Analyse der Ursachen für die Erkennung schlechter Stecker

I. Einführung

Unabhängig davon, ob es sich um einen elektrischen Hochfrequenzstecker oder einen Niederfrequenz-Steckverbinder handelt, sind der Isolationswiderstand, die dielektrische Spannungsfestigkeit (auch bekannt als elektrische Festigkeit) und der Kontaktwiderstand die grundlegendsten elektrischen Parameter, um den normalen und zuverlässigen Betrieb von elektrischen Steckverbindern sicherzustellen. In der Regel gibt es bei der Qualitätsprüfung der technischen Produktbedingungen von elektrischen Steckverbindern klare technische Indexanforderungen und Prüfmethoden, die in den routinemäßigen Abnahmeinspektionen der Gruppen A und B aufgeführt sind. Diese drei Inspektionspunkte sind auch wichtige Grundlagen für Benutzer, um die Qualität und Zuverlässigkeit elektrischer Steckverbinder zu beurteilen. Nach der jahrelangen Praxis des Autors bei der Inspektion elektrischer Steckverbinder wurde jedoch festgestellt, dass es bei der spezifischen Umsetzung der relevanten technischen Bedingungen immer noch viele Inkonsistenzen und Unterschiede zwischen verschiedenen Herstellern sowie zwischen Herstellern und Anwendern gibt. Aufgrund unterschiedlicher Faktoren wie der verwendeten Instrumente, der Prüfvorrichtungen, der Betriebsmethoden, der Probenverarbeitung und der Umgebungsbedingungen werden Genauigkeit und Konsistenz der Inspektionen häufig direkt beeinträchtigt. Daher ist der Autor der Ansicht, dass es sehr nützlich ist, einige spezielle Diskussionen über die aktuellen drei Punkte der routinemäßigen Prüfung der elektrischen Leistung und die Probleme zu führen, die im tatsächlichen Betrieb auftreten, um die Zuverlässigkeit der Inspektionen von elektrischen Steckverbindern zu verbessern.

Darüber hinaus ersetzt eine neue Generation multifunktionaler automatischer Inspektionsinstrumente im Zuge der rasanten Entwicklung der elektronischen Informationstechnologie schrittweise die ursprünglichen Einzelparameter-Prüfgeräte. Die Anwendung dieser neuen Prüfgeräte wird sicherlich die Erkennungsgeschwindigkeit, Effizienz, Genauigkeit und Zuverlässigkeit der elektrischen Leistung erheblich verbessern.

II. Prüfung des Isolationswiderstands

Arbeitsprinzip
Der Isolationswiderstand bezieht sich auf den Widerstandswert, der entsteht, wenn eine Spannung an den isolierenden Teil eines Steckverbinders angelegt wird, wodurch ein Leckstrom an der Oberfläche oder im Inneren des isolierenden Teils erzeugt wird. Das heißt, Isolationswiderstand (MΩ) = an den Isolator angelegte Spannung (V)/Leckstrom (μA). Durch Prüfung des Isolationswiderstands wird festgestellt, ob die Isolationsleistung des Steckverbinders den Anforderungen des Schaltungsdesigns entspricht oder ob sein Isolationswiderstand den Anforderungen der relevanten technischen Bedingungen entspricht, wenn er Umweltbelastungen wie hohen Temperaturen und Feuchtigkeit ausgesetzt ist.
Der Isolationswiderstand ist ein limitierender Faktor beim Entwurf hochohmiger Schaltungen. Ein niedriger Isolationswiderstand bedeutet einen großen Leckstrom, der den Stromkreis und den normalen Betrieb stört. Wenn sich beispielsweise eine Rückkopplungsschleife bildet, beschädigt die Wärme, die durch übermäßigen Leckstrom und Gleichstromelektrolyse entsteht, die Isolierung oder beeinträchtigt die elektrische Leistung des Steckverbinders.
Einflussfaktoren

Es wird hauptsächlich durch Faktoren wie Isoliermaterialien, Temperatur, Feuchtigkeit, Verunreinigung, Prüfspannung und die Dauer der kontinuierlichen Anwendung der Prüfspannung beeinflusst.

Isolierende Materialien

Es ist sehr wichtig, bei der Konstruktion von elektrischen Steckverbindern auszuwählen, welche isolierenden Materialien verwendet werden sollen, da dies häufig einen Einfluss darauf hat, ob der Isolationswiderstand des Produkts stabil bewertet werden kann. Beispielsweise verwendete eine Fabrik ursprünglich Phenolglasfaserkunststoff und verstärkte Nylonmaterialien zur Herstellung von Isolatoren. Diese Materialien enthalten polare Gruppen und weisen eine hohe Hygroskopizität auf. Ihre Isolationsleistung kann die Produktanforderungen bei Raumtemperatur erfüllen, ist jedoch bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit ungeeignet. Später wurden spezielle technische Kunststoffe aus PES (Polyphenylenethersulfon) verwendet. Nachdem die Produkte den Feuchtigkeitstests bei 200 °C, 1000 h und 240 h unterzogen wurden, war die Änderung des Isolationswiderstands relativ gering und blieb ohne abnormale Veränderungen über 105 MΩ.

Temperatur

Hohe Temperaturen können isolierende Materialien beschädigen und zu einer Verringerung des Isolationswiderstands führen und der Spannungsfestigkeit standhalten. Bei Metallgehäusen können hohe Temperaturen dazu führen, dass Kontaktteile an Elastizität verlieren, die Oxidation beschleunigen und eine Verschlechterung der Beschichtung verursachen. Beispielsweise ist für die nach GJB598 hergestellten Produkte der Serie II, die gegen Umwelteinflüsse geschützt sind, mit Schnelltrennsteckverbindern der Serie II ein Isolationswiderstand von mindestens 5000 MΩ bei 25 °C spezifiziert, bei 200 °C sinkt er jedoch auf mindestens 500 MΩ.

Luftfeuchtigkeit

Eine feuchte Umgebung bewirkt die Anziehung und Diffusion von Wasserdampf auf der Oberfläche von Isolatoren, wodurch der Isolationswiderstand leicht unter das MΩ-Niveau sinkt. Langfristiger Kontakt mit einer Umgebung mit hohen Temperaturen kann zu physikalischen Verformungen, Zersetzung, Entweichen von Produkten, Entstehung von Atemwirkungen, elektrolytischer Korrosion und Rissen in Isolatoren führen. Beispielsweise sollte bei elektrischen Flachbandkabelsteckern, die gemäß GJB2281 hergestellt wurden, der Isolationswiderstandswert unter normalen atmosphärischen Bedingungen nicht weniger als 5000 MΩ betragen, aber nach einem Test mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 90% bis 95%, 40 ± 2 °C, 96 h bei feuchter Hitze sinkt der Isolationswiderstand auf mindestens 1000 MΩ.

Verunreinigung

Die Sauberkeit der Innenseite und der Oberfläche von Isolatoren hat einen großen Einfluss auf den Isolationswiderstand. Da das Pulver, das für spritzgegossene Isolatoren verwendet wird, oder in den Klebstoffen für die Verklebung der oberen und unteren isolierenden Montageplatten Verunreinigungen enthalten sind oder weil Metallabfälle, die beim mehrfachen Ein- und Ausstecken zurückbleiben, und Flussmittel, die von den Lötanschlüssen zurückbleiben, in die Oberfläche der Isolatoren eindringen, wird der Isolationswiderstand erheblich reduziert. Beispielsweise wurde bei der Abnahme des fertigen Produkts eines in einer Fabrik hergestellten runden elektrischen Steckverbinders festgestellt, dass der Isolationswiderstand zwischen den Kontaktteilen eines Produkts mit nur 20 MΩ sehr niedrig war, was nicht qualifiziert war. Später wurde bei einer anatomischen Analyse festgestellt, dass dies auf Verunreinigungen zurückzuführen war, die dem für spritzgegossene Isolatoren verwendeten Pulver beigemischt waren. Infolgedessen musste die gesamte Produktcharge verschrottet werden.

Spannung testen

Die bei der Prüfung des Isolationswiderstands angelegte Prüfspannung steht in engem Zusammenhang mit den Testergebnissen. Denn wenn die Prüfspannung ansteigt, steht der Anstieg des Leckstroms nicht in einer linearen Beziehung, und die Geschwindigkeit des Stromanstiegs ist größer als die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegs. Wenn die Prüfspannung ansteigt, sinkt daher der gemessene Isolationswiderstandswert. In den in den technischen Bedingungen für Produkte für elektrische Steckverbinder genannten Prüfmethoden gibt es klare Vorschriften für die Prüfspannung, die normalerweise mit 500 V angegeben wird. Daher können allgemeine Ohmmeter, Gleichstrombrücken und andere Widerstandsmessgeräte nicht zur Messung des Isolationswiderstands verwendet werden.

Da zwischen den Messelektroden des getesteten elektrischen Steckverbinders eine bestimmte Kapazität besteht, muss das Netzteil zu Beginn der Messung zuerst den Kondensator aufladen. Daher besteht während des Tests häufig die Tendenz, dass der auf dem Isolationswiderstandstester angegebene Widerstandswert allmählich ansteigt, was ein normales Phänomen ist. Bei vielen Prüfverfahren für elektrische Steckverbinder ist eindeutig festgelegt, dass der Messwert am Isolationswiderstandstester 1 Minute nach dem Anlegen der Spannung gemessen werden muss.

Diskussionen über Probleme

Einfluss der Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit bei der Inspektion

Die technischen Bedingungen von elektrischen Steckverbindern geben in der Regel die Betriebsumgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit der Produkte an, z. B. einen Temperaturbereich von -55 bis 125 °C und eine Luftfeuchtigkeit von 40 ± 2 °C, 95% ± 3%. Der Autor ist der Ansicht, dass es einen Unterschied zwischen den Umgebungsbedingungen bei der Inspektion und den Umgebungsbedingungen beim Betrieb gibt. Die Tatsache, dass die technischen Bedingungen vorschreiben, dass das Produkt unter den oben genannten Betriebsumgebungen mit Temperatur und Luftfeuchtigkeit eingesetzt werden kann, bedeutet nicht, dass der Hersteller bei der Prüfung des Isolationswiderstands unter den oben genannten Betriebsumgebungsbedingungen die Bewertungsindikatoren unter normalem atmosphärischen Druck einhalten sollte. Wird der Isolationswiderstand unter den Umgebungsbedingungen einer oberen Betriebstemperatur von 125 °C und einer Umgebung mit 40 ± 2 °C, 93% ± 3% feuchter Hitze gemessen, sollte er anhand der Bewertungsindikatoren der Prüfungen bei hohen Temperaturen und feuchter Hitze bewertet werden, die in den technischen Bedingungen angegeben sind, und nicht anhand der Bewertungsindikatoren bei normalem atmosphärischem Druck.

Der Autor hat bei tatsächlichen Inspektionen viele Male festgestellt, dass dieselbe Charge von Produkten bei Werksinspektionen unter den relativ trockenen Klimabedingungen im Norden (Luftfeuchtigkeit < 50%) einen Isolationswiderstand von mehr als 1000 MΩ aufwies und qualifiziert wurde. Der Autor hat bei tatsächlichen Inspektionen viele Male festgestellt, dass dieselbe Charge von Produkten bei Werksinspektionen unter den relativ trockenen Klimabedingungen im Norden (Luftfeuchtigkeit 80%) einen Isolationswiderstand von mehr als 1000 MΩ aufwies. Der Isolationswiderstand betrug nur 100 MΩ - 200 MΩ, was unqualifiziert war. In solchen Fällen, manchmal nach der Reinigung mit Alkohol und dem Trocknen, wurde die Inspektion sofort nach dem Herausnehmen der Produkte geprüft, aber als sie am nächsten Tag erneut getestet wurden, waren sie erneut unqualifiziert. Daher wird den Herstellern empfohlen, den Isolationswiderstand bei Produktabnahmetests auf ein angemessenes Niveau über dem angegebenen Wert zu kontrollieren und einen bestimmten Abstand einzuhalten. Beurteilen Sie Produkte, die unter trockener Umgebung kaum den angegebenen Wert erreichen, nicht als für den Versand geeignet, um Streitigkeiten zu vermeiden, die durch widersprüchliche Prüfergebnisse aufgrund unterschiedlicher Inspektionsklima- und Umgebungsbedingungen zwischen dem Lieferanten und dem Abnehmer verursacht werden.

Um die Anforderungen für die Prüfung von Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit zu verdeutlichen, spezifizieren einige Prüfmethoden jetzt sowohl die Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit für die Prüfung (ein relativ breiter Bereich) als auch die Temperatur- und Feuchtigkeitsanforderungen für das Schiedsverfahren bei Unterschieden (ein relativ enger Bereich in der Mitte). Beispielsweise schreibt GJB1217-91 „Prüfmethoden für elektrische Steckverbinder“ vor, dass die atmosphärischen Standardbedingungen für die Prüfung eine Temperatur von 15 bis 35 °C, eine Luftfeuchtigkeit von 20 bis 80% und ein Luftdruck von 73 bis 103 kPa sind. Die atmosphärischen Standardbedingungen für Arbitrationstests sind eine Temperatur von 25 ± 1 °C, eine Luftfeuchtigkeit von 50% ± 2 °C und ein Luftdruck von 86-106 kPa.

Einfluss von Inspektionsvorrichtungen

Die technischen Bedingungen für elektrische Steckverbinder schreiben vor, dass der Isolationswiderstand zwischen allen Kontaktteilen sowie zwischen allen Kontaktteilen und dem Gehäuse von elektrischen Steckverbindern den angegebenen Werten entsprechen muss. Es ist auch vorgeschrieben, dass die Dauer der angelegten Spannung länger als 1 Minute sein sollte. Daher verfügen viele Hersteller von elektrischen Steckverbindern für jedes Modell und jede Spezifikation der von ihnen hergestellten Produkte über 2 bis 3 Prüfvorrichtungen mit unterschiedlichen Verbindungsanordnungen (Steckbuchsen- und Steckbolzenbefestigungen). Durch paralleles Anlegen der Prüfspannung zwischen den Kontaktpunkten, zwischen den Reihen und zwischen allen Kontakten und dem Gehäuse wird geprüft, ob der Isolationswiderstand den Anforderungen entspricht. Das parallele Anlegen der Spannung an die Prüfvorrichtungen ist strenger als das Anlegen der Spannung zwischen einzelnen Kontakten. Wenn sich bei der Prüfung mit den Prüfvorrichtungen herausstellt, dass der Isolationswiderstand nicht den Anforderungen entspricht, ist es daher zulässig, die an das Isolationswiderstandsprüfgerät angeschlossenen Prüfspitzen direkt zu verwenden, um die Spannung zwischen den einzelnen Punkten anzulegen und erneut zu testen. Einige bestehende Hersteller und die überwiegende Mehrheit der Anwender verwenden jedoch keine Prüfvorrichtungen, sondern verwenden direkt zwei Prüfsonden, die an das Isolationswiderstandstester angeschlossen sind, um eine Brücke zwischen den einzelnen Kontaktteilen oder zwischen dem Kontaktteil und dem Gehäuse herzustellen, um zu überprüfen, ob der Isolationswiderstand qualifiziert ist. Diese Methode, bei der verschiedene Prüfvorrichtungen verwendet werden, hat die folgenden Nachteile: Erstens ist sie sehr zufällig und führt sehr wahrscheinlich dazu, dass Inspektionen verpasst werden. Zweitens kann nicht jeder Kontaktpunkt den Wert ablesen, nachdem er eine Minute lang gewartet hat, wie es bei den Prüfvorrichtungen der Fall war. Dies kann zu Fehleinschätzungen führen und die Zuverlässigkeit der Inspektion ist schlecht.

Natürlich muss auch bei der Verwendung von Prüfvorrichtungen vor der Inspektion sichergestellt werden, dass die Vorrichtungen qualifiziert sind. Es muss sichergestellt werden, dass die Armaturen sauber und trocken sind und dass ihr eigener Isolationswiderstand qualifiziert ist und einen ausreichenden Spielraum aufweist.