Kõrgepinge pistiku ülevaade
Kõrgepingeühendused, tuntud ka kui kõrgepingeühendused, on teatud tüüpi autopistikud. Need viitavad üldiselt pistikutele, mille tööpinge on üle 60 V ja mis vastutavad peamiselt suurte voolude edastamise eest.
Kõrgepingeühendusi kasutatakse peamiselt elektrisõidukite kõrgepinge- ja suurvooluahelates. Need töötavad juhtmete abil, et transportida akupaketi energiat erinevate elektriahelate kaudu sõidukisüsteemi erinevatesse komponentidesse, nagu akupaketid, mootorikontrollerid ja alalisvoolu-alalisvoolu muundurid. Kõrgepinge komponendid, näiteks muundurid ja laadijad.
Praegu on kõrgepinge pistikute jaoks kolm peamist standardsüsteemi: LV standardpistik, USCAR standardpistik ja Jaapani standardpistik. Nende kolme pistikprogrammi hulgas on LV-l praegu siseturul suurim tiraaž ja kõige täielikumad protsessistandardid.
Kõrgepinge pistikute kokkupaneku protsessi skeem
Kõrgepinge pistiku põhistruktuur
Kõrgepinge pistikud koosnevad peamiselt neljast põhistruktuurist: kontaktoritest, isolaatoritest, plastkestadest ja lisatarvikutest.
(1) Kontaktid: elektriühendusi teostavad põhiosad, nimelt isas- ja emasklemmid, keelpillid jne;
(2) Isolaator: toetab kontakte ja tagab kontaktide vahelise isolatsiooni ehk sisemise plastkesta;
(3) Plastkest: pistiku kest tagab pistiku joondamise ja kaitseb kogu pistikut ehk välimist plastkesta;
(4) Lisatarvikud: sh konstruktsioonitarvikud ja paigaldustarvikud, nimelt positsioneerimistihvtid, juhttihvtid, ühendusrõngad, tihendusrõngad, pöörlevad hoovad, lukustusstruktuurid jne.
Kõrgepinge pistiku plahvatusvaade
Kõrgepinge pistikute klassifikatsioon
Kõrgepinge pistikuid saab eristada mitmel viisil. Pistiku klassifikatsiooni määramiseks võib kasutada nii seda, kas pistikul on varjestusfunktsioon, kui ka pistiku tihvtide arvu.
1.Kas varjestus on olemas või mitte
Kõrgepinge pistikud jagunevad varjestusfunktsiooni järgi varjestamata ja varjestatud pistikuteks.
Varjestamata pistikutel on suhteliselt lihtne konstruktsioon, varjestusfunktsioon puudub ja need on suhteliselt odavad. Neid kasutatakse kohtades, mis ei vaja varjestust, näiteks metallkorpusega kaetud elektriseadmete puhul, näiteks laadimisahelate, akupakkide sisemuse ja juhtseadmete sisemuse puhul.
Näited pistikutest ilma varjestuskihita ja kõrgepinge lukustuskonstruktsioonita
Varjestatud pistikutel on keerukas konstruktsioon, varjestusnõuded ja suhteliselt kõrge hind. Need sobivad kohtadesse, kus on vaja varjestusfunktsiooni, näiteks kui elektriseadmete väliskülg on ühendatud kõrgepinge juhtmestikuga.
Näide varjestatud ja HVIL-konstruktsiooniga pistikust
2. Pistikute arv
Kõrgepinge pistikud jagunevad ühendusportide (PIN) arvu järgi. Praegu on kõige sagedamini kasutatavad 1P, 2P ja 3P pistikud.
1P pistikul on suhteliselt lihtne konstruktsioon ja madal hind. See vastab kõrgepingesüsteemide varjestus- ja veekindluse nõuetele, kuid montaažiprotsess on veidi keeruline ja ümbertöötlemise teostatavus on halb. Üldiselt kasutatakse akudes ja mootorites.
2P ja 3P pistikutel on keerukas konstruktsioon ja suhteliselt kõrge hind. Need vastavad kõrgepingesüsteemide varjestus- ja veekindluse nõuetele ning on hästi hooldatavad. Üldiselt kasutatakse neid alalisvoolu sisendi ja väljundi jaoks, näiteks kõrgepinge akupakkidel, kontrolleri klemmidel, laadija alalisvoolu väljundklemmidel jne.
1P/2P/3P kõrgepinge pistiku näide
Kõrgepinge pistikute üldised nõuded
Kõrgepingeühendused peaksid vastama standardi SAE J1742 nõuetele ja neil peaksid olema järgmised tehnilised nõuded:
SAE J1742-s määratletud tehnilised nõuded
Kõrgepinge pistikute disainielemendid
Kõrgepingesüsteemide kõrgepingeühendustele esitatavad nõuded hõlmavad muu hulgas: kõrgepinge ja suure voolutugevuse jõudlust; vajadust saavutada kõrgem kaitsetase erinevates töötingimustes (nt kõrge temperatuur, vibratsioon, kokkupõrked, tolmu- ja veekindlus jne); paigaldatavust; head elektromagnetilist varjestust; võimalikult madalat hinda ja vastupidavust.
Vastavalt ülaltoodud omadustele ja nõuetele, mis kõrgepingeühendustel peaksid olema, tuleb kõrgepingeühenduste projekteerimise alguses arvesse võtta järgmisi projekteerimiselemente ning läbi viia sihipärane projekteerimine ja testimine.
Kõrgepingeühenduste konstruktsioonielementide, vastavate jõudlus- ja kontrolltestide võrdlusloend
Kõrgepingeühenduste rikete analüüs ja vastavad meetmed
Pistiku konstruktsiooni usaldusväärsuse parandamiseks tuleks kõigepealt analüüsida selle rikkerežiimi, et saaks teha vastavaid ennetavaid projekteerimistöid.
Pistikutel on tavaliselt kolm peamist rikkerežiimi: halb kontakt, halb isolatsioon ja lõtv kinnitus.
(1) Halva kontakti hindamiseks saab kasutada selliseid näitajaid nagu staatiline kontakttakistus, dünaamiline kontakttakistus, ühe augu eraldusjõud, ühenduspunktid ja komponentide vibratsioonikindlus;
(2) Halva isolatsiooni korral saab hinnata isolaatori isolatsioonitakistust, isolaatori lagunemiskiirust, isolaatori, kontaktide ja muude osade suuruse indikaatoreid;
(3) Fikseeritud ja lahtise tüübi töökindluse hindamiseks saab testida klemmide ja pistikute montaažitolerantsi, vastupidavusmomenti, ühendustihvti kinnitusjõudu, ühendustihvti sisestamise jõudu, kinnitusjõudu keskkonnastressi tingimustes ja muid näitajaid.
Pärast pistiku peamiste rikkeviiside ja rikkevormide analüüsimist saab pistiku konstruktsiooni töökindluse parandamiseks võtta järgmisi meetmeid:
(1) Valige sobiv pistik.
Pistikute valikul tuleks arvestada mitte ainult ühendatud vooluahelate tüübi ja arvuga, vaid ka seadmete komplektiga. Näiteks ümmargused pistikud on kliima ja mehaaniliste tegurite poolt vähem mõjutatud kui ristkülikukujulised pistikud, neil on vähem mehaanilist kulumist ja need on juhtmete otstega usaldusväärselt ühendatud, seega tuleks valida võimalikult ümmargused pistikud.
(2) Mida suurem on pistiku kontaktide arv, seda madalam on süsteemi töökindlus. Seega, kui ruum ja kaal seda lubavad, proovige valida pistik väiksema kontaktide arvuga.
(3) Pistiku valimisel tuleks arvestada seadme töötingimustega.
Seda seetõttu, et pistiku kogukoormusvool ja maksimaalne töövool määratakse sageli ümbritseva keskkonna kõrgeima temperatuuri tingimustes lubatud soojuse põhjal. Pistiku töötemperatuuri vähendamiseks tuleks täielikult arvestada pistiku soojuse hajumise tingimustega. Näiteks saab toiteallika ühendamiseks kasutada pistiku keskpunktist kaugemal asuvaid kontakte, mis soodustab soojuse hajumist.
(4) Veekindel ja korrosioonivastane.
Kui pistikut kasutatakse söövitavate gaaside ja vedelikega keskkonnas, tuleks korrosiooni vältimiseks pöörata tähelepanu võimalusele paigaldada see horisontaalselt küljelt. Kui tingimused nõuavad vertikaalset paigaldamist, tuleks vältida vedeliku voolamist pistikusse mööda juhtmeid. Üldiselt tuleks kasutada veekindlaid pistikuid.
Kõrgepinge pistikute kontaktide disaini põhipunktid
Kontaktühenduste tehnoloogia uurib peamiselt kontaktpinda ja kontaktjõudu, sealhulgas klemmide ja juhtmete vahelist kontaktühendust ning klemmide vahelist kontaktühendust.
Kontaktide töökindlus on oluline tegur süsteemi töökindluse määramisel ja on ka kogu kõrgepinge juhtmestiku komplekti oluline osa.Mõnede klemmide, juhtmete ja pistikute karmi töökeskkonna tõttu on klemmide ja juhtmete vaheline ühendus ning klemmide ja klemmide vaheline ühendus altid mitmesugustele riketele, nagu korrosioon, vananemine ja vibratsioonist tingitud lõdvenemine.
Kuna elektrijuhtmestiku rikked, mis on põhjustatud kontaktide kahjustustest, lõtvumisest, mahakukkumisest ja rikkest, moodustavad üle 50% kogu elektrisüsteemi riketest, tuleks sõiduki kõrgepinge elektrisüsteemi töökindluse projekteerimisel pöörata täielikku tähelepanu kontaktide töökindluse projekteerimisele.
1. Klemmide ja juhtmete vaheline kontaktühendus
Klemmide ja juhtmete vaheline ühendus viitab kahe vahelisele ühendusele pressimisprotsessi või ultraheli keevitusprotsessi abil. Praegu kasutatakse kõrgepinge juhtmestike puhul tavaliselt pressimisprotsessi ja ultraheli keevitusprotsessi, millel mõlemal on oma eelised ja puudused.
(1) Pressimisprotsess
Pressimisprotsessi põhimõte on välise jõu abil juhtme füüsiliseks pigistamiseks klemmi pressitud ossa. Klemmi pressimise kõrgus, laius, ristlõige ja tõmbejõud on klemmi pressimise kvaliteedi põhinäitajad, mis määravad pressimise kvaliteedi.
Siiski tuleb märkida, et iga peenelt töödeldud tahke pinna mikrostruktuur on alati kare ja ebaühtlane. Pärast klemmide ja juhtmete pressimist ei ole tegemist kogu kontaktpinna kokkupuutega, vaid mõne hajutatud punkti kokkupuutega kontaktpinnal. Tegelik kontaktpind peab olema väiksem kui teoreetiline kontaktpind, mis on ka põhjus, miks pressimisprotsessi kontakttakistus on kõrge.
Mehaanilist pressimist mõjutavad oluliselt pressimisprotsess, näiteks rõhk, pressimiskõrgus jne. Tootmiskontrolli tuleb teostada selliste vahenditega nagu pressimiskõrguse ja profiilianalüüsi/metallograafilise analüüsi abil. Seetõttu on pressimisprotsessi pressimisjärk keskmine, tööriista kulumine suur ja töökindlus keskmine.
Mehaanilise pressimise pressimisprotsess on väljaarenenud ja sellel on lai valik praktilisi rakendusi. See on traditsiooniline protsess. Peaaegu kõigil suurtel tarnijatel on selle protsessi abil juhtmestiku tooteid.
Klemmide ja juhtmete kontaktprofiilid krimpsutamise teel
(2) Ultraheli keevitusprotsess
Ultraheli keevitamisel kasutatakse kahe keevitatava objekti pindadele edastamiseks kõrgsageduslikke vibratsioonilaineid. Rõhu all hõõrduvad kahe objekti pinnad üksteise vastu, moodustades molekulaarkihtide vahele sulandumispunkti.
Ultraheli keevitamisel kasutatakse ultraheligeneraatorit, mis teisendab 50/60 Hz voolu 15, 20, 30 või 40 kHz elektrienergiaks. Muundatud kõrgsageduslik elektrienergia muundatakse muunduri kaudu uuesti sama sagedusega mehaaniliseks liikumiseks ja seejärel edastatakse mehaaniline liikumine keevituspeale signaaliseadmete komplekti kaudu, mis suudavad amplituudi muuta. Keevituspea edastab vastuvõetud vibratsioonienergia keevitatava tooriku vuuki. Selles piirkonnas muundatakse vibratsioonienergia hõõrdumise teel soojusenergiaks, sulatades metalli.
Jõudluse osas on ultraheli keevitusprotsessil väike kontakttakistus ja madal ülevooluküte pikka aega; ohutuse seisukohast on see usaldusväärne ega ole pikaajalise vibratsiooni all kergesti lahti ega kukkuda; seda saab kasutada erinevate materjalide vaheliseks keevitamiseks; seda mõjutab pinna oksüdeerumine või katmine; keevituse kvaliteeti saab hinnata, jälgides pressimisprotsessi asjakohaseid lainekujusid.
Kuigi ultraheli keevitusprotsessi seadmete maksumus on suhteliselt kõrge ja keevitatavad metalldetailid ei tohi olla liiga paksud (üldiselt ≤5 mm), on ultraheli keevitamine mehaaniline protsess ja kogu keevitusprotsessi ajal ei voola voolu, seega puudub soojusjuhtivuse ja takistuse probleemid. Kõrgepinge juhtmestiku keevitamise tulevikutrendid.
Ultraheli keevitusega klemmid ja juhid ning nende kontaktide ristlõiked
Olenemata sellest, kas tegemist on pressimisprotsessi või ultraheli keevitusprotsessiga, peab pärast klemmide ühendamist juhtmega tõmbejõud vastama standardi nõuetele. Pärast juhtme ühendamist pistikuga ei tohiks tõmbejõud olla väiksem kui minimaalne tõmbejõud.
Postituse aeg: 06. detsember 2023