Nagyfeszültségű csatlakozó áttekintése
A nagyfeszültségű csatlakozók, más néven nagyfeszültségű csatlakozók, az autóipari csatlakozók egyik típusa. Általában 60 V feletti üzemi feszültségű csatlakozókra utalnak, és főként nagy áramok továbbításáért felelősek.
A nagyfeszültségű csatlakozókat főként elektromos járművek nagyfeszültségű és nagyáramú áramköreiben használják. Vezetékekkel működnek, hogy az akkumulátorcsomag energiáját különböző elektromos áramkörökön keresztül szállítsák a járműrendszer különböző alkatrészeihez, például akkumulátorcsomagokhoz, motorvezérlőkhöz és DCDC átalakítókhoz. Nagyfeszültségű alkatrészekhez, például átalakítókhoz és töltőkhöz.
Jelenleg három fő szabványrendszer létezik a nagyfeszültségű csatlakozók számára, nevezetesen az LV szabványos dugasz, az USCAR szabványos dugasz és a japán szabványos dugasz. E három dugasz közül az LV rendelkezik jelenleg a legnagyobb forgalmúval a hazai piacon, és a legteljesebb folyamatszabványokkal.
Nagyfeszültségű csatlakozó összeszerelési folyamatábrája
A nagyfeszültségű csatlakozó alapvető szerkezete
A nagyfeszültségű csatlakozók főként négy alapvető szerkezetből állnak, nevezetesen kontaktorokból, szigetelőkből, műanyag burkolatokból és tartozékokból.
(1) Érintkezők: az elektromos csatlakozásokat biztosító központi alkatrészek, nevezetesen csatlakozódugó és csatlakozóaljzat, reed-ek stb.;
(2) Szigetelő: az érintkezőket tartja és biztosítja az érintkezők közötti szigetelést, azaz a belső műanyag héjat;
(3) Műanyag héj: A csatlakozó héja biztosítja a csatlakozó illesztését és védi a teljes csatlakozót, azaz a külső műanyag héjat;
(4) Tartozékok: beleértve a szerkezeti és szerelési tartozékokat, nevezetesen pozicionáló csapokat, vezetőcsapokat, összekötő gyűrűket, tömítőgyűrűket, forgókarokat, reteszelő szerkezeteket stb.
Nagyfeszültségű csatlakozó robbantott nézete
A nagyfeszültségű csatlakozók osztályozása
A nagyfeszültségű csatlakozók számos módon megkülönböztethetők. Az árnyékolási funkció, a csatlakozótüskék száma stb. mind felhasználhatók a csatlakozók osztályozására.
1.Akár van árnyékolás, akár nincs
A nagyfeszültségű csatlakozókat árnyékolatlan és árnyékolt csatlakozókra osztják aszerint, hogy rendelkeznek-e árnyékoló funkcióval.
Az árnyékolatlan csatlakozók viszonylag egyszerű szerkezetűek, nem látnak el árnyékolási funkciót, és viszonylag olcsók. Olyan helyeken használják őket, ahol nincs szükség árnyékolásra, például fémházzal borított elektromos készülékeknél, például töltőáramkörökben, akkumulátorcsomagok belsejében és vezérlők belsejében.
Árnyékoló réteg és nagyfeszültségű reteszelő kialakítás nélküli csatlakozók példái
Az árnyékolt csatlakozók összetett szerkezettel, árnyékolási követelményekkel és viszonylag magas költségekkel rendelkeznek. Olyan helyekre alkalmasak, ahol árnyékolási funkcióra van szükség, például ahol az elektromos készülékek külsejét nagyfeszültségű kábelkötegekhez csatlakoztatják.
Árnyékolással és HVIL kialakítással ellátott csatlakozó példa
2. Csatlakozók száma
A nagyfeszültségű csatlakozókat a csatlakozóportok (PIN) száma szerint osztják fel. Jelenleg a leggyakrabban használt csatlakozók az 1P, 2P és 3P.
Az 1P csatlakozó viszonylag egyszerű szerkezetű és olcsó. Megfelel a nagyfeszültségű rendszerek árnyékolási és vízállósági követelményeinek, de az összeszerelési folyamat kissé bonyolult, és az utólagos megmunkálhatóság gyenge. Általában akkumulátorcsomagokban és motorokban használják.
A 2P és 3P csatlakozók összetett szerkezettel és viszonylag magas költségekkel rendelkeznek. Megfelelnek a nagyfeszültségű rendszerek árnyékolási és vízállósági követelményeinek, és jól karbantarthatók. Általában DC bemenethez és kimenethez használják, például nagyfeszültségű akkumulátorokon, vezérlőterminálokon, töltő DC kimeneti terminálokon stb.
1P/2P/3P nagyfeszültségű csatlakozó példa
Nagyfeszültségű csatlakozók általános követelményei
A nagyfeszültségű csatlakozóknak meg kell felelniük az SAE J1742 szabványban meghatározott követelményeknek, és a következő műszaki követelményekkel kell rendelkezniük:
Az SAE J1742 által meghatározott műszaki követelmények
Nagyfeszültségű csatlakozók tervezési elemei
A nagyfeszültségű rendszerekben használt nagyfeszültségű csatlakozókkal szemben támasztott követelmények többek között: nagy feszültség- és áramerősség-teljesítmény; a különböző munkakörülmények között (például magas hőmérséklet, rezgés, ütésállóság, por- és vízállóság stb.) magasabb szintű védelem elérésének szükségessége; könnyen telepíthető; jó elektromágneses árnyékolási teljesítmény; a költségnek a lehető legalacsonyabbnak és tartósnak kell lennie.
A nagyfeszültségű csatlakozókkal szemben támasztott fenti jellemzők és követelmények szerint a nagyfeszültségű csatlakozók tervezésének kezdetén a következő tervezési elemeket kell figyelembe venni, és célzott tervezést és tesztelést kell végezni.
Nagyfeszültségű csatlakozók tervezési elemeinek, megfelelő teljesítményének és ellenőrző tesztjeinek összehasonlító listája
Nagyfeszültségű csatlakozók meghibásodási elemzése és a megfelelő mérések
A csatlakozótervezés megbízhatóságának javítása érdekében először elemezni kell a meghibásodási módját, hogy a megfelelő megelőző tervezési munkálatok elvégezhetők legyenek.
A csatlakozóknak általában három fő meghibásodási módja van: rossz érintkezés, rossz szigetelés és laza rögzítés.
(1) Rossz érintkezés esetén olyan mutatók alapján ítélhető meg, mint a statikus érintkezési ellenállás, a dinamikus érintkezési ellenállás, az egylyukú elválasztási erő, a csatlakozási pontok és az alkatrészek rezgésállósága;
(2) Rossz szigetelés esetén a szigetelő szigetelési ellenállása, a szigetelő időbeli lebomlási sebessége, a szigetelő méretjelzői, az érintkezők és más alkatrészek kimutathatók a megítéléshez;
(3) A rögzített és a leválasztott típus megbízhatóságának megítéléséhez tesztelni kell az összeszerelési tűrést, a tartóssági nyomatékot, az összekötőcsap rögzítőerejét, az összekötőcsap behelyezési erejét, a környezeti stresszviszonyok melletti rögzítőerőt és a csatlakozó egyéb mutatóit.
A csatlakozó főbb meghibásodási módjainak és meghibásodási formáinak elemzése után a következő intézkedések tehetők a csatlakozó kialakításának megbízhatóságának javítása érdekében:
(1) Válassza ki a megfelelő csatlakozót.
A csatlakozók kiválasztásánál nemcsak a csatlakoztatott áramkörök típusát és számát kell figyelembe venni, hanem a berendezések összeállítását is. Például a kör alakú csatlakozókat kevésbé befolyásolják az éghajlati és mechanikai tényezők, mint a téglalap alakú csatlakozókat, kisebb a mechanikai kopásuk, és megbízhatóan csatlakoznak a vezetékvégekhez, ezért a lehető legnagyobb mértékben kör alakú csatlakozókat kell választani.
(2) Minél nagyobb az érintkezők száma egy csatlakozóban, annál kisebb a rendszer megbízhatósága. Ezért, ha a hely és a súly engedi, próbáljon meg kevesebb érintkezőszámú csatlakozót választani.
(3) Csatlakozó kiválasztásakor figyelembe kell venni a berendezés üzemi körülményeit.
Ez azért van, mert a csatlakozó teljes terhelési áramát és maximális üzemi áramát gyakran a környezet legmagasabb hőmérsékleti körülményei között történő működés során megengedett hő alapján határozzák meg. A csatlakozó üzemi hőmérsékletének csökkentése érdekében a csatlakozó hőelvezetési körülményeit teljes mértékben figyelembe kell venni. Például a csatlakozó közepétől távolabb eső érintkezők használhatók a tápegység csatlakoztatásához, ami jobban elősegíti a hőelvezetést.
(4) Vízálló és korrózióálló.
Amikor a csatlakozó korrozív gázokat és folyadékokat tartalmazó környezetben működik, a korrózió megelőzése érdekében ügyelni kell arra, hogy a telepítés során vízszintesen, oldalról lehessen beszerelni. Amikor a körülmények függőleges telepítést igényelnek, meg kell akadályozni, hogy folyadék folyjon a csatlakozóba a vezetékek mentén. Általában vízálló csatlakozókat kell használni.
A nagyfeszültségű csatlakozóérintkezők tervezésének főbb pontjai
Az érintkezőcsatlakozási technológia elsősorban az érintkezőfelületet és az érintkezőerőt vizsgálja, beleértve a csatlakozók és a vezetékek közötti érintkezőkapcsolatot, valamint a csatlakozók közötti érintkezőkapcsolatot.
Az érintkezők megbízhatósága fontos tényező a rendszer megbízhatóságának meghatározásában, és a teljes nagyfeszültségű kábelköteg-szerelvény fontos részét képezi.Egyes csatlakozók, vezetékek és csatlakozók zord munkakörnyezete miatt a csatlakozók és vezetékek közötti csatlakozás, valamint a csatlakozók és csatlakozók közötti csatlakozás különféle hibákra hajlamos, például korrózióra, öregedésre és rezgés miatti meglazulásra.
Mivel az elektromos kábelköteg meghibásodásai, melyeket sérülés, meglazulás, leesés és érintkezők meghibásodása okoz, a teljes elektromos rendszer meghibásodásainak több mint 50%-át teszik ki, a jármű nagyfeszültségű elektromos rendszerének megbízhatósági tervezése során teljes figyelmet kell fordítani az érintkezők megbízhatósági tervezésére.
1. Érintkező csatlakozás a csatlakozó és a vezeték között
A csatlakozók és a vezetékek közötti kapcsolat a kettő közötti csatlakozást jelenti krimpelési eljárással vagy ultrahangos hegesztési eljárással. Jelenleg a krimpelési eljárást és az ultrahangos hegesztési eljárást általában nagyfeszültségű kábelkötegeknél alkalmazzák, mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai.
(1) Krimpelési folyamat
A krimpelési folyamat alapelve, hogy külső erővel egyszerűen fizikailag bepréselik a vezetőhuzalt a csatlakozó krimpelhető részébe. A csatlakozó krimpelésének magassága, szélessége, keresztmetszeti állapota és húzóereje a csatlakozó krimpelési minőségének alapvető jellemzői, amelyek meghatározzák a krimpelés minőségét.
Azonban meg kell jegyezni, hogy a finoman megmunkált szilárd felületek mikroszerkezete mindig érdes és egyenetlen. A csatlakozók és vezetékek krimpelése után nem a teljes érintkezőfelület érintkezik, hanem az érintkezőfelületen szétszórt egyes pontok érintkeznek. A tényleges érintkezőfelületnek kisebbnek kell lennie, mint az elméleti érintkezőfelület, ami egyben az oka annak is, hogy a krimpelési folyamat érintkezési ellenállása magas.
A mechanikai krimpelést nagymértékben befolyásolja a krimpelési folyamat, például a nyomás, a krimpelési magasság stb. A gyártásellenőrzést olyan eszközökkel kell elvégezni, mint a krimpelési magasság és a profilanalízis/metallográfiai elemzés. Ezért a krimpelési folyamat krimpelési állandósága átlagos, a szerszámkopás nagy, a megbízhatóság pedig átlagos.
A mechanikus krimpelési eljárás kiforrott és széleskörű gyakorlati alkalmazásokkal rendelkezik. Ez egy hagyományos eljárás. Szinte minden nagy beszállító gyárt kábelköteg termékeket ezzel az eljárással.
Krimpelő eljárással készült csatlakozó- és vezetékérintkező profilok
(2) Ultrahangos hegesztési eljárás
Az ultrahangos hegesztés nagyfrekvenciás rezgéshullámokat használ, amelyek két hegesztendő tárgy felületére jutnak. Nyomás alatt a két tárgy felületei egymáshoz dörzsölődnek, molekuláris rétegeik között fúziót hozva létre.
Az ultrahangos hegesztés során egy ultrahangos generátor segítségével az 50/60 Hz-es áramerősséget 15, 20, 30 vagy 40 kHz-es elektromos energiává alakítják. Az átalakított nagyfrekvenciás elektromos energiát a jelátalakító ismét azonos frekvenciájú mechanikai mozgássá alakítja, majd a mechanikai mozgást egy kürtös eszközkészleten keresztül továbbítja a hegesztőfejhez, amelyek képesek az amplitúdó megváltoztatására. A hegesztőfej a felvett rezgési energiát a hegesztendő munkadarab illesztéséhez továbbítja. Ezen a területen a rezgési energia súrlódás révén hőenergiává alakul, megolvasztva a fémet.
Teljesítmény szempontjából az ultrahangos hegesztési eljárás kis érintkezési ellenállással és alacsony túláram-melegítéssel rendelkezik hosszú ideig; biztonság szempontjából megbízható, és hosszú távú rezgés alatt nem könnyen lazul és esik le; különböző anyagok közötti hegesztésre használható; felületi oxidáció vagy bevonat hatására befolyásolja; a hegesztés minősége a krimpelési folyamat releváns hullámformáinak monitorozásával ítélhető meg.
Bár az ultrahangos hegesztési eljárás berendezésköltsége viszonylag magas, és a hegesztendő fém alkatrészek nem lehetnek túl vastagok (általában ≤5 mm), az ultrahangos hegesztés mechanikus folyamat, és a teljes hegesztési folyamat során nem folyik áram, így nincsenek problémák a hővezetéssel és az ellenállással. A nagyfeszültségű kábelköteg-hegesztés jövőbeli trendjei a hővezetés és az ellenállás kérdései.
Ultrahangos hegesztésű csatlakozók és vezetők, valamint azok érintkezői keresztmetszetei
Függetlenül attól, hogy krimpelési vagy ultrahangos hegesztési eljárást alkalmaznak, a vezetékhez való csatlakoztatás után a csatlakozó lehúzóerejének meg kell felelnie a szabványkövetelményeknek. A vezeték csatlakozóhoz való csatlakoztatása után a lehúzóerő nem lehet kisebb, mint a minimális lehúzóerő.
Közzététel ideje: 2023. dec. 06.