【導(dǎo)讀】本篇文章從電氣參數(shù)、安全參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、分類應(yīng)用等幾個方面,主要對航天插頭的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了介紹,在熟悉這些參數(shù)的基礎(chǔ)上,再對航天插頭來進(jìn)行選擇就會顯的得心應(yīng)手了。
在航天航空領(lǐng)域 ,各種零部件種類層出不窮 ,其中航空插頭就是比較常用的一種器件。它的主要作用是將電氣線路連接起來。想要選擇出合適的航空插頭,電氣參數(shù)是最關(guān)鍵的。只有選擇合適的航空插頭,才能保證電路的可靠性和安全性。
提高航空插頭的可靠性首先是制造廠的責(zé)任。但由于航空插頭的種類繁多,應(yīng)用范圍廣泛,因此,正確選擇航空插頭也是提高航空插頭可靠性的一個重要方面。只有通過制造者和使用者雙方共同努力,才能最大限度的發(fā)揮航空插頭應(yīng)有的功能。
航空插頭有不同的分類方法。按照頻率分,有高頻航空插頭和低頻航空插頭;按照外形分有圓形連接器;按照用途分:機(jī)柜用航空插頭,音響設(shè)備用航空插頭,電源航空插頭,特殊用途航空插頭等等。下面主要論述低頻航空插頭(頻率為3MHZ 以下)的選擇方法。
電氣參數(shù)要求
航空插頭是連接電氣線路的機(jī)電元件。因此航空插頭自身的電氣參數(shù)是選擇航空插頭首先要考慮的問題。
額定電壓
額定電壓又稱工作電壓,它主要取決于航空插頭所使用的絕緣材料,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,可能不能完成其應(yīng)有的功能。航空插頭的額定電壓事實(shí)上應(yīng)理解為生產(chǎn)廠推薦的最高工作電壓。原則上說,航空插頭在低于額定電壓下都能正常工作。比較好的方法是,按照使用環(huán)境,安全等級要求來合理選用額定電壓。也就是說,相同的耐壓指標(biāo),根據(jù)不同的使用環(huán)境和安全要求,可使用到不同的最高工作電壓。這也比較符合客觀使用情況。
額定電流
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,航空插頭一般都能正常工作。在航空插頭的設(shè)計(jì)過程中,是通過對航空插頭的熱設(shè)計(jì)來滿足額定電流要求的,因?yàn)樵诮佑|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,將破壞航空插頭的絕緣和形成接觸對表面鍍層的軟化,造成故障。因此,要限制額定電流,事實(shí)上要限制航空插頭內(nèi)部的溫升不超過設(shè)計(jì)的規(guī)定值。在選擇時要注意的問題是:對多芯航空插頭而言,額定電流必須降額使用。這在大電流的場合更應(yīng)引起重視,例如φ3.5mm接觸對,一般規(guī)定其額定電流為50A,但在5芯時要降額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
接觸電阻是指兩個接觸導(dǎo)體在接觸部分產(chǎn)生的電阻。在選用時要注意到兩個問題,第一,航空插頭的接觸電阻指標(biāo)事實(shí)上是接觸對電阻,它包括接觸電阻和接觸對導(dǎo)體電阻。通常導(dǎo)體電阻較小,因此接觸對電阻在很多技術(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)是在什么條件下測試的,因?yàn)榻佑|表面會附則氧化層,油污或其他污染物,兩接觸件表面會產(chǎn)生膜層電阻。在膜層厚度增加時,電阻迅速增大,是膜層成為不良導(dǎo)體。但是,膜層在高接觸壓力下會發(fā)生機(jī)械擊穿,或在高電壓,大電流下會發(fā)生電擊穿。
對某些小體積的連接器設(shè)計(jì)的接觸壓力相當(dāng)小,使用場合僅為mA和mV級,膜層電阻不易被擊穿,可能影響電信號的傳輸。在GB5095《電在設(shè)備用機(jī)電元件基本試驗(yàn)規(guī)程及測量方法》中的接觸電阻測試方法之一“接觸電阻--毫伏法”規(guī)定,為了防止接觸件上絕緣薄膜被擊穿,測試回路的開路電動勢的直流或交流峰值應(yīng)不大于20mV,直流或交流試驗(yàn)電流應(yīng)不大于100mA。事實(shí)上這是一種低電平接觸電阻的測試方法,因此,有此要求的選擇者,因選用由低電平接觸電阻指標(biāo)的航空插頭。
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屏蔽性
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,對電磁干擾提出了嚴(yán)格的限制。所以航空插頭往往用金屬殼體封閉起來,以阻止內(nèi)部電磁能輻射或受到外界電磁場的干擾。在低頻時,只有磁性材料才能對磁場起明顯屏蔽作用。此時,對金屬外殼的電連續(xù)性有一定的規(guī)定,也就是外殼接觸電阻
安全參數(shù)
絕緣電阻
絕緣電阻是指在航空插頭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。航空插頭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。在航空插頭的試驗(yàn)中,施加的電壓一般有10V,100V,500V三檔。
耐壓
耐壓就是接觸對的相互絕緣部分之間或絕緣部分與接地之間,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
任何航空插頭在工作時都離不開電流,這就存在起火的危險(xiǎn)性。因此對航空插頭不僅要求能防止引燃,還要求在一旦引燃和起火時,能在短時間內(nèi)自滅。在選用時要注意選擇采用阻燃型,自熄性絕緣材料的航空插頭。
機(jī)械參數(shù)
航空插頭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。在大多數(shù)結(jié)構(gòu)中,直接測量接觸壓力是相當(dāng)困難的。因此,往往通過單腳分離力來間接測算接觸壓力。對于圓形針孔接觸對,通常是用有規(guī)定重量砝碼的標(biāo)準(zhǔn)插針來檢驗(yàn)陰接觸件夾持砝碼的能力,一般其標(biāo)準(zhǔn)插針的直徑是陽接觸件直徑的下限取-5μm??偡蛛x力一般是單腳分離力上線之和的兩倍。總分離力超過50N時,用人工插拔已經(jīng)相當(dāng)困難了。當(dāng)然,對一些測試設(shè)備或某些特殊要求的場合,可選用零插拔力航空插頭,自動脫落航空插頭等等。
機(jī)械壽命
航空插頭的機(jī)械壽命是指插拔壽命,通常規(guī)定為500~1000次。在達(dá)到此規(guī)定的機(jī)械壽命時,航空插頭的接觸電阻,絕緣電阻和耐壓等指標(biāo)不應(yīng)超過規(guī)定的值。嚴(yán)格的說,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。只不過目前還沒有一種更經(jīng)濟(jì),更科學(xué)的方法來衡量。
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分類應(yīng)用
信號傳輸航空插頭:信號傳送可分為兩類:仿真信號傳送及數(shù)字信號傳送。不論仿真或數(shù)字信號連接器,其所需功能主要應(yīng)能保護(hù)所傳送的電壓脈沖信號的完整性,該完整性應(yīng)包括脈沖信號的波形以及其振幅。數(shù)據(jù)信號在脈沖頻率上與仿真信號有所區(qū)別,其脈沖傳遞速度決定了所保護(hù)的脈沖的最大頻率,數(shù)據(jù)脈沖的傳遞速度比一些典型的仿真信號要快得多,有的脈沖在連接器中的傳遞速度已接近千億分之一秒的范圍,在當(dāng)今微電子技術(shù)領(lǐng)域中,通常把連接器當(dāng)作一導(dǎo)線看待,因?yàn)榕c增長如此之快的頻率相關(guān)的波長能比得上連接器的尺寸。
當(dāng)航空插頭或是一互相連絡(luò)系統(tǒng),諸如一線纜裝配被運(yùn)用于高速數(shù)據(jù)信號傳輸中,相應(yīng)的對連接器性能的描述也就改變了。代替了電阻的特征阻抗,以及互相連絡(luò)系統(tǒng)中的串音變得尤為重要。控制連接器的特征阻抗成為一大意識潮流,在線纜中便是對串音進(jìn)行控制。特征阻抗在連接器中之所以具有如此重要的地位,是因?yàn)殡娮璧膸缀瓮庑魏茈y做到完全統(tǒng)一,加之連接器尺寸又很小,必須將串音的可能性最小化。在線纜中,航空插頭幾何形狀的控制較易實(shí)現(xiàn),其特征阻抗也易控制,但是線纜的長度將有可能引起潛在的串音。
接線端子的選擇
航空插頭接線端子的選擇方法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。正確選擇和使用電連接器是保證電路可靠性的一個重要方面。
電氣參數(shù)要求: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、電流:航空插頭相同的耐壓指標(biāo),根據(jù)不同的使用環(huán)境和安全要求,可使用到不同的最高工作電壓。要限制額定電流,事實(shí)上要限制電連接器內(nèi)部的溫升不超過設(shè)計(jì)的規(guī)定值。在選擇時要注意的問題是:對多芯電連接器而言,額定電流必須降額使用。
安裝方式和外形:航空插頭接線端子的外形千變?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,對在面板上使用的電連接器還要從美觀、造型、顏色等方面加以選擇。