Làm thế nào để chọn kết nối trong thiết kế?

Đầu nối điện (sau đây gọi là đầu nối), còn được gọi là ổ cắm, được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện khác nhau để kết nối hoặc ngắt kết nối mạch. Cải thiện độ tin cậy của đầu nối chủ yếu là trách nhiệm của nhà sản xuất. Tuy nhiên, do tính đa dạng và phạm vi ứng dụng của đầu nối nên việc chọn đúng đầu nối cũng là một khía cạnh quan trọng để cải thiện độ tin cậy của đầu nối.
Có nhiều phương pháp phân loại khác nhau cho đầu nối.
Theo tần số, có các đầu nối tần số-cao và các đầu nối tần số-thấp;
Theo hình dáng bên ngoài, có máy nối hình tròn và máy nối hình chữ nhật;
Theo cách sử dụng, có các đầu nối cho bảng in, tủ, thiết bị âm thanh, nguồn điện, đầu nối cho mục đích đặc biệt, v.v.
Cuộc thảo luận chính của ngày hôm nay là về cách chọn đầu nối tần số-thấp (có tần số dưới 3 MHz)
1, Thông số điện
Đầu nối là một bộ phận cơ điện kết nối các mạch điện. Do đó, các thông số điện của chính đầu nối là điều cần cân nhắc đầu tiên khi chọn đầu nối.
điện áp định mức
Điện áp định mức, còn được gọi là điện áp làm việc, chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu cách điện được sử dụng trong đầu nối và khoảng cách giữa các cặp tiếp điểm.
Một số thành phần hoặc thiết bị có thể không thực hiện được các chức năng dự định dưới mức điện áp định mức. Điện áp định mức của đầu nối thực tế phải được hiểu là điện áp hoạt động tối đa do nhà sản xuất khuyến nghị. Về nguyên tắc, các đầu nối có thể hoạt động bình thường ở điện áp thấp hơn điện áp định mức.
Do đó, chúng ta cần lựa chọn điện áp định mức một cách hợp lý dựa trên chỉ số điện áp chịu được (cường độ điện) của đầu nối, môi trường sử dụng và yêu cầu về mức độ an toàn.
dòng điện định mức
Dòng điện định mức, còn được gọi là dòng điện hoạt động. Giống như điện áp định mức, đầu nối thường có thể hoạt động bình thường dưới dòng điện định mức.
Trong quá trình thiết kế đầu nối, các yêu cầu về dòng điện định mức được đáp ứng thông qua thiết kế nhiệt của đầu nối, vì khi dòng điện chạy qua cặp tiếp điểm, cặp tiếp điểm sẽ sinh ra nhiệt do có điện trở dây dẫn và điện trở tiếp điểm. Khi khả năng sinh nhiệt của nó vượt quá một giới hạn nhất định, nó sẽ làm hỏng lớp cách điện của đầu nối và làm mềm lớp phủ bề mặt do tiếp xúc, dẫn đến trục trặc.
Vì vậy, để hạn chế dòng điện định mức, cần hạn chế mức tăng nhiệt độ bên trong đầu nối không vượt quá giá trị thiết kế quy định. Vấn đề cần lưu ý khi lựa chọn là đối với đầu nối nhiều{1}}lõi, dòng điện định mức phải giảm để sử dụng.
Điều này cần được chú ý nhiều hơn trong các tình huống dòng điện cao, chẳng hạn như trong trường hợp cặp tiếp điểm 3,5mm có dòng điện định mức 50A. Tuy nhiên, khi sử dụng 5 lõi, dòng điện định mức sẽ giảm đi 33%, nghĩa là mỗi lõi có dòng điện định mức chỉ 38A. Càng có nhiều lõi thì mức giảm xếp hạng càng lớn.
điện trở tiếp xúc
Điện trở tiếp xúc là điện trở được tạo ra bởi hai dây dẫn tiếp xúc tại vùng tiếp xúc.
Khi lựa chọn cần lưu ý hai vấn đề:
Thứ nhất, chỉ số điện trở tiếp xúc của đầu nối thực chất là điện trở tiếp xúc với điện trở, bao gồm điện trở tiếp xúc và điện trở tiếp xúc với dây dẫn. Thông thường, điện trở dây dẫn tương đối nhỏ nên điện trở tiếp xúc được gọi là điện trở tiếp xúc trong nhiều thông số kỹ thuật.
Thứ hai, trong các mạch kết nối các tín hiệu nhỏ, điều quan trọng cần lưu ý là chỉ số điện trở tiếp xúc được kiểm tra trong những điều kiện nào, vì bề mặt tiếp xúc có thể bám vào các lớp oxit, vết dầu hoặc các chất ô nhiễm khác, dẫn đến điện trở màng trên bề mặt của hai thành phần tiếp xúc. Khi độ dày của lớp màng tăng lên, điện trở tăng nhanh, khiến lớp màng trở thành chất dẫn điện kém. Tuy nhiên, lớp màng có thể bị hỏng cơ học dưới áp suất tiếp xúc cao hoặc bị hỏng điện dưới điện áp cao và dòng điện cao.
Che chắn (chống{0}}nhiễu)
Trong các thiết bị điện và điện tử hiện đại, mật độ ngày càng tăng của các bộ phận và chức năng liên quan của chúng đặt ra những hạn chế nghiêm ngặt về nhiễu điện từ. Vì vậy các đầu nối thường được bọc bằng vỏ kim loại để ngăn chặn bức xạ điện từ bên trong hoặc nhiễu từ các trường điện từ bên ngoài.
Ở tần số thấp, chỉ có vật liệu từ tính mới có thể tạo ra sự che chắn đáng kể chống lại từ trường. Tại thời điểm này, có một số quy định nhất định liên quan đến tính liên tục về điện của vỏ kim loại, cụ thể là điện trở tiếp xúc của vỏ.
2, Thông số an toàn
điện trở cách điện
Điện trở cách điện đề cập đến giá trị điện trở được tạo ra bằng cách đặt điện áp vào phần cách điện của đầu nối, dẫn đến dòng điện rò rỉ trên hoặc bên trong bề mặt của phần cách điện.
Nó chủ yếu bị ảnh hưởng bởi vật liệu cách nhiệt, nhiệt độ, độ ẩm, cặn bẩn và các yếu tố khác. Các giá trị điện trở cách điện được cung cấp trên các mẫu đầu nối thường là các chỉ báo trong điều kiện khí quyển tiêu chuẩn và trong các điều kiện môi trường nhất định, các giá trị điện trở cách điện có thể giảm ở các mức độ khác nhau.
Ngoài ra, hãy chú ý đến giá trị điện áp thử nghiệm của điện trở cách điện. Việc áp dụng các điện áp khác nhau dựa trên điện trở cách điện (M Ω)=áp dụng cho chất cách điện (V)/dòng điện rò rỉ (μ A) sẽ dẫn đến các kết quả khác nhau. Trong thử nghiệm đầu nối, điện áp áp dụng thường được chia thành ba mức: 10V, 100V và 500V.
khả năng chịu áp lực
Điện trở đề cập đến điện áp tới hạn mà cặp tiếp điểm có thể chịu được trong một thời gian xác định giữa các bộ phận cách điện lẫn nhau hoặc giữa các bộ phận cách điện và mặt đất, cao hơn điện áp định mức mà không gây ra sự cố. Nó chủ yếu bị ảnh hưởng bởi khoảng cách tiếp xúc, khoảng cách đường rò, hình dạng hình học, vật liệu cách nhiệt, nhiệt độ và độ ẩm môi trường và áp suất khí quyển.
tính dễ cháy
Bất kỳ đầu nối nào cũng không thể hoạt động nếu không có dòng điện, điều này có nguy cơ cháy nổ. Vì vậy, các đầu nối không chỉ được yêu cầu để ngăn chặn sự đánh lửa mà còn phải có khả năng tự dập tắt trong thời gian ngắn trong trường hợp bắt lửa hoặc cháy. Khi lựa chọn, cần chú ý chọn các đầu nối điện làm bằng vật liệu cách nhiệt-chống cháy và tự dập lửa.
3, Thông số cơ học
Áp lực tiếp xúc (lực tách chân đơn và lực tách tổng)
Áp suất tiếp điểm trong đầu nối là một chỉ báo quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước điện trở tiếp điểm và độ mòn của cặp tiếp điểm.
Trong hầu hết các kết cấu, việc đo trực tiếp áp suất tiếp xúc là khá khó khăn. Do đó, áp lực tiếp xúc thường được đo gián tiếp bằng lực tách của một chân. Đối với các cặp tiếp xúc lỗ kim tròn, các chốt tiêu chuẩn có trọng lượng quy định thường được sử dụng để kiểm tra khả năng giữ trọng lượng của phần tiếp xúc dạng lỗ. Nói chung, đường kính của chốt tiêu chuẩn là -5 μm, đây là giới hạn dưới của đường kính của phần tiếp xúc dương.
Tổng lực tách thường gấp đôi tổng lực tách đường trên của một chân. Khi tổng lực tách vượt quá 50N, việc cắm và rút phích cắm thủ công đã khá khó khăn. Tất nhiên, đối với một số thiết bị thử nghiệm hoặc các yêu cầu đặc biệt, có thể sử dụng đầu nối lực chèn bằng 0, đầu nối thả tự động, v.v.
cuộc sống cơ khí
Tuổi thọ cơ học của đầu nối đề cập đến tuổi thọ chèn và rút, thường được chỉ định là 500-5000 lần.
Khi đạt đến tuổi thọ cơ học được chỉ định, điện trở tiếp xúc, điện trở cách điện và điện áp chịu được của đầu nối không được vượt quá các giá trị được chỉ định.
Nói đúng ra, tuổi thọ cơ khí hiện nay là một khái niệm mơ hồ. Tuổi thọ cơ khí hẳn phải có mối quan hệ nhất định với thời gian, với 500 lần sử dụng trong 10 năm và 500 lần sử dụng trong 1 năm, rõ ràng tình hình đã khác. Tuy nhiên, hiện nay không có phương pháp nào kinh tế và khoa học hơn để đo lường nó.
Liên hệ với các thuộc tính số và lỗ kim
Số lượng cặp tiếp điểm có thể được chọn theo nhu cầu của mạch, đồng thời xem xét âm lượng của đầu nối và tổng lực tách. Số lượng cặp tiếp xúc càng lớn thì thể tích của chúng càng lớn và tổng lực tách tương đối càng lớn. Trong một số trường hợp yêu cầu độ tin cậy cao và âm lượng cho phép, có thể sử dụng phương pháp kết nối song song hai cặp tiếp điểm để nâng cao độ tin cậy của kết nối.
Trong phích cắm và ổ cắm của đầu nối, các chân (tiếp điểm đực) và ổ cắm (tiếp điểm cái) thường có thể hoán đổi cho nhau để lắp ráp. Trong sử dụng thực tế, việc lựa chọn có thể được thực hiện dựa trên trạng thái hoạt động của phích cắm và ổ cắm ở cả hai đầu. Nếu ổ cắm cần được sạc liên tục, bạn có thể chọn ổ cắm có lỗ cắm-vì các điểm tiếp xúc trực tiếp của ổ cắm có lỗ cắm-được chôn trong lớp cách điện, giúp cơ thể con người tương đối an toàn khi chạm vào các điểm tiếp xúc trực tiếp.
hình ảnh
Rung, va đập, va chạm
Vấn đề chính cần xem xét là tính liên tục về điện của các cặp tiếp điểm trong quá trình rung, va đập và va chạm của đầu nối trong các điều kiện gia tốc và tần số xác định.
Hiện tượng đứt mạch tức thời xảy ra khi tiếp xúc với trạng thái ứng suất động này. Thời gian ngắt tức thời được quy định thường bao gồm 1 μs, 10 μs, 100 μs, 1 ms và 10 ms. Điều quan trọng là phải chú ý đến cách xác định sự xuất hiện của các lỗi đứt tức thời trong các cặp tiếp điểm.
Hiện nay người ta thường tin rằng khi điện áp rơi trên một cặp tiếp điểm đóng (tiếp điểm) vượt quá 50% suất điện động của nguồn điện thì có thể xác định rằng cặp tiếp điểm đóng (tiếp điểm) đã bị trục trặc. Nghĩa là, có hai điều kiện để xác định xem có xảy ra gián đoạn nhất thời hay không: thời gian và sụt áp, cả hai đều không thể thiếu.
phương thức kết nối
Đầu nối thường bao gồm phích cắm và ổ cắm, trong đó phích cắm còn được gọi là đầu nối đầu tự do và ổ cắm còn được gọi là đầu nối cố định. Việc kết nối và ngắt kết nối các mạch đạt được thông qua việc cắm và ngắt kết nối phích cắm và ổ cắm, do đó tạo ra nhiều phương pháp kết nối khác nhau cho phích cắm và ổ cắm.
Đối với đầu nối hình tròn, chủ yếu có ba phương pháp: kết nối ren, kết nối lưỡi lê và kết nối-tự khóa (chốt).
Trong số đó, kết nối ren là phổ biến nhất, có ưu điểm là công nghệ xử lý đơn giản, chi phí sản xuất thấp và khả năng ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, tốc độ kết nối chậm không phù hợp với những tình huống cần cắm thường xuyên và kết nối nhanh.
Do ba khe cắm lưỡi lê dài hơn nên kết nối lưỡi lê có tốc độ kết nối nhanh hơn, nhưng việc chế tạo nó phức tạp hơn và giá thành cũng cao hơn.
Kết nối-tự khóa (pin) là nhanh nhất trong số ba phương thức kết nối. Nó không yêu cầu chuyển động quay mà chỉ yêu cầu chuyển động tuyến tính để đạt được các chức năng kết nối, tách và khóa. Do phương thức kết nối kéo-đẩy nên nó chỉ phù hợp với các đầu nối có tổng lực tách thấp. Nó thường phổ biến hơn ở các đầu nối nhỏ.
Phương pháp cài đặt và sự xuất hiện
Việc lắp đặt các đầu nối bao gồm lắp đặt phía trước và lắp đặt phía sau, đồng thời các phương pháp lắp đặt và cố định bao gồm đinh tán, ốc vít, vòng kẹp hoặc khóa nhanh chính đầu nối. Ngoài ra còn có một loại phích cắm và ổ cắm đều là đầu nối rời, được gọi là đầu nối rơle.
Hình thức bên ngoài của các đầu nối rất khác nhau và người dùng chủ yếu chọn đường kính ngoài của dây hoặc cáp thẳng, cong, đường kính ngoài, các yêu cầu về cố định với vỏ, khối lượng, trọng lượng và có nên kết nối ống kim loại hay không. Đối với các đầu nối được sử dụng trên bảng điều khiển, người dùng cũng cần phải lựa chọn về mặt thẩm mỹ, hình dạng, màu sắc và các khía cạnh khác.
hình ảnh
4, Thông số môi trường
Các thông số môi trường chủ yếu bao gồm nhiệt độ môi trường, độ ẩm, thay đổi nhiệt độ đột ngột, áp suất khí quyển và môi trường ăn mòn. Môi trường sử dụng, bảo quản và vận chuyển các đầu nối có tác động đáng kể đến hiệu suất của chúng, vì vậy cần phải lựa chọn các đầu nối phù hợp dựa trên điều kiện môi trường thực tế.
nhiệt độ môi trường xung quanh
Vật liệu kim loại và cách điện của đầu nối xác định nhiệt độ môi trường làm việc của đầu nối. Nhiệt độ cao có thể làm hỏng vật liệu cạnh, làm giảm điện trở cách điện và khả năng chịu điện áp; Đối với kim loại, nhiệt độ cao có thể khiến tiếp xúc mất tính đàn hồi, đẩy nhanh quá trình oxy hóa và gây hư hỏng lớp phủ. Nhiệt độ môi trường thông thường là -55~100 độ, có thể cao hơn trong những trường hợp đặc biệt.
ẩm ướt
Độ ẩm tương đối lớn hơn 80% là nguyên nhân chính gây ra sự cố về điện. Môi trường ẩm ướt gây ra sự hấp thụ và khuếch tán hơi nước trên bề mặt chất cách điện, dễ làm giảm điện trở cách điện xuống dưới mức M Ω. Tiếp xúc lâu dài với môi trường có độ ẩm cao có thể gây biến dạng vật lý, phân hủy và giải phóng sản phẩm, dẫn đến ảnh hưởng đến hô hấp, điện phân, ăn mòn và nứt. Đặc biệt đối với các đầu nối bên ngoài của thiết bị, các điều kiện môi trường như độ ẩm, thấm nước, ô nhiễm thường cần được xem xét, trong trường hợp đó nên chọn các đầu nối kín. Đối với các đầu nối kín nước và kín bụi, mức độ bảo vệ vỏ của GB4208 thường được sử dụng để biểu thị.