
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,端子接觸界面的實際接觸點數量和面積也逐漸增加,因此,實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為計算系數;
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,插接器設計時可在保證機械性能的前提下,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定性。
- 端子接觸界面表面狀態的影響
端子接觸界面表面狀態對接觸電阻的影響主要表現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,這主要是因為粗糙度不同會造成接觸界面微觀接觸點數量的不同,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生,使用中的化學腐蝕和電腐蝕會使情況變得更嚴重。表面氧化膜的厚度和狀態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加速了膜層附近區域的化學反應,對膜層有一定的修復作用,因此,膜層電阻呈現非線性變化。電壓降在擊穿電壓附近的微小波動,即可引起電流在幾十倍范圍的變動,使接觸電阻發生很大變化。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產生錯誤。
- 使用電流的影響
端子接觸界面的電流達到一定值時,接觸界面接觸點處由于通電而產生的焦耳熱使金屬軟化或熔化,從而改變接觸點的數量和面積,使端子接觸界面實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反應通過修復膜層又使膜層電阻非線性增加,從而使接觸電阻升高。根據實際經驗,電流所產生的焦耳熱一般會降低接觸電阻。
- 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, 需要建立一個合適的測試模型以達到測量的目的。上圖所示是一個接觸界面附加電阻的測試模型。圖中 T1 和T2 為距導體壓接中心75mm的焊接感應點,實際測量的電阻是兩個焊接感應點T1和T2間的電阻RC及150mm所使用導線的電阻RP。
兩個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、端子的導體電阻、端子與電線的導體壓接電阻。
- 電壓降換算接觸電阻
在標稱電流狀態下,通過測試導線壓接和端子接觸區域的電壓降,來獲得所需要的接觸電阻l。通過測量兩個焊接感應點T1和T2間的電壓降,并根據可調電源保證的標稱電流,可計算出所需要的電阻值。根據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,本試驗所測得的接觸電阻接近強電流電路中插接器的實際使用狀態。尤其是熱老化、溫濕循環、電流循環等試驗后進行的電壓降測試,更能反映實際使用狀態。
- 低電平接觸電阻
插接器在汽車中用于信號傳輸時,經常會出現端子接觸界面區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果不能有效反映該使用情況的實際接觸電阻。
低電平接觸電阻測量法是使用微型歐姆表測試導線壓接和端子接觸區域的電阻。使用微型歐姆表測量兩個焊接感應點T1、T2間的電阻和l50mm長度的所使用導線的電阻,據此可計算出所需要的接觸電阻。
根據歐姆表的工作原理,使用微型歐姆表測量電阻時,電路中的電流和所測區域的電壓降遠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,本試驗所測得的接觸電阻更能反映微電流電路中插接器的實際使用情況。尤其是熱老化、溫濕循環、電流循環等試驗后進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,更能反映實際使用狀態。
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、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果分別反映了插接器在強電流電路和微電流電路下的實際使用狀況。更多感興趣的連接器方面的信息, 歡迎參觀我們的網站:http://www.lhecn.com/
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