汽車連接器端子接觸電阻解析
發布時間:2019-10-29 責任編輯:xueqi
【導讀】接jie觸chu電dian阻zu是shi汽qi車che用yong插cha接jie器qi的de主zhu要yao電dian氣qi性xing能neng,它ta直zhi接jie影ying響xiang汽qi車che各ge電dian氣qi設she備bei的de信xin號hao傳chuan輸shu和he電dian氣qi連lian接jie,影ying響xiang各ge電dian氣qi設she備bei的de工gong作zuo穩wen定ding性xing和he可ke靠kao性xing。
buheshidejiechudianzushiqicheyongchajieqigongzuoshichanshengwenshengdezhuyaoyuanyin。jiangdijiechudianzukeyouxiaokongzhiwensheng,congertigaochajieqideshiyongshouminghekekaoxing。yinci,fenxichajieqiduanzijiechudianzudeyingxiangyinsuheceshifangfaduitigaochajieqidekekaoxingheshiyongshoumingjuyouzhongyaoyiyi。
1接觸電阻的作用原理

chajieqidejiechudianzushizhiyiduigongchajieqihemuchajieqichajiehougongduanzihemuduanzijiechumianjiansuochanshengdefujiadianzu。tongguoduiduanzijiechumiandeweiguanfenxikezhi,gongduanzihemuduanzichajiehou,duanzidejiechubingbushizhenggejiechumiandejiechu,ershisanbuzaijiechumianshangdeyixiediandejiechu(如圖1所示),各接觸點的麵積之和是實際接觸麵積。
jiechubiaomiandebiaomiancucaodujuedinglejiechudiandeshuliang,erduanzijiechujiemiandezhengxianglihejiechujiandecailiaoyingdugongtongjuedinglegejiechudiandejiechumianji,yinci,jiechujiemiandebiaomiancucaodu、表麵硬度和端子正向力決定實際接觸麵積的大小。
實際上,在大氣中不存在真正潔淨的金屬表麵,即使很潔淨的金屬表麵,一旦暴露在大氣中,便會很快生成幾微米的初期氧化膜層。
由you於yu接jie觸chu表biao麵mian氧yang化hua膜mo的de存cun在zai,實shi際ji接jie觸chu麵mian積ji可ke分fen為wei兩liang部bu分fen,一yi是shi公gong端duan子zi和he母mu端duan子zi基ji體ti金jin屬shu的de接jie觸chu麵mian積ji,它ta是shi由you公gong端duan子zi和he母mu端duan子zi接jie觸chu麵mian間jian的de正zheng向xiang力li和he導dao通tong時shi的de熱re作zuo用yong破po壞huai接jie觸chu表biao麵mian間jian的de氧yang化hua膜mo後hou形xing成cheng的de,這zhe部bu分fen接jie觸chu約yue占zhan實shi際ji接jie觸chu麵mian積ji的de5%~10%;二是通過接觸界麵氧化膜後的接觸麵積,它是由於公端子和母端子暴露在大氣中形成的表麵氧化膜對接觸界麵的隔離形成的。
插接器端子接觸界麵的附加電阻由以下兩部分組成:
(1)集中電阻或收縮電阻接觸界麵的形狀造成的電流線收縮顯示出來的電阻。
(2)膜層電阻或界麵電阻接觸界麵較堅實的氧化膜及較鬆散的雜質汙染物構成的電阻。
2接觸電阻的影響因素
2.1端子材料的影響
butongdeduanzicailiaojuyoubutongdeyingduhebutongdediandaolv。genjujiechudianzudezuoyongyuanlifenxikezhi,butongdeyingduzaochengduanzidejiechujiemiangejiechudiandeshijijiechumianjibutong,congerzaochengduanzijiechujiemiandeshijizongjiechumianjibutong。
實shi際ji接jie觸chu麵mian積ji對dui接jie觸chu界jie麵mian附fu加jia電dian阻zu的de影ying響xiang,相xiang當dang於yu導dao體ti截jie麵mian積ji對dui導dao體ti電dian阻zu的de影ying響xiang。因yin此ci,端duan子zi材cai料liao硬ying度du不bu同tong會hui影ying響xiang端duan子zi接jie觸chu界jie麵mian的de附fu加jia電dian阻zu。不bu同tong的de電dian導dao率lv則ze直zhi接jie影ying響xiang端duan子zi接jie觸chu區qu域yu的de電dian阻zu。
選xuan擇ze端duan子zi材cai料liao時shi應ying根gen據ju設she計ji目mu標biao要yao求qiu選xuan擇ze合he適shi電dian導dao率lv和he硬ying度du的de材cai料liao,同tong時shi應ying考kao慮lv選xuan擇ze電dian導dao率lv和he機ji械xie性xing能neng穩wen定ding的de材cai料liao,才cai能neng保bao證zheng接jie觸chu電dian阻zu的de穩wen定ding。
2.2端子接觸界麵
幾何形狀的影響端子接觸界麵幾何形狀對接觸電阻的影響主要是由於不同的幾何形狀會形成不同的宏觀接觸麵積。
宏觀接觸麵積的不同產生不同的接觸點數量,從而使實際接觸麵積產生差異。圖2所示為常見的接觸界麵形狀。其中(a)為點接觸界麵,所產生的宏觀接觸麵積最小,因此,實際接觸麵積也最小;(e)為麵接觸界麵,所產生的宏觀接觸麵積最大,因此,實際接觸麵積也最大;(b)為線接觸界麵,所產生的宏觀接觸界麵處於中間狀態,因此,實際接觸麵積處於中間狀態。

在zai實shi際ji應ying用yong中zhong應ying根gen據ju不bu同tong的de要yao求qiu選xuan擇ze不bu同tong的de接jie觸chu界jie麵mian幾ji何he形xing狀zhuang。其qi中zhong線xian接jie觸chu和he麵mian接jie觸chu又you會hui受shou端duan子zi規gui格ge和he外wai形xing的de影ying響xiang,形xing成cheng不bu同tong的de宏hong觀guan接jie觸chu麵mian積ji。
2.3端子正向力的影響
duanzizhengxianglishizhichanshengyugongduanzihemuduanzijiechubiaomianbingchuizhiyujiechubiaomiandeli。genjujiechudianzudezuoyongyuanlifenxi,suizheduanzizhengxianglidezengjia,duanzijiechujiemiandeshijijiechudianshulianghemianjiyezhujianzengjia,yinci,shijijiechumianjisuizhengxianglidezengjiaerzengjia。
端子接觸界麵的附加電阻計算公式如下:

式中:R為公端子和母端子接觸界麵的附加電阻;
k為計算係數;
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麵的附加電阻R與yu端duan子zi正zheng向xiang力li的de開kai方fang成cheng反fan比bi。因yin此ci,插cha接jie器qi設she計ji時shi可ke在zai保bao證zheng機ji械xie性xing能neng的de前qian提ti下xia,通tong過guo改gai變bian端duan子zi的de正zheng向xiang力li,來lai降jiang低di端duan子zi接jie觸chu界jie麵mian的de附fu加jia電dian阻zu,以yi確que保bao電dian力li傳chuan遞di及ji信xin號hao傳chuan遞di的de穩wen定ding性xing。
2.4端子接觸界麵表麵狀態的影響
duanzijiechujiemianbiaomianzhuangtaiduijiechudianzudeyingxiangzhuyaobiaoxianzaijiechujiemiandebiaomiancucaoduhebiaomianyanghuamozhuangkuangduijiechudianzudeyingxiang。jiechujiemiancucaoduduijiechudianzuyouyidingdeyingxiang,zhezhuyaoshiyinweicucaodubutonghuizaochengjiechujiemianweiguanjiechudianshuliangdebutong,bingzuizhongyingxiangjiechudianzudedaxiao。
接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)的(de)表(biao)麵(mian)氧(yang)化(hua)膜(mo)由(you)接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)與(yu)大(da)氣(qi)的(de)接(jie)觸(chu)產(chan)生(sheng),使(shi)用(yong)中(zhong)的(de)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)和(he)電(dian)腐(fu)蝕(shi)會(hui)使(shi)情(qing)況(kuang)變(bian)得(de)更(geng)嚴(yan)重(zhong)。表(biao)麵(mian)氧(yang)化(hua)膜(mo)的(de)厚(hou)度(du)和(he)狀(zhuang)態(tai)決(jue)定(ding)膜(mo)層(ceng)電(dian)阻(zu)的(de)大(da)小(xiao),因(yin)此(ci),接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)的(de)表(biao)麵(mian)氧(yang)化(hua)膜(mo)對(dui)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)有(you)一(yi)定(ding)的(de)影(ying)響(xiang)。
2.5使用電壓的影響
端子接觸界麵的電壓降達到一定值時,會將端子接觸界麵的氧化膜擊穿,使端子接觸界麵的膜層電阻降低,從而降低端子的接觸電阻。
但由於電壓作用下的熱效應加速了膜層附近區域的化學反應,對膜層有一定的修複作用,因此,膜層電阻呈現非線性變化。
電dian壓ya降jiang在zai擊ji穿chuan電dian壓ya附fu近jin的de微wei小xiao波bo動dong,即ji可ke引yin起qi電dian流liu在zai幾ji十shi倍bei範fan圍wei的de變bian動dong,使shi接jie觸chu電dian阻zu發fa生sheng很hen大da變bian化hua。了le解jie這zhe種zhong非fei線xian性xing變bian化hua,有you助zhu於yu正zheng確que分fen析xi接jie觸chu電dian阻zu的de非fei線xian性xing變bian化hua,避bi免mian在zai測ce試shi和he使shi用yong時shi產chan生sheng錯cuo誤wu。
2.6使用電流的影響
端duan子zi接jie觸chu界jie麵mian的de電dian流liu達da到dao一yi定ding值zhi時shi,接jie觸chu界jie麵mian接jie觸chu點dian處chu由you於yu通tong電dian而er產chan生sheng的de焦jiao耳er熱re使shi金jin屬shu軟ruan化hua或huo熔rong化hua,從cong而er改gai變bian接jie觸chu點dian的de數shu量liang和he麵mian積ji,使shi端duan子zi接jie觸chu界jie麵mian實shi際ji接jie觸chu麵mian積ji大da幅fu增zeng加jia,接jie觸chu電dian阻zu則ze大da幅fu降jiang低di。
而er焦jiao耳er熱re引yin起qi的de化hua學xue反fan應ying通tong過guo修xiu複fu膜mo層ceng又you使shi膜mo層ceng電dian阻zu非fei線xian性xing增zeng加jia,從cong而er使shi接jie觸chu電dian阻zu升sheng高gao。根gen據ju實shi際ji經jing驗yan,電dian流liu所suo產chan生sheng的de焦jiao耳er熱re一yi般ban會hui降jiang低di接jie觸chu電dian阻zu。
3接觸電阻的測試
3.1測試模型的建立

R,為150mm所使用導線的電阻。
由式(2)和圖3可知:該模型所測試的接觸電阻包括端子接觸界麵的附加電阻、端子的導體電阻、端子與電線的導體壓接電阻。
3.2電壓降換算接觸電阻
本試驗是在標稱電流狀態下,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。
如圖3所示,通過測量兩個焊接感應點T,和T;間的電壓降,並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gen據ju文wen中zhong對dui接jie觸chu電dian阻zu的de影ying響xiang因yin素su分fen析xi可ke知zhi,端duan子zi接jie觸chu界jie麵mian的de附fu加jia電dian阻zu在zai電dian壓ya和he電dian流liu作zuo用yong下xia呈cheng現xian非fei線xian性xing變bian化hua,而er插cha接jie器qi在zai汽qi車che中zhong的de使shi用yong,很hen多duo是shi處chu於yu電dian壓ya和he電dian流liu的de作zuo用yong下xia,因yin此ci,本ben試shi驗yan所suo測ce得de的de接jie觸chu電dian阻zu接jie近jin強qiang電dian流liu電dian路lu中zhong插cha接jie器qi的de實shi際ji使shi用yong狀zhuang態tai。
尤其是熱老化、溫濕循環、電流循環等試驗後進行的電壓降測試,更能反映實際使用狀態。
3.3低電平接觸電阻
插cha接jie器qi在zai汽qi車che中zhong用yong於yu信xin號hao傳chuan輸shu時shi,經jing常chang會hui出chu現xian端duan子zi接jie觸chu界jie麵mian區qu域yu的de電dian壓ya降jiang和he電dian流liu非fei常chang低di,不bu足zu以yi影ying響xiang接jie觸chu界jie麵mian的de附fu加jia電dian阻zu,因yin此ci,使shi用yong電dian壓ya降jiang換huan算suan接jie觸chu電dian阻zu法fa測ce得de的de結jie果guo不bu能neng有you效xiao反fan映ying該gai使shi用yong情qing況kuang的de實shi際ji接jie觸chu電dian阻zu。
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。如圖3所示,使用微型歐姆表測量兩個焊接感應點T、T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。
genjuoumubiaodegongzuoyuanli,shiyongweixingoumubiaoceliangdianzushi,dianluzhongdedianliuhesuocequyudedianyajiangyuandiyunengyingxiangjiechujiemianfujiadianzusuoxuyaodedianliuhedianyajiang,yinci,benshiyansuocededejiechudianzugengnengfanyingweidianliudianluzhongchajieqideshijishiyongqingkuang。
尤其是熱老化、溫濕循環、電流循環等試驗後進行的低電平接觸電阻測試,能保證接觸界麵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。
4結束語
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、接觸界麵幾何形狀、端子正向力、端子接觸界麵的表麵狀態、shiyongdianyahedianliudeng。dianyajianghuansuanjiechudianzuhedidianpingjiechudianzuliangzhongceshifangfasuocejieguofenbiefanyinglechajieqizaiqiangdianliudianluheweidianliudianluxiadeshijishiyongzhuangkuang。
來源:線束專家
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