איך בוחרים מחברים בעיצוב?

מחברים חשמליים (המכונים להלן מחברים), הידועים גם כשקעי תקע, נמצאים בשימוש נרחב במעגלים חשמליים שונים לחיבור או ניתוק מעגלים. שיפור האמינות של המחברים הוא בראש ובראשונה באחריות היצרן. עם זאת, בשל המגוון הרחב ומגוון היישומים של מחברים, בחירת המחבר הנכון היא גם היבט חשוב בשיפור אמינות המחברים.
ישנן שיטות סיווג שונות למחברים.
לפי התדירות, ישנם מחברי-תדר גבוה ומחברי-תדר נמוך;
לפי המראה שלהם, יש מכונות מחוברות עגולות ומכונות מחוברות מלבניות;
על פי השימוש בהם, ישנם מחברים עבור לוחות מודפסים, ארונות, ציוד שמע, ספקי כוח, מחברים מיוחדים וכו'.
הדיון העיקרי של היום הוא כיצד לבחור מחברים בתדר נמוך-(עם תדרים מתחת ל-3MHz)
1, פרמטרים חשמליים
מחבר הוא רכיב אלקטרומכני המחבר מעגלים חשמליים. לכן, הפרמטרים החשמליים של המחבר עצמו הם השיקול הראשון בבחירת מחבר.
מתח מדורג
המתח הנקוב, הידוע גם כמתח העבודה, תלוי בעיקר בחומר הבידוד המשמש במחבר ובמרווח בין זוגות המגעים.
ייתכן שרכיבים או התקנים מסוימים לא יוכלו לבצע את הפונקציות המיועדות להם מתחת למתח הנקוב שלהם. למעשה יש להבין את המתח הנקוב של מחבר כמתח ההפעלה המקסימלי המומלץ על ידי היצרן. באופן עקרוני, מחברים יכולים לפעול כרגיל במתחים נמוכים מהמתח הנקוב.
לכן, עלינו לבחור את המתח המדורג באופן סביר בהתבסס על מדד מתח העמידות (חוזק חשמלי) של המחבר, סביבת השימוש ודרישות רמת הבטיחות.
זרם מדורג
זרם מדורג, המכונה גם זרם הפעלה. כמו המתח המדורג, המחברים יכולים לפעול בדרך כלל מתחת לזרם המדורג.
בתהליך התכנון של מחברים, דרישות הזרם המדורג מתקיימות באמצעות תכנון תרמי של המחבר, מכיוון שכאשר זורם זרם דרך זוג המגעים, זוג המגעים יפיק חום עקב נוכחות התנגדות מוליכים והתנגדות למגע. כאשר ייצור החום שלו יעלה על גבול מסוים, הוא יפגע בבידוד המחבר ויגרום לריכוך של ציפוי פני השטח עקב מגע, וכתוצאה מכך תקלה.
לכן, כדי להגביל את הזרם המדורג, יש צורך להגביל את עליית הטמפרטורה בתוך המחבר כך שלא יעלה על ערך התכנון שצוין. הבעיה שיש לשים לב אליה בעת הבחירה היא שבמחברים מרובי-ליבות, יש להפחית את הזרם המדורג לשימוש.
יש לתת לזה תשומת לב רבה יותר במצבי זרם גבוה, כמו במקרה של זוג מגע של 3.5 מ"מ עם זרם נקוב של 50A. עם זאת, כאשר משתמשים ב-5 ליבות, יש להפחית את הזרם הנקוב ב-33%, כלומר לכל ליבה יש זרם נקוב של 38A בלבד. ככל שיש יותר ליבות, כך הירידה בדירוג גדולה יותר.
התנגדות למגע
התנגדות מגע מתייחסת להתנגדות שנוצרת על ידי שני מוליכים מגע באזור המגע.
בעת הבחירה, יש לשים לב לשתי סוגיות:
ראשית, מדד התנגדות המגע של מחבר הוא למעשה המגע להתנגדות, הכולל התנגדות מגע והתנגדות מגע מול מוליך. בדרך כלל, התנגדות מוליכים קטנה יחסית, ולכן התנגדות למגע מכונה התנגדות מגע במפרטים טכניים רבים.
שנית, במעגלים המחברים אותות קטנים, חשוב לשים לב באילו תנאים נבדק מדד התנגדות המגע הנתון, שכן משטח המגע עלול להיצמד לשכבות תחמוצת, כתמי שמן או מזהמים אחרים, וכתוצאה מכך התנגדות לסרט על המשטחים של שני מרכיבי המגע. ככל שעובי שכבת הסרט גדל, ההתנגדות גדלה במהירות, מה שהופך את שכבת הסרט למוליך גרוע. עם זאת, שכבת הסרט עשויה לעבור התמוטטות מכנית בלחץ מגע גבוה, או התמוטטות חשמלית במתח גבוה וזרם גבוה.
מיגון (נגד-הפרעות)
בציוד חשמלי ואלקטרוני מודרני, הצפיפות הגוברת של רכיבים והתפקודים הנלווים להם מציבים מגבלות קפדניות על הפרעות אלקטרומגנטיות. לכן המחברים סגורים לעתים קרובות במעטפת מתכת כדי למנוע קרינה אלקטרומגנטית פנימית או הפרעות משדות אלקטרומגנטיים חיצוניים.
בתדרים נמוכים, רק חומרים מגנטיים יכולים לספק מיגון משמעותי מפני שדות מגנטיים. בשלב זה, קיימות תקנות מסוימות בנוגע להמשכיות החשמלית של מעטפת המתכת, כלומר התנגדות המגע של מעטפת.
2, פרמטרי בטיחות
התנגדות בידוד
התנגדות בידוד מתייחסת לערך ההתנגדות המוצג על ידי הפעלת מתח על חלק הבידוד של מחבר, וכתוצאה מכך זרם דליפה על פני השטח של חלק הבידוד או בתוכו.
הוא מושפע בעיקר מחומרי בידוד, טמפרטורה, לחות, זיהומים וגורמים נוספים. ערכי התנגדות הבידוד המסופקים על דגימות המחברים הם בדרך כלל אינדיקטורים בתנאים אטמוספריים סטנדרטיים, ובתנאי סביבה מסוימים, ערכי התנגדות הבידוד עשויים לרדת בדרגות שונות.
כמו כן, שימו לב לערך מתח הבדיקה של התנגדות הבידוד. הפעלת מתחים שונים המבוססים על התנגדות בידוד (M Ω)=מתח המופעל על המבודד (V) / זרם דליפה (μ A) מביאה לתוצאות שונות. בבדיקת מחברים, המתח המופעל מחולק בדרך כלל לשלוש רמות: 10V, 100V ו-500V.
עמידות בלחץ
התנגדות מתח מתייחסת למתח הקריטי שזוג מגעים יכול לעמוד בו תוך זמן מוגדר בין חלקים מבודדים זה לזה או בין חלקים מבודדים לאדמה, שהוא גבוה מהמתח המדורג מבלי לגרום להתמוטטות. הוא מושפע בעיקר ממרחק המגע, מרחק זחילה, צורה גיאומטרית, חומר בידוד, טמפרטורה ולחות סביבתית ולחץ אטמוספרי.
דְלִיקוּת
כל מחבר אינו יכול לפעול ללא זרם, דבר המהווה סכנת שריפה. לכן, מחברים נדרשים לא רק כדי למנוע הצתה, אלא גם כדי להיות מסוגלים לכבות את עצמם תוך פרק זמן קצר במקרה של הצתה או שריפה. בעת הבחירה, יש לשים לב לבחירת מחברים חשמליים העשויים-חומרי בידוד מעכבי בעירה ומכבים את עצמם.
3, פרמטרים מכניים
לחץ מגע (כוח הפרדת רגל אחת וכוח הפרדה כולל)
לחץ המגע במחבר הוא אינדיקטור חשוב, המשפיע ישירות על גודל התנגדות המגע והבלאי של צמד המגעים.
ברוב המבנים, מדידה ישירה של לחץ מגע היא די קשה. לכן, לחץ מגע נמדד לעתים קרובות בעקיפין על ידי כוח ההפרדה של רגל אחת. עבור זוגות מגע עגולים של חור חריר, בדרך כלל משתמשים בפינים סטנדרטיים עם משקלי משקל מוגדרים כדי לבדוק את היכולת של חתיכת המגע הנשית להחזיק את המשקל. בדרך כלל, הקוטר של הסיכה הסטנדרטית הוא -5 מיקרומטר, שהוא הגבול התחתון של הקוטר של חלק המגע הזכרי.
כוח ההפרדה הכולל הוא בדרך כלל כפול מהסכום של כוחות ההפרדה בקו העליון של רגל אחת. כאשר כוח ההפרדה הכולל עולה על 50N, כבר די קשה לחבר ולנתק באופן ידני. כמובן, עבור ציוד בדיקה מסוים או דרישות מיוחדות, ניתן להשתמש במחברי כוח הכנסה אפס, מחברי נשירה אוטומטיים וכן הלאה.
חיים מכניים
תוחלת החיים המכנית של המחברים מתייחסת לתוחלת החיים של ההכנסה והחילוץ, המצוינת בדרך כלל כ-500-5000 פעמים.
כאשר מגיעים לתוחלת החיים המכאנית שצוינה, התנגדות המגע, התנגדות הבידוד ומתח העמידות של המחבר לא יעלו על הערכים שצוינו.
באופן קפדני, תוחלת החיים המכנית הנוכחית היא מושג מעורפל. לתוחלת החיים המכנית צריכה להיות קשר מסוים עם הזמן, עם 500 שימושים ל-10 שנים ו-500 שימושים לשנה, ברור שהמצב שונה. עם זאת, כיום אין שיטה חסכונית ומדעית יותר למדוד זאת.
מגע עם מספר ומאפייני חריר
ניתן לבחור את מספר זוגות המגעים בהתאם לצרכי המעגל, תוך התחשבות בנפח המחבר ובכוח ההפרדה הכולל. ככל שמספר זוגות המגע גדול יותר, כך נפחם גדול יותר, וכוח ההפרדה הכולל גדול יחסית. במקרים מסוימים בהם נדרשת אמינות גבוהה והנפח מאפשר, ניתן להשתמש בשיטת החיבור המקביל של שני זוגות זוגות מגע לשיפור אמינות החיבור.
בתקעים ובשקעים של מחברים, הפינים (מגעים זכריים) ושקעים (מגעים נשיים) ניתנים להחלפה בדרך כלל להרכבה. בשימוש בפועל, הבחירה יכולה להיעשות על סמך המצב החי של התקע והשקע בשני הקצוות. אם צריך להטעין את השקע כל הזמן, אתה יכול לבחור שקע עם תקע-בחור, מכיוון שהמגעים החיים של השקע עם תקע-בחור קבורים בבידוד, מה שהופך אותו בטוח יחסית לגוף האדם לגעת במגעים החיים.
תְמוּנָה
רטט, פגיעה, התנגשות
השיקול העיקרי הוא המשכיות החשמלית של צמדי המגעים במהלך רטט, פגיעה והתנגשות של המחבר בתנאי תדר ותאוצה מוגדרים.
התופעה של שבירת מעגל מיידית מתרחשת במגע עם מצב מתח דינמי זה. זמן ההפסקה המיידי שנקבע כולל בדרך כלל 1 μ s, 10 μ s, 100 μ s, 1ms ו-10ms. חשוב לשים לב כיצד לקבוע את התרחשותן של תקלות הפסקה מיידיות בזוגות מגע.
כיום מקובל לחשוב שכאשר ירידת המתח על פני זוג מגע סגור (מגע) עולה על 50% מהכוח האלקטרו-מוטיבי של ספק הכוח, ניתן לקבוע שזוג המגע הסגור (מגע) לא תפקד. כלומר, ישנם שני תנאים לקביעה אם התרחשה הפרעה חולפת: משך זמן ונפילת מתח, שניהם הכרחיים.
שיטת חיבור
מחבר מורכב בדרך כלל מתקע ושקע, כאשר התקע ידוע גם כמחבר קצה חופשי והשקע ידוע גם כמחבר קבוע. חיבור וניתוק המעגלים מושגים באמצעות הכנסת וניתוק תקעים ושקעים ובכך נוצרות שיטות חיבור שונות לתקעים ושקעים.
עבור מחברים מעגליים, ישנן בעיקר שלוש שיטות: חיבור עם הברגה, חיבור כידון וחיבור -לעצמי נעילה (פין).
ביניהם, חיבורי הברגה הם הנפוצים ביותר, שיש להם את היתרונות של טכנולוגיית עיבוד פשוטה, עלות ייצור נמוכה, וישימות רחבה. עם זאת, מהירות החיבור האיטית אינה מתאימה למצבים הדורשים הכנסה תכופה וחיבור מהיר.
בשל ההובלה הארוכה יותר של שלושת חריצי הכידון שלו, לחיבור הכידון יש מהירות חיבור מהירה יותר, אך הייצור שלו מורכב יותר וגם העלות גבוהה יותר.
החיבור -לעצמי הנעילה (פינים) הוא המהיר ביותר מבין שלוש שיטות החיבור. זה לא דורש תנועה סיבובית, אלא רק תנועה ליניארית כדי להשיג את הפונקציות של חיבור, הפרדה ונעילה. בשל שיטת חיבור הדחיפה-שלו, הוא מתאים רק למחברים עם כוח הפרדה כולל נמוך. זה בדרך כלל נפוץ יותר במחברים קטנים.
שיטת התקנה ומראה
התקנת המחברים כוללת התקנה קדמית והתקנה אחורית, ושיטות ההתקנה והקיבוע כוללות ניטים, ברגים, טבעות הצמד או נעילה מהירה של המחבר עצמו. יש גם סוג של תקע ושקע ששניהם מחברי קצה חופשיים, הידועים כמחברי ממסר.
מראה המחברים משתנה מאוד, והמשתמשים בוחרים בעיקר בקוטר חיצוני ישר, מעוקל, של חוטים או כבלים, דרישות לקיבוע עם הבית, נפח, משקל והאם לחבר צינורות מתכת. עבור מחברים המשמשים על לוחות, המשתמשים צריכים גם לבחור בין אסתטיקה, צורה, צבע והיבטים אחרים.
תְמוּנָה
4, פרמטרים סביבתיים
הפרמטרים הסביבתיים כוללים בעיקר טמפרטורת הסביבה, לחות, שינויי טמפרטורה פתאומיים, לחץ אטמוספרי וסביבה קורוזיבית. לסביבה שבה משתמשים, מאוחסנים ומובילים מחברים יש השפעה משמעותית על הביצועים שלהם, ולכן יש צורך לבחור מחברים מתאימים על סמך תנאי הסביבה בפועל.
טמפרטורת הסביבה
המתכת וחומרי הבידוד של המחבר קובעים את טמפרטורת סביבת העבודה של המחבר. טמפרטורה גבוהה עלולה לפגוע בחומר הקצה, ולגרום לירידה בהתנגדות הבידוד ולעמידה בביצועי מתח; עבור מתכות, טמפרטורות גבוהות עלולות לגרום למגע לאבד גמישות, להאיץ את החמצון ולגרום להידרדרות של הציפוי. טמפרטורת הסביבה הרגילה היא -55 ~ 100 מעלות, אשר עשויה להיות גבוהה יותר במצבים מיוחדים.
לַח
לחות יחסית גדולה מ-80% היא הסיבה העיקרית להתמוטטות החשמל. הסביבה הלחה גורמת לספיגה ופיזור של אדי מים על פני השטח של מבודדים, מה שיכול בקלות להפחית את התנגדות הבידוד מתחת לרמת M Ω. חשיפה ארוכת טווח לסביבות לחות גבוהה עלולה לגרום לעיוות פיזי, פירוק ושחרור של מוצרים, וכתוצאה מכך השפעות נשימה, אלקטרוליזה, קורוזיה וסדקים. במיוחד עבור מחברים חיצוניים של ציוד, לעתים קרובות יש לשקול תנאי סביבה כגון לחות, חדירת מים וזיהום, ובמקרה זה יש לבחור מחברים אטומים. עבור מחברים אטומים למים ואטומים לאבק, רמת ההגנה של המעטפת של GB4208 משמשת בדרך כלל לציון.