的分類方法，按照頻率分，有高頻和低頻連接器；按照外形分有圓形和矩形連接器；按照用途分，有印制板用連接器、機柜用連接器、音響設(shè)備用連接器、電源連接器、特殊用途連接器等

連接器的基本性能可分為三大類：即機械性能、電氣性能和環(huán)境性能。機械性能就連接功能而言，插拔力是重要的機械性能。主要電氣性能包括接觸電阻、絕緣電阻和抗電強度。常見的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、耐鹽霧、抗振動和沖擊等。

2 連接器的選擇條件

正確的選擇和使用電連接器是保證電路可靠性的一個重要方面。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，另外還包括連接器的安全參數(shù)和機械參數(shù)。

2.1 電氣參數(shù)

（1）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，接觸對之間的間距大小。某些元件或裝置在低于其額定電壓時，就不能完成其應(yīng)有功能。

（2）額定電流。又稱工作電流，同額定電壓一樣，在低于額定電流的情況下，連接器能正常工作。在連接器的設(shè)計過程中，是通過對連接器的熱設(shè)計來滿足額定電流要求的，因為在接觸對有電流流過時，由于存在導(dǎo)體電阻和接觸電阻，接觸對將會發(fā)熱，當(dāng)其發(fā)熱超過一定極限時，將破壞連接器的絕緣和形成接觸對表面鍍層的軟化，造成故障。因此，其額定電流實際是限制連接器內(nèi)部的溫升不超過設(shè)計的規(guī)定值。所以，多芯連接器應(yīng)降額使用，芯越多，降幅應(yīng)越大。

（3）接觸電阻。接觸電阻是指兩個接觸導(dǎo)體在接觸部分產(chǎn)生的電阻，連接器的接觸電阻指接觸對電阻，它包括接觸電阻和接觸對導(dǎo)體電阻。

（4）屏蔽性。在現(xiàn)代電氣電子設(shè)備中，元器件的密度以及他們之間相關(guān)功能的日益增加，對電磁干擾提出了嚴(yán)格的限制。

2.2 安全參數(shù)

（1）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)活表面上產(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、污損等因素影響。

（2）耐壓。指接觸對的相互絕緣部分之間或絕緣部分與地，在規(guī)定時間內(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。它主要受接觸對間距和爬電距離的幾何形狀，絕緣體材料及環(huán)境溫度和濕度，大氣壓力的影響。

（3）燃燒性。連接器不僅應(yīng)要求能防止引燃，還要求一旦被引燃時能在短時間內(nèi)自滅。

2.3 機械參數(shù)

（1）單腳分離力和總分離力。連接器中接觸壓力是一個重要指標(biāo)，它直接影響到接觸電阻的大小和接觸對的磨損量。

（2）機械壽命。連接器壽命是指插拔壽命，通常為500～1000次。

（3）接觸對數(shù)目和針孔性。首先可根據(jù)電路的需求來選擇接觸對數(shù)目，同時要考慮連接器的體積和總分離力的大小。

（4）抗振動、沖擊、碰撞。主要考慮連接器在規(guī)定頻率和加速度條件下的振動、沖擊、碰撞時的接觸對的電連續(xù)性。

（5）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，插座也稱固定端連接器。通過插頭、插座的插合和分離來實現(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。對圓形連接器來說，主要有螺紋式連接、卡口式連接和彈子式連接。

（6）端接方式。端接方式是指連接器的接觸對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重要方面。

3 連接器的端接

3.1 端接方式的分類

（1）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。

（2）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)線連接到接觸對上的一種技術(shù)。好的壓接連接能產(chǎn)生金屬互熔流動，使導(dǎo)線和接觸對材料對稱變形，這種連接類似于冷焊連接，能得到較好的機械強度和電連續(xù)性，它能承受更惡劣的環(huán)境條件。目前普遍認為采用正確的壓接連接比錫焊好，特別是在大電流場合必須使用壓接。壓接時須采用專用壓接鉗或自動、半自動壓接機。應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線截面，正確選用接觸對的導(dǎo)線筒。要注意的是壓接連接是永久性連接，只能使用一次。

（3）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。

（4）刺破接連。刺破連接又稱絕緣位移連接，連接時不需要剝?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。

（5）螺釘連接。螺釘連接是采用螺釘式接線端子的連接方式。

3.2 壓接連接的優(yōu)點

在一根或多根導(dǎo)線與任何形狀的接觸件之間由壓接技術(shù)產(chǎn)生的連接，壓接連接方式主要有如下優(yōu)點：

（1）是各種生產(chǎn)規(guī)模高效連接的加工方法。

（2）能采用全制動或半制動壓接機，或手動工具進行加工。

（3）無需焊點。

（4）沒有使接觸件彈性受損壞的焊接溫度和焊接氧化。

（5）無對人體傷害的重金屬和溶劑氣體。

（6）壓接連接后仍能保持導(dǎo)體柔軟性。

（7）無導(dǎo)體絕緣層的燒焦、變色和過熱。

（8）電氣和機械特性具有重現(xiàn)性。

3.3 壓接工藝的要求

要獲得好的電氣連接，在壓模、壓接筒以及導(dǎo)體的截面變形量之間要有正確的配合，需要有合適的壓接工具和好的壓接工藝。

（1）工具、壓接筒和導(dǎo)線的組合應(yīng)相適應(yīng)。（2）剝線要求：為了獲得良好可靠的壓接連接效果，導(dǎo)線剝離必須正確。

1）剝線長度：它取決于采用的壓接筒的型別和尺寸。剝線長度=壓接筒長度+1mm（線截面積≤1mm2）剝線長度=壓接筒長度+2mm(1＜線截面積≤10mm2)[1]

2）剝離的絞合線無損傷：例如個別斷裂或完全斷裂，它取決于剝離工具刀口的深度，其深度要根據(jù)導(dǎo)體直徑?jīng)Q定。

3）絞線的捻扭應(yīng)正確：如果導(dǎo)線的捻扭已擾亂，可以順著線芯絞合方向輕微捻扭一下使其恢復(fù)。4）導(dǎo)線剝離部分應(yīng)清潔，并且應(yīng)無絕緣殘粒。（3）壓接過程要求。為了獲得良好的電氣連接效果，壓接質(zhì)量非常重要。

1）導(dǎo)線應(yīng)正確位于壓接筒中：絞合線的所有股線應(yīng)在壓接筒內(nèi)，閉式壓接筒，在檢查孔應(yīng)能見到壓接導(dǎo)體（即導(dǎo)線線芯）。

2）導(dǎo)線絕緣層末端與壓接筒之間的距離應(yīng)合適：應(yīng)保證線芯截面積不大于1mm2時小于1mm，線芯截面積1～10mm2時小于2mm。

3）壓痕在壓接筒上的位置應(yīng)正確，壓痕的深度應(yīng)恰當(dāng)。

4）在壓接的過程中應(yīng)該保持導(dǎo)線和壓接筒在同一軸線上。

3.4 壓接質(zhì)量的探討

（1）端連接指標(biāo)－抗張強度[1]

端連接的質(zhì)量直接影響電氣連接效果及連接器的機械壽命，因此國標(biāo)對接觸器的抗張強度有明確規(guī)定，其抗張強度要求見圖1。

圖1 抗張強度坐標(biāo)圖

（2）實例分析

以相同的材料為前提，影響抗張強度的因素有壓痕形狀、壓痕位置、壓痕深度，現(xiàn)在我們以閉式壓接筒為例對影響抗張強度的因素進行分析。

1）壓痕形狀C：閉式壓接筒壓接工具壓痕一般有四爪八點和四爪四點壓線鉗，其壓痕形狀分別如圖2、圖3。

圖2 四爪八點壓線鉗壓痕形狀

圖3 四爪四點壓線鉗壓痕形狀

壓痕的形狀由壓接工具本身決定，在這里就不作過多闡述。

2）壓接位置：壓接位置即上圖中C所在的位置，在其他條件相同的情況下（即材料、工具和壓接深度相同），壓痕位置A＞0且A+C＜D時其拉力值最大且基本相同，A值太小，壓接時會損壞插芯，A+C＞D，則壓接到線芯末端，抗張力強度會大大下降?，F(xiàn)在以規(guī)格為1.0mm2的機車導(dǎo)線和四爪八點壓線鉗作拉力試驗，以此來分析壓接位置對壓接抗張強度的影響，其實驗數(shù)據(jù)如下表1。

表1 線芯壓接樣品拉力值表

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)繪線芯拉力值坐標(biāo)圖如圖 4所示。

圖4 線芯壓接位置與拉力值坐標(biāo)圖

由圖4表1不難看出，壓痕位置對抗張強度基本無影響。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，A值在1～1.5mm的位置其連接及外觀均能達到最佳效果。

3）壓接深度B：多數(shù)壓接工具均有深度調(diào)節(jié)旋鈕。壓接深度一定要調(diào)節(jié)適當(dāng)，過深會損傷線芯，過淺壓接不緊密，抗張強度會降低?，F(xiàn)在以規(guī)格為1.0mm2的機車導(dǎo)線和四爪八點壓線鉗（型號：K975265）做拉力試驗，以此來分析壓接深度對壓接抗張強度的影響，其實驗數(shù)據(jù)如表2。

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)繪線芯拉力值坐標(biāo)圖如圖 5所示。

圖5 線芯壓接深度試樣拉力值坐標(biāo)圖

表2 線芯壓接樣品拉力值表

由以上數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論：拉力值隨著壓線鉗壓接深度B值的逐漸加大出現(xiàn)一種先增加后減小的趨勢。試驗數(shù)據(jù)從序1至26拉力值隨著B值的增加而增加，且線芯均為拉斷，不難判斷，在B值小于1.5mm時，線芯是有損傷且隨著B值的減小損傷程度會加劇。實驗數(shù)據(jù)序27到29拉力值隨著B值的增加而減小，且線芯均為拉脫，不難判斷，隨著B值再繼續(xù)增加，線芯會更易拉脫，拉力值還會繼續(xù)減小。

4 連接器安裝

連接器的壓接接觸件的導(dǎo)線束不應(yīng)由于其本身的重量對嵌入的接觸件產(chǎn)生張力，這種張力會使連接器接觸件傾斜。這種傾斜對振動、沖擊、碰撞時的接觸對的電連續(xù)性有影響，嚴(yán)重時會導(dǎo)致兩配對連接器接觸件的損壞。因此要正確的安裝連接器的電纜夾，即在壓接接觸器的導(dǎo)線束要直接在連接器的接觸端處彎曲，應(yīng)使其在插合接觸件的橫向和縱向不存在機械應(yīng)力作用。

操作者將壓接好的插芯插入連接器裝置后應(yīng)捋清導(dǎo)線束各條導(dǎo)線，在安裝電纜夾時應(yīng)保證連接器內(nèi)部的線束有一定的預(yù)留弧度，不得緊繃。線纜夾的松緊度應(yīng)合適，應(yīng)保證線纜不能松動，保證導(dǎo)線束不受損傷。

另外，在插合和分離連接器時，為避免對嵌入的接觸件產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)沿軸向插合和分離連接器并且不推不拉導(dǎo)線束。

5 結(jié)論

通過對連接器各個特性的掌握，把握可變因素便可以使電氣連接效果更好更穩(wěn)定。

[1] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)——無焊連接第二部分. GB/T18290.2-2000idt ZEC 60352-2:1996.