
汽車連接器端子接觸電阻解析-2
如汽車連接器端子接觸電阻解析-1所說, 下面是更多因素對接觸電子的影響和說明
- 端子正向力的影響
端子正向力是指產(chǎn)生于公端子和母端子接觸表面并垂直于接觸表面的力。根據(jù)接觸電阻的作用原理分析,隨著端子正向力的增加,端子接觸界面的實(shí)際接觸點(diǎn)數(shù)量和面積也逐漸增加,因此,實(shí)際接觸面積隨正向力的增加而增加。
端子接觸界面的附加電阻計(jì)算公式如下:
(1)R=K*P*√(H/F)
式中:R為公端子和母端子接觸界面的附加電阻;
k為計(jì)算系數(shù);
p為端子材料的電阻率;
H為端子材料的硬度;
F為端子的正向力。
由式(l)可知,公端子和母端子接觸界面的附加電阻R與端子正向力的開方成反比。因此,插接器設(shè)計(jì)時(shí)可在保證機(jī)械性能的前提下,通過改變端子的正向力,來降低端子接觸界面的附加電阻,以確保電力傳遞及信號傳遞的穩(wěn)定性。
- 端子接觸界面表面狀態(tài)的影響
端子接觸界面表面狀態(tài)對接觸電阻的影響主要表現(xiàn)在接觸界面的表面粗糙度和表面氧化膜狀況對接觸電阻的影響。接觸界面粗糙度對接觸電阻有一定的影響,這主要是因?yàn)榇植诙炔煌瑫?huì)造成接觸界面微觀接觸點(diǎn)數(shù)量的不同,并最終影響接觸電阻的大小。
接觸界面的表面氧化膜由接觸界面與大氣的接觸產(chǎn)生,使用中的化學(xué)腐蝕和電腐蝕會(huì)使情況變得更嚴(yán)重。表面氧化膜的厚度和狀態(tài)決定膜層電阻的大小,因此,接觸界面的表面氧化膜對接觸電阻有一定的影響。
- 使用電壓的影響
界面的氧化膜擊穿,使端子接觸界面的膜層電阻降低,從而降低端子的接觸電阻。但由于電壓作用下的熱效應(yīng)加速了膜層附近區(qū)域的化學(xué)反應(yīng),對膜層有一定的修復(fù)作用,因此,膜層電阻呈現(xiàn)非線性變化。電壓降在擊穿電壓附近的微小波動(dòng),即可引起電流在幾十倍范圍的變動(dòng),使接觸電阻發(fā)生很大變化。了解這種非線性變化,有助于正確分析接觸電阻的非線性變化,避免在測試和使用時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤。
- 使用電流的影響
端子接觸界面的電流達(dá)到一定值時(shí),接觸界面接觸點(diǎn)處由于通電而產(chǎn)生的焦耳熱使金屬軟化或熔化,從而改變接觸點(diǎn)的數(shù)量和面積,使端子接觸界面實(shí)際接觸面積大幅增加,接觸電阻則大幅降低。而焦耳熱引起的化學(xué)反應(yīng)通過修復(fù)膜層又使膜層電阻非線性增加,從而使接觸電阻升高。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),電流所產(chǎn)生的焦耳熱一般會(huì)降低接觸電阻。
- 接觸電阻的測試
- 測試模型的建立
插接器端子接觸界面的附加電阻無法直接測量, 因此, 需要建立一個(gè)合適的測試模型以達(dá)到測量的目的。上圖所示是一個(gè)接觸界面附加電阻的測試模型。圖中 T1 和T2 為距導(dǎo)體壓接中心75mm的焊接感應(yīng)點(diǎn),實(shí)際測量的電阻是兩個(gè)焊接感應(yīng)點(diǎn)T1和T2間的電阻RC及150mm所使用導(dǎo)線的電阻RP。
兩個(gè)測量值的差被定義為插接器端子的接觸電阻, 公式如下:
R=RC-RP
其中R為公端子和母端子間的接觸電阻
RC為測試模型測量的總電阻
RP,為150mm所使用導(dǎo)線的電阻。
如上可知:該模型所測試的接觸電阻包括端子接觸界面的附加電阻、端子的導(dǎo)體電阻、端子與電線的導(dǎo)體壓接電阻。
- 電壓降換算接觸電阻
在標(biāo)稱電流狀態(tài)下,通過測試導(dǎo)線壓接和端子接觸區(qū)域的電壓降,來獲得所需要的接觸電阻l。通過測量兩個(gè)焊接感應(yīng)點(diǎn)T1和T2間的電壓降,并根據(jù)可調(diào)電源保證的標(biāo)稱電流,可計(jì)算出所需要的電阻值。根據(jù)文中對接觸電阻的影響因素分析可知,端子接觸界面的附加電阻在電壓和電流作用下呈現(xiàn)非線性變化,而插接器在汽車中的使用,很多是處于電壓和電流的作用下,因此,本試驗(yàn)所測得的接觸電阻接近強(qiáng)電流電路中插接器的實(shí)際使用狀態(tài)。尤其是熱老化、溫濕循環(huán)、電流循環(huán)等試驗(yàn)后進(jìn)行的電壓降測試,更能反映實(shí)際使用狀態(tài)。
- 低電平接觸電阻
插接器在汽車中用于信號傳輸時(shí),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)端子接觸界面區(qū)域的電壓降和電流非常低,不足以影響接觸界面的附加電阻,因此,使用電壓降換算接觸電阻法測得的結(jié)果不能有效反映該使用情況的實(shí)際接觸電阻。
低電平接觸電阻測量法是使用微型歐姆表測試導(dǎo)線壓接和端子接觸區(qū)域的電阻。使用微型歐姆表測量兩個(gè)焊接感應(yīng)點(diǎn)T1、T2間的電阻和l50mm長度的所使用導(dǎo)線的電阻,據(jù)此可計(jì)算出所需要的接觸電阻。
根據(jù)歐姆表的工作原理,使用微型歐姆表測量電阻時(shí),電路中的電流和所測區(qū)域的電壓降遠(yuǎn)低于能影響接觸界面附加電阻所需要的電流和電壓降,因此,本試驗(yàn)所測得的接觸電阻更能反映微電流電路中插接器的實(shí)際使用情況。尤其是熱老化、溫濕循環(huán)、電流循環(huán)等試驗(yàn)后進(jìn)行的低電平接觸電阻測試,能保證接觸界面膜層不被電壓降和電流破壞的情況下測得,更能反映實(shí)際使用狀態(tài)。
接觸電阻是汽車用插接器的主要電氣性能,接觸電阻的影響因素有端子材料、接觸界面幾何形狀、端子正向力、端子接觸界面的表面狀態(tài)、使用電壓和電流等。電壓降換算接觸電阻和低電平接觸電阻兩種測試方法所測結(jié)果分別反映了插接器在強(qiáng)電流電路和微電流電路下的實(shí)際使用狀況。更多感興趣的連接器方面的信息, 歡迎參觀我們的網(wǎng)站:http://www.lhecn.com/
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