Comment sélectionner les connecteurs dans la conception ?

Les connecteurs électriques (ci-après dénommés connecteurs), également appelés prises de courant, sont largement utilisés dans divers circuits électriques pour connecter ou déconnecter des circuits. L'amélioration de la fiabilité des connecteurs relève avant tout de la responsabilité du fabricant. Cependant, en raison de la grande variété et de la gamme d'applications des connecteurs, le choix du bon connecteur est également un aspect important de l'amélioration de la fiabilité des connecteurs.
Il existe différentes méthodes de classification des connecteurs.
Selon la fréquence, il existe des connecteurs haute-fréquence et des connecteurs basse-fréquence ;
Selon leur apparence, il existe des machines connectées circulaires et des machines connectées rectangulaires ;
Selon leur utilisation, il existe des connecteurs pour cartes imprimées, armoires, équipements audio, alimentations, connecteurs spéciaux, etc.
La discussion principale d'aujourd'hui porte sur la manière de choisir des connecteurs-basse fréquence (avec des fréquences inférieures à 3 MHz).
1, paramètres électriques
Un connecteur est un composant électromécanique qui relie les circuits électriques. Par conséquent, les paramètres électriques du connecteur lui-même sont la première considération lors du choix d’un connecteur.
tension nominale
La tension nominale, également appelée tension de fonctionnement, dépend principalement du matériau isolant utilisé dans le connecteur et de l'espacement entre les paires de contacts.
Certains composants ou appareils peuvent ne pas être en mesure de remplir leurs fonctions prévues en dessous de leur tension nominale. La tension nominale d'un connecteur doit en fait être comprise comme la tension de fonctionnement maximale recommandée par le fabricant. En principe, les connecteurs peuvent fonctionner normalement à des tensions inférieures à la tension nominale.
Par conséquent, nous devons sélectionner la tension nominale de manière raisonnable en fonction de l'indice de tension de tenue (rigidité électrique) du connecteur, de l'environnement d'utilisation et des exigences de niveau de sécurité.
courant nominal
Courant nominal, également appelé courant de fonctionnement. Tout comme la tension nominale, les connecteurs peuvent généralement fonctionner normalement en dessous du courant nominal.
Dans le processus de conception des connecteurs, les exigences de courant nominal sont satisfaites grâce à la conception thermique du connecteur, car lorsque le courant traverse la paire de contacts, la paire de contacts génère de la chaleur en raison de la présence d'une résistance de conducteur et d'une résistance de contact. Lorsque sa génération de chaleur dépasse une certaine limite, cela endommagera l'isolation du connecteur et provoquera un ramollissement du revêtement de surface dû au contact, entraînant un dysfonctionnement.
Par conséquent, pour limiter le courant nominal, il est nécessaire de limiter l’échauffement à l’intérieur du connecteur pour ne pas dépasser la valeur de conception spécifiée. Le problème à noter lors du choix est que pour les connecteurs multi-cœurs, le courant nominal doit être réduit pour l'utilisation.
Cela doit faire l'objet d'une plus grande attention dans les situations de courant élevé, comme dans le cas d'une paire de contacts de 3,5 mm avec un courant nominal de 50 A. Cependant, lors de l'utilisation de 5 noyaux, le courant nominal doit être réduit de 33 %, ce qui signifie que chaque noyau a un courant nominal de seulement 38 A. Plus il y a de cœurs, plus la réduction de la note est importante.
résistance de contact
La résistance de contact fait référence à la résistance générée par deux conducteurs en contact au niveau de la zone de contact.
Lors de la sélection, deux problèmes doivent être notés :
Premièrement, l’indice de résistance de contact d’un connecteur est en fait le contact à la résistance, qui comprend la résistance de contact et la résistance du contact au conducteur. Habituellement, la résistance des conducteurs est relativement faible, c'est pourquoi la résistance de contact est appelée résistance de contact dans de nombreuses spécifications techniques.
Deuxièmement, dans les circuits connectant de petits signaux, il est important de noter dans quelles conditions l'indice de résistance de contact donné est testé, car la surface de contact peut adhérer à des couches d'oxyde, des taches d'huile ou d'autres polluants, entraînant une résistance de film sur les surfaces des deux composants de contact. À mesure que l’épaisseur de la couche de film augmente, la résistance augmente rapidement, ce qui fait de la couche de film un mauvais conducteur. Cependant, la couche de film peut subir une rupture mécanique sous une pression de contact élevée, ou une rupture électrique sous haute tension et courant élevé.
Blindage (anti-interférence)
Dans les équipements électriques et électroniques modernes, la densité croissante des composants et de leurs fonctions associées impose des limites strictes aux interférences électromagnétiques. Ainsi, les connecteurs sont souvent entourés de coques métalliques pour empêcher le rayonnement électromagnétique interne ou les interférences provenant de champs électromagnétiques externes.
Aux basses fréquences, seuls les matériaux magnétiques peuvent fournir une protection significative contre les champs magnétiques. A ce stade, il existe certaines réglementations concernant la continuité électrique du boîtier métallique, à savoir la résistance de contact du boîtier.
2, paramètres de sécurité
résistance d'isolation
La résistance d'isolation fait référence à la valeur de résistance présentée par l'application d'une tension à la partie isolante d'un connecteur, entraînant un courant de fuite sur ou dans la surface de la partie isolante.
Il est principalement affecté par les matériaux isolants, la température, l'humidité, l'encrassement et d'autres facteurs. Les valeurs de résistance d'isolement fournies sur les échantillons de connecteurs sont généralement des indicateurs dans des conditions atmosphériques standard et, dans certaines conditions environnementales, les valeurs de résistance d'isolement peuvent diminuer à des degrés divers.
Faites également attention à la valeur de tension d’essai de la résistance d’isolement. L'application de différentes tensions en fonction de la résistance d'isolement (M Ω)=tension appliquée à l'isolant (V)/courant de fuite (μ A) entraîne des résultats différents. Lors des tests de connecteurs, la tension appliquée est généralement divisée en trois niveaux : 10 V, 100 V et 500 V.
résistance à la pression
La résistance de tension fait référence à la tension critique qu'une paire de contacts peut supporter dans un délai spécifié entre des pièces mutuellement isolées ou entre des pièces isolées et la terre, qui est supérieure à la tension nominale sans provoquer de claquage. Elle est principalement affectée par la distance de contact, la ligne de fuite, la forme géométrique, le matériau isolant, la température et l'humidité ambiantes et la pression atmosphérique.
inflammabilité
Tout connecteur ne peut fonctionner sans courant, ce qui présente un risque d'incendie. Par conséquent, les connecteurs sont non seulement nécessaires pour empêcher l’inflammation, mais également pour pouvoir s’éteindre automatiquement dans un court laps de temps en cas d’inflammation ou d’incendie. Lors de la sélection, il convient de prêter attention au choix des connecteurs électriques fabriqués à partir de matériaux isolants ignifuges -et auto-extinguibles.
3, paramètres mécaniques
Pression de contact (force de séparation d'une seule jambe et force de séparation totale)
La pression de contact dans le connecteur est un indicateur important qui affecte directement la taille de la résistance de contact et l'usure de la paire de contacts.
Dans la plupart des structures, mesurer directement la pression de contact est assez difficile. Par conséquent, la pression de contact est souvent mesurée indirectement par la force de séparation d’un seul pied. Pour les paires de contacts à sténopé circulaires, des broches standard avec des poids spécifiés sont généralement utilisées pour tester la capacité de la pièce de contact femelle à supporter le poids. Généralement, le diamètre de la broche standard est de -5 µm, ce qui constitue la limite inférieure du diamètre de la pièce de contact mâle.
La force de séparation totale est généralement le double de la somme des forces de séparation de la ligne supérieure d'un seul pied. Lorsque la force de séparation totale dépasse 50N, il est déjà assez difficile de brancher et débrancher manuellement. Bien entendu, pour certains équipements de test ou exigences particulières, des connecteurs à force d'insertion nulle, des connecteurs à décrochage automatique, etc. peuvent être utilisés.
durée de vie mécanique
La durée de vie mécanique des connecteurs fait référence à la durée de vie d'insertion et d'extraction, généralement spécifiée entre 500 et 5 000 fois.
Lorsque la durée de vie mécanique spécifiée est atteinte, la résistance de contact, la résistance d'isolement et la tension de tenue du connecteur ne doivent pas dépasser les valeurs spécifiées.
À proprement parler, la durée de vie actuelle des mécaniques est un concept vague. La durée de vie mécanique doit avoir un certain rapport avec le temps, avec 500 utilisations tous les 10 ans et 500 utilisations tous les 1 an, évidemment la situation est différente. Cependant, il n’existe actuellement aucune méthode plus économique et scientifique pour le mesurer.
Contact avec les propriétés du numéro et du sténopé
Le nombre de paires de contacts peut être choisi en fonction des besoins du circuit, en tenant compte du volume du connecteur et de la force totale de séparation. Plus le nombre de paires de contacts est grand, plus leur volume est grand et plus la force de séparation totale est relativement grande. Dans certains cas où une fiabilité élevée est requise et que le volume le permet, la méthode de connexion parallèle de deux paires de paires de contacts peut être utilisée pour améliorer la fiabilité de la connexion.
Dans les fiches et prises des connecteurs, les broches (contacts mâles) et les prises (contacts femelles) sont généralement interchangeables pour l'assemblage. En utilisation réelle, le choix peut être fait en fonction de l'état sous tension de la fiche et de la prise aux deux extrémités. Si la prise doit être constamment chargée, vous pouvez choisir une prise avec un trou de fiche-, car les contacts sous tension de la prise avec un trou de fiche-sont enfouis dans l'isolation, ce qui permet au corps humain de toucher les contacts sous tension de manière relativement sûre.
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Vibration, impact, collision
La principale considération est la continuité électrique des paires de contacts lors de vibrations, d'impacts et de collisions du connecteur dans des conditions de fréquence et d'accélération spécifiées.
Le phénomène de coupure instantanée du circuit se produit au contact de cette condition de contrainte dynamique. Le temps de pause instantané prescrit comprend généralement 1 μ s, 10 μ s, 100 μ s, 1 ms et 10 ms. Il est important de prêter attention à la manière de déterminer l'apparition de défauts de coupure instantanés dans les paires de contacts.
Il est désormais généralement admis que lorsque la chute de tension aux bornes d'une paire de contacts fermés (contact) dépasse 50 % de la force électromotrice de l'alimentation électrique, il peut être déterminé que la paire de contacts fermés (contact) présente un dysfonctionnement. C'est-à-dire qu'il existe deux conditions pour déterminer si une interruption transitoire s'est produite : la durée et la chute de tension, toutes deux indispensables.
méthode de connexion
Un connecteur est généralement composé d'une fiche et d'une prise, la fiche étant également appelée connecteur à extrémité libre et la prise étant également appelée connecteur fixe. La connexion et la déconnexion des circuits sont réalisées grâce à l'insertion et à la déconnexion de fiches et de prises, donnant ainsi naissance à diverses méthodes de connexion pour les fiches et les prises.
Pour les connecteurs circulaires, il existe principalement trois méthodes : connexion filetée, connexion à baïonnette et connexion (broche) autobloquante.
Parmi eux, les connexions filetées sont les plus courantes, qui présentent les avantages d'une technologie de traitement simple, d'un faible coût de fabrication et d'une large applicabilité. Cependant, la vitesse de connexion lente ne convient pas aux situations nécessitant des insertions fréquentes et une connexion rapide.
En raison du fil plus long de ses trois emplacements à baïonnette, la connexion à baïonnette a une vitesse de connexion plus rapide, mais sa fabrication est plus complexe et son coût est également plus élevé.
La connexion à verrouillage automatique (broche) est la plus rapide des trois méthodes de connexion. Il ne nécessite pas de mouvement de rotation, mais seulement un mouvement linéaire pour réaliser les fonctions de connexion, de séparation et de verrouillage. En raison de sa méthode de connexion push-pull, il ne convient qu'aux connecteurs ayant une faible force de séparation totale. C'est généralement plus fréquent dans les petits connecteurs.
Méthode d'installation et apparence
L'installation des connecteurs comprend l'installation avant et l'installation arrière, et les méthodes d'installation et de fixation incluent des rivets, des vis, des anneaux d'arrêt ou un verrouillage rapide du connecteur lui-même. Il existe également un type de fiche et de prise qui sont tous deux des connecteurs à extrémité libre, appelés connecteurs de relais.
L'apparence des connecteurs varie considérablement et les utilisateurs choisissent principalement le diamètre extérieur des fils ou des câbles droits, incurvés, les exigences de fixation avec le boîtier, le volume, le poids et l'opportunité de connecter des tuyaux métalliques. Pour les connecteurs utilisés sur les panneaux, les utilisateurs doivent également choisir parmi l’esthétique, la forme, la couleur et d’autres aspects.
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4, paramètres environnementaux
Les paramètres environnementaux comprennent principalement la température ambiante, l’humidité, les changements brusques de température, la pression atmosphérique et l’environnement corrosif. L'environnement dans lequel les connecteurs sont utilisés, stockés et transportés a un impact significatif sur leurs performances. Il est donc nécessaire de sélectionner les connecteurs appropriés en fonction des conditions environnementales réelles.
température ambiante
Le métal et les matériaux isolants du connecteur déterminent la température de l'environnement de travail du connecteur. Une température élevée peut endommager le matériau du bord, provoquant une diminution de la résistance d'isolation et des performances de tension de tenue ; Pour les métaux, les températures élevées peuvent entraîner une perte d’élasticité du contact, accélérer l’oxydation et provoquer une détérioration du revêtement. La température ambiante habituelle est de -55 à 100 degrés, ce qui peut être plus élevé dans des situations particulières.
humide
Une humidité relative supérieure à 80 % est la principale cause de panne électrique. L'environnement humide provoque l'absorption et la diffusion de vapeur d'eau à la surface des isolants, ce qui peut facilement réduire la résistance d'isolation en dessous du niveau M Ω. Une exposition à long terme à des environnements très humides peut provoquer une déformation physique, une décomposition et une libération de produits, entraînant des effets respiratoires, une électrolyse, une corrosion et des fissures. En particulier pour les connecteurs externes des équipements, les conditions environnementales telles que l'humidité, l'infiltration d'eau et la pollution doivent souvent être prises en compte, auquel cas des connecteurs étanches doivent être sélectionnés. Pour les connecteurs étanches à l'eau et à la poussière, le niveau de protection de la coque GB4208 est généralement utilisé pour indiquer.