• רתמת חיווט

חֲדָשׁוֹת

פרשנות של רכיבי רתמת חוט במתח גבוה - מחברים

סקירה כללית של מחבר מתח גבוה

מחברי מתח גבוה, הידועים גם כמחברי מתח גבוה, הם סוג של מחברים לרכב.הם מתייחסים בדרך כלל למחברים עם מתח הפעלה מעל 60V והם אחראים בעיקר על העברת זרמים גדולים.

מחברי מתח גבוה משמשים בעיקר במעגלי מתח גבוה וזרם גבוה של רכבים חשמליים.הם עובדים עם חוטים כדי להעביר את האנרגיה של מארז הסוללות דרך מעגלים חשמליים שונים לרכיבים שונים במערכת הרכב, כגון ערכות סוללות, בקרי מנוע וממירי DCDC.רכיבי מתח גבוה כגון ממירים ומטענים.

נכון לעכשיו, קיימות שלוש מערכות סטנדרטיות עיקריות למחברי מתח גבוה, כלומר תוסף תקן LV, תוסף סטנדרטי USCAR ופלאגין סטנדרטי יפני.בין שלושת התוספים הללו, ל-LV יש כיום את התפוצה הגדולה ביותר בשוק המקומי ואת תקני התהליך המלאים ביותר.
דיאגרמת תהליך הרכבת מחבר מתח גבוה
מבנה בסיסי של מחבר מתח גבוה
מחברי מתח גבוה מורכבים בעיקר מארבעה מבנים בסיסיים, כלומר מגע, מבודדים, קליפות פלסטיק ואביזרים.
(1) מגעים: חלקי ליבה המשלימים חיבורים חשמליים, דהיינו מסופי זכר ונקבה, קנים וכו';
(2) מבודד: תומך במגעים ומבטיח את הבידוד בין המגעים, כלומר, מעטפת הפלסטיק הפנימית;
(3) מעטפת פלסטיק: מעטפת המחבר מבטיחה את יישור המחבר ומגינה על המחבר כולו, כלומר, מעטפת הפלסטיק החיצונית;
(4) אביזרים: לרבות אביזרי מבנה ואביזרי התקנה, דהיינו פיני מיקום, פיני הדרכה, טבעות חיבור, טבעות איטום, מנופים מסתובבים, מבני נעילה וכו'.

מחברים

תצוגה מפוצצת של מחבר מתח גבוה

סיווג מחברי מתח גבוה

ניתן להבחין בין מחברי מתח גבוה במספר דרכים.בין אם למחבר יש פונקציית מיגון, ניתן להשתמש במספר פיני המחברים וכו' כדי להגדיר את סיווג המחבר.
1.בין אם יש מיגון ובין אם אין
מחברי מתח גבוה מחולקים למחברים לא מסוככים ולמחברים מסוככים לפי אם יש להם פונקציות מיגון.
למחברים לא מסוככים מבנה פשוט יחסית, ללא פונקציית מיגון ועלות נמוכה יחסית.משמש במקומות שאינם דורשים מיגון, כגון מכשירי חשמל המכוסים במארזי מתכת כגון מעגלי טעינה, פנים מארז סוללות ופנים בקרה.

מחברים-1

דוגמאות למחברים ללא שכבת מיגון וללא תכנון נעילת מתח גבוה
למחברים מסוככים יש מבנים מורכבים, דרישות מיגון ועלויות גבוהות יחסית.הוא מתאים למקומות בהם נדרשת פונקציית מיגון, כגון היכן שהחלק החיצוני של מכשירי חשמל מחובר לרתמות חוטי מתח גבוה.

מחברים-2

מחבר עם מגן ועיצוב HVIL דוגמה
2. מספר תקעים
מחברי מתח גבוה מחולקים לפי מספר יציאות החיבור (PIN).נכון לעכשיו, הנפוצים ביותר הם מחבר 1P, מחבר 2P ומחבר 3P.
למחבר 1P יש מבנה פשוט יחסית ובעלות נמוכה.הוא עומד בדרישות המיגון והאיטום של מערכות מתח גבוה, אך תהליך ההרכבה מעט מסובך ויכולת ההפעלה מחדש גרועה.משמש בדרך כלל בחבילות סוללות ומנועים.
למחברי 2P ו-3P יש מבנים מורכבים ועלויות גבוהות יחסית.הוא עומד בדרישות המיגון והאיטום של מערכות מתח גבוה ובעל יכולת תחזוקה טובה.משמש בדרך כלל עבור קלט ופלט DC, כגון על ערכות סוללות במתח גבוה, מסופי בקר, מסופי פלט DC של מטען וכו'.

מחברים-3

דוגמה למחבר מתח גבוה 1P/2P/3P
דרישות כלליות למחברי מתח גבוה
מחברי מתח גבוה צריכים לעמוד בדרישות המפורטות על ידי SAE J1742 ולהיות בעלי הדרישות הטכניות הבאות:

מחברים-4

דרישות טכניות שצוינו על ידי SAE J1742

אלמנטים עיצוביים של מחברי מתח גבוה

הדרישות למחברי מתח גבוה במערכות מתח גבוה כוללות בין היתר: מתח גבוה וביצועי זרם גבוהים;הצורך להיות מסוגל להשיג רמות גבוהות יותר של הגנה בתנאי עבודה שונים (כגון טמפרטורה גבוהה, רטט, פגיעת התנגשות, עמיד בפני אבק ועמיד למים וכו');בעלי יכולת התקנה;בעלי ביצועי מיגון אלקטרומגנטיים טובים;העלות צריכה להיות נמוכה ככל האפשר ועמידה.

על פי המאפיינים והדרישות לעיל שצריכים להיות למחברי מתח גבוה, בתחילת התכנון של מחברי מתח גבוה, יש לקחת בחשבון את מרכיבי התכנון הבאים ולבצע תכנון ממוקד ואימות בדיקה.

מחברים-5

רשימת השוואה של רכיבי עיצוב, ביצועים מתואמים ובדיקות אימות של מחברי מתח גבוה

ניתוח תקלות ואמצעים מתאימים של מחברי מתח גבוה
על מנת לשפר את האמינות של תכנון המחברים, יש לנתח תחילה את מצב הכשל שלו כך שניתן לבצע עבודת תכנון מונעת מתאימה.

למחברים יש בדרך כלל שלושה מצבי כשל עיקריים: מגע גרוע, בידוד גרוע וקיבוע רופף.

(1) למגע גרוע, ניתן להשתמש באינדיקטורים כגון התנגדות מגע סטטית, התנגדות מגע דינמית, כוח הפרדת חור בודד, נקודות חיבור והתנגדות רטט של רכיבים כדי לשפוט;

(2) עבור בידוד לקוי, ניתן לזהות את התנגדות הבידוד של המבודד, קצב השפלת הזמן של המבודד, אינדיקטורים לגודל של המבודד, מגעים וחלקים אחרים כדי לשפוט;

(3) עבור האמינות של הסוג הקבוע והמנותק, ניתן לבדוק את סובלנות ההרכבה, רגע הסיבולת, כוח החזקת סיכת החיבור, כוח החדרת הפין המחבר, כוח ההחזקה בתנאי לחץ סביבתיים ואינדיקטורים אחרים של המסוף והמחבר כדי לשפוט.

לאחר ניתוח מצבי הכשל העיקריים וצורות הכשל של המחבר, ניתן לנקוט באמצעים הבאים כדי לשפר את האמינות של עיצוב המחבר:

(1) בחר את המחבר המתאים.
בחירת המחברים צריכה לא רק לשקול את סוג ומספר המעגלים המחוברים, אלא גם להקל על הרכב הציוד.לדוגמה, מחברים מעגליים מושפעים פחות מאקלים ומגורמים מכניים מאשר מחברים מלבניים, יש להם פחות בלאי מכני, והם מחוברים בצורה מהימנה לקצוות החוטים, ולכן יש לבחור מחברים מעגליים ככל האפשר.

(2) ככל שמספר המגעים במחבר גדול יותר, האמינות של המערכת נמוכה יותר.לכן, אם המקום והמשקל מאפשרים, נסה לבחור מחבר עם מספר קטן יותר של אנשי קשר.

(3) בעת בחירת מחבר, יש להתחשב בתנאי העבודה של הציוד.
הסיבה לכך היא שסך העומס וזרם ההפעלה המרבי של המחבר נקבעים לרוב על סמך החום המותר כאשר הוא פועל בתנאי הטמפרטורה הגבוהים ביותר של הסביבה הסובבת.על מנת להפחית את טמפרטורת העבודה של המחבר, יש לשקול היטב את תנאי פיזור החום של המחבר.לדוגמה, ניתן להשתמש במגעים רחוקים יותר ממרכז המחבר כדי לחבר את אספקת החשמל, דבר המסייע יותר לפיזור חום.

(4) עמיד למים ואנטי קורוזיה.
כאשר המחבר עובד בסביבה עם גזים ונוזלים קורוזיביים, על מנת למנוע קורוזיה, יש לשים לב לאפשרות להתקין אותו אופקית מהצד במהלך ההתקנה.כאשר התנאים דורשים התקנה אנכית, יש למנוע זרימת נוזלים לתוך המחבר לאורך המוליכים.בדרך כלל השתמש במחברים עמידים למים.

נקודות מפתח בתכנון מגעי מחברי מתח גבוה
טכנולוגיית חיבור המגע בוחנת בעיקר את אזור המגע וכוח המגע, כולל חיבור המגע בין מסופים וחוטים, וחיבור המגע בין מסופים.

אמינות המגעים היא גורם חשוב בקביעת מהימנות המערכת והיא גם חלק חשוב מכל מכלול רתמת החיווט במתח גבוה.בשל סביבת העבודה הקשה של מסופים, חוטים ומחברים מסוימים, החיבור בין מסופים לחוטים והחיבור בין מסופים לטרמינלים מועדים לכשלים שונים, כגון קורוזיה, הזדקנות והתרופפות עקב רעידות.

מאחר וכשלים ברתמת חיווט חשמליים הנגרמים מנזק, רפיון, נפילה וכשל במגעים מהווים יותר מ-50% מהתקלות בכל מערכת החשמל, יש להקדיש תשומת לב מלאה לתכנון המהימנות של המגעים בתכנון האמינות של מערכת החשמל במתח גבוה של הרכב.

1. חיבור קשר בין מסוף לחוט
החיבור בין מסופים לחוטים מתייחס לחיבור בין השניים באמצעות תהליך כיווץ או תהליך ריתוך על-קולי.כיום, תהליך הכיווץ ותהליך הריתוך האולטראסוני נמצאים בשימוש נפוץ ברתמות חוטי מתח גבוה, לכל אחד יתרונות וחסרונות משלו.

(1) תהליך כיווץ
העיקרון של תהליך הכיווץ הוא להשתמש בכוח חיצוני כדי פשוט לסחוט פיזית את חוט המוליך לתוך החלק המכווץ של המסוף.הגובה, הרוחב, מצב החתך וכוח המשיכה של כיווץ מסוף הם תכולת הליבה של איכות כיווץ מסוף, הקובע את איכות הכיווץ.

עם זאת, יש לציין כי מבנה המיקרו של כל משטח מוצק מעובד דק הוא תמיד מחוספס ולא אחיד.לאחר כיווץ המסופים והחוטים, זה לא המגע של כל משטח המגע, אלא המגע של כמה נקודות הפזורות על משטח המגע., משטח המגע בפועל חייב להיות קטן יותר ממשטח המגע התיאורטי, וזו גם הסיבה לכך שהתנגדות המגע של תהליך הכיווץ גבוהה.

כיווץ מכאני מושפע מאוד מתהליך הכיווץ, כגון לחץ, גובה כיווץ וכו'. בקרת הייצור צריכה להתבצע באמצעים כגון גובה כיווץ וניתוח פרופילים/ניתוח מטאלוגרפי.לכן, עקביות הכיווץ של תהליך הכיווץ היא ממוצעת והבלאי של הכלים הוא ההשפעה גדולה והאמינות בינונית.

תהליך הכיווץ של כיווץ מכני הוא בוגר ויש לו מגוון רחב של יישומים מעשיים.זהו תהליך מסורתי.כמעט לכל הספקים הגדולים יש מוצרי רתמת תיל המשתמשים בתהליך זה.

מחברים-6

פרופילי מגע מסוף וחוט באמצעות תהליך כיווץ

(2) תהליך ריתוך אולטראסוני
ריתוך אולטראסוני משתמש בגלי רטט בתדר גבוה כדי להעביר אל המשטחים של שני עצמים לריתוך.בלחץ, המשטחים של שני העצמים מתחככים זה בזה כדי ליצור היתוך בין השכבות המולקולריות.

ריתוך קולי משתמש בגנרטור קולי כדי להמיר זרם של 50/60 הרץ לאנרגיה חשמלית של 15, 20, 30 או 40 KHz.האנרגיה החשמלית המומרת בתדר גבוה מומרת שוב לתנועה מכנית של אותו תדר דרך המתמר, ולאחר מכן התנועה המכנית מועברת לראש הריתוך דרך קבוצה של התקני צופר שיכולים לשנות את המשרעת.ראש הריתוך מעביר את אנרגיית הרטט המתקבלת למפרק של חומר העבודה המיועד לריתוך.באזור זה, אנרגיית הרטט מומרת לאנרגיית חום באמצעות חיכוך, המסת המתכת.

מבחינת ביצועים, לתהליך הריתוך האולטראסוני יש התנגדות קטנה למגע וחימום זרם יתר נמוך למשך זמן רב;מבחינת בטיחות, זה אמין ולא קל להשתחרר וליפול תחת רטט לטווח ארוך;זה יכול לשמש לריתוך בין חומרים שונים;זה מושפע מחמצון פני השטח או ציפוי Next;ניתן לשפוט את איכות הריתוך על ידי ניטור צורות הגל הרלוונטיות של תהליך הכיווץ.

למרות שעלות הציוד של תהליך הריתוך הקולי גבוהה יחסית, וחלקי המתכת לריתוך אינם יכולים להיות עבים מדי (בדרך כלל ≤5 מ"מ), ריתוך קולי הוא תהליך מכני ולא זורם זרם במהלך כל תהליך הריתוך, כך שאין הנושאים של הולכת חום והתנגדות הם המגמות העתידיות של ריתוך רתמת חוט במתח גבוה.

מחברים-7

מסופים ומוליכים עם ריתוך קולי וחתכי המגע שלהם

ללא קשר לתהליך הכיווץ או תהליך הריתוך האולטראסוני, לאחר חיבור המסוף לחוט, כוח המשיכה שלו חייב לעמוד בדרישות הסטנדרטיות.לאחר חיבור החוט למחבר, כוח המשיכה לא צריך להיות פחות מכוח המשיכה המינימלי.


זמן פרסום: דצמבר 06-2023