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和機械參數。

2.1 電氣參數

（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。在連接器的設計過程中，是通過對連接器的熱設計來滿足額定電流要求的，因為在接觸對有電流流過時，由于存在導體電阻和接觸電阻，接觸對將會發熱，當其發熱超過一定極限時，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部的溫升不超過設計的規定值。所以，多芯連接器應降額使用，芯越多，降幅應越大。

（3）接觸電阻。接觸電阻是指兩個接觸導體在接觸部分產生的電阻，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體電阻。

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

2.2 安全參數

（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活表面上產生漏電流而呈現出的電阻值。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，在規定時間內所能承受的比額定電壓更高而不產生擊穿現象的臨界電壓。它主要受接觸對間距和爬電距離的幾何形狀，絕緣體材料及環境溫度和濕度，大氣壓力的影響。

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

2.3 機械參數

（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，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）接觸對數目和針孔性。首先可根據電路的需求來選擇接觸對數目，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電路的連接和斷開，因此就產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，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形成金屬的連續性。

（2）壓接。壓接是為使金屬在規定的限度內壓縮和位移并將導線連接到接觸對上的一種技術。好的壓接連接能產生金屬互熔流動，使導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性，它能承受更惡劣的環境條件。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。應根據導線截面，正確選用接觸對的導線筒。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，連接時不需要剝去電纜的絕緣層，依靠連接器的“U”字形接觸簧片的尖端刺入絕緣層中，使電纜的導體滑進接觸簧片的槽中并被夾持住，從而使電纜導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 壓接連接的優點

在一根或多根導線與任何形狀的接觸件之間由壓接技術產生的連接，壓接連接方式主要有如下優點：

（1）是各種生產規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體柔軟性。

（7）無導體絕緣層的燒焦、變色和過熱。

（8）電氣和機械特性具有重現性。

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

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，其深度要根據導體直徑決定。

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

1）導線應正確位于壓接筒中：絞合線的所有股線應在壓接筒內，閉式壓接筒，在檢查孔應能見到壓接導體（即導線線芯）。

2）導線絕緣層末端與壓接筒之間的距離應合適：應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正確，壓痕的深度應恰當。

4）在壓接的過程中應該保持導線和壓接筒在同一軸線上。

3.4 壓接質量的探討

（1）端連接指標－抗張強度[1]

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

圖1 抗張強度坐標圖

（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。現在以規格為1.0mm2的機車導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，其實驗數據如下表1。

表1 線芯壓接樣品拉力值表

根據以上實驗數據繪線芯拉力值坐標圖如圖 4所示。

圖4 線芯壓接位置與拉力值坐標圖

由圖4表1不難看出，壓痕位置對抗張強度基本無影響。根據現場經驗，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：多數壓接工具均有深度調節旋鈕。壓接深度一定要調節適當，過深會損傷線芯，過淺壓接不緊密，抗張強度會降低。現在以規格為1.0mm2的機車導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，其實驗數據如表2。

根據以上實驗數據繪線芯拉力值坐標圖如圖 5所示。

圖5 線芯壓接深度試樣拉力值坐標圖

表2 線芯壓接樣品拉力值表

由以上數據可以得出如下結論：拉力值隨著壓線鉗壓接深度B值的逐漸加大出現一種先增加后減小的趨勢。試驗數據從序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。實驗數據序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值再繼續增加，線芯會更易拉脫，拉力值還會繼續減小。

4 連接器安裝

連接器的壓接接觸件的導線束不應由于其本身的重量對嵌入的接觸件產生張力，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性有影響，嚴重時會導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線束要直接在連接器的接觸端處彎曲，應使其在插合接觸件的橫向和縱向不存在機械應力作用。

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

另外，在插合和分離連接器時，為避免對嵌入的接觸件產生應力，應沿軸向插合和分離連接器并且不推不拉導線束。

5 結論

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定。

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