Análisis de las causas de una mala detección de conectores

I. Introducción

Tanto si se trata de un conector eléctrico de alta frecuencia como de un conector eléctrico de baja frecuencia, la resistencia de aislamiento, la tensión de resistencia dieléctrica (también conocida como resistencia eléctrica) y la resistencia de contacto son los parámetros eléctricos más básicos para garantizar el funcionamiento normal y fiable de los conectores eléctricos. Por lo general, en la inspección de conformidad de calidad de las condiciones técnicas del producto de los conectores eléctricos, hay requisitos de índice técnico claros y métodos de prueba que figuran en los elementos de inspección de aceptación rutinaria del Grupo A y el Grupo B. Estos tres elementos de inspección también son bases importantes para que los usuarios juzguen la calidad y la confiabilidad de los conectores eléctricos. Sin embargo, según la práctica del autor en la inspección de conectores eléctricos a lo largo de los años, se ha descubierto que todavía existen muchas inconsistencias y diferencias entre los diversos fabricantes y entre los fabricantes y los usuarios en la implementación específica de las condiciones técnicas relevantes. A menudo, debido a las diferencias entre factores como los instrumentos utilizados, los dispositivos de ensayo, los métodos de operación, el procesamiento de las muestras y las condiciones ambientales, la precisión y la coherencia de las inspecciones se ven directamente afectadas. Por lo tanto, el autor cree que es muy beneficioso llevar a cabo un debate especial sobre los tres puntos actuales de inspección rutinaria del rendimiento eléctrico y los problemas que existen en las operaciones reales para mejorar la confiabilidad de las inspecciones de los conectores eléctricos.

Además, con el rápido desarrollo de la tecnología de la información electrónica, una nueva generación de instrumentos de inspección automática multifuncionales está reemplazando gradualmente a los instrumentos de prueba originales de un solo parámetro. La aplicación de estos nuevos instrumentos de prueba seguramente mejorará en gran medida la velocidad de detección, la eficiencia, la precisión y la confiabilidad del rendimiento eléctrico.

II. Inspección de resistencia de aislamiento

Principio de funcionamiento
La resistencia de aislamiento se refiere al valor de resistencia que se presenta cuando se aplica una tensión a la parte aislante de un conector, lo que provoca que se genere corriente de fuga en la superficie o el interior de la parte aislante. Es decir, resistencia de aislamiento (MΩ) = tensión aplicada al aislante (V) /corriente de fuga (μA). Mediante la inspección de la resistencia del aislamiento, se determina si el rendimiento de aislamiento del conector puede cumplir los requisitos del diseño del circuito o si su resistencia de aislamiento cumple con las disposiciones de las condiciones técnicas pertinentes cuando se somete a tensiones ambientales, como altas temperaturas y humedad.
La resistencia de aislamiento es un factor limitante en el diseño de circuitos de alta impedancia. Una resistencia de aislamiento baja significa una gran corriente de fuga que interrumpirá el circuito y el funcionamiento normal. Por ejemplo, si se forma un circuito de retroalimentación, el calor generado por el exceso de corriente de fuga y la electrólisis de corriente continua dañarán el aislamiento o degradarán el rendimiento eléctrico del conector.
Factores que influyen

Se ve afectado principalmente por factores como los materiales aislantes, la temperatura, la humedad, la contaminación, la tensión de prueba y la duración de la aplicación continua de la tensión de prueba.

Materiales aislantes

Es muy importante seleccionar qué materiales aislantes usar al diseñar los conectores eléctricos, ya que a menudo esto influye en la capacidad de calificación estable de la resistencia de aislamiento del producto. Por ejemplo, una fábrica utilizaba originalmente materiales de plástico de fibra de vidrio fenólico y nailon reforzado para fabricar aislantes. Estos materiales contienen grupos polares y tienen una alta higroscopicidad. Su rendimiento de aislamiento puede cumplir con los requisitos del producto a temperatura ambiente, pero no está calificado en condiciones de alta temperatura y humedad. Posteriormente, se adoptaron materiales plásticos especiales de ingeniería PES (polifenilenetersulfona). Después de que los productos se sometieran a pruebas de humedad de 200 °C, 1000 h y 240 h, el cambio en la resistencia del aislamiento fue relativamente pequeño y se mantuvo por encima de los 105 MΩ sin cambios anormales.

Temperatura

Las altas temperaturas pueden dañar los materiales aislantes y provocar una reducción de la resistencia del aislamiento y soportar el rendimiento de la tensión. En el caso de las carcasas metálicas, las altas temperaturas pueden hacer que las piezas de contacto pierdan elasticidad, aceleren la oxidación y deterioren el revestimiento. Por ejemplo, en el caso de los productos de la serie II de conectores eléctricos de desconexión rápida y resistentes al medio ambiente fabricados según la norma GJB598, la resistencia de aislamiento se especifica para que no sea inferior a 5000 MΩ a 25 °C, pero disminuirá a no menos de 500 MΩ a 200 °C.

Humedad

Un ambiente húmedo provoca la atracción y difusión del vapor de agua en la superficie de los aisladores, lo que reduce fácilmente la resistencia del aislamiento por debajo del nivel de MΩ. La exposición prolongada a un entorno de altas temperaturas puede provocar deformaciones físicas, descomposición, escape de productos, efectos respiratorios, corrosión electrolítica y grietas en los aisladores. Por ejemplo, para los conectores eléctricos de cable plano fabricados de acuerdo con la norma GJB2281, el valor de la resistencia de aislamiento en condiciones atmosféricas estándar no debe ser inferior a 5000 MΩ, pero después de una prueba de calor húmedo de 96 h de 90 a 95% de humedad relativa, 40 ± 2 °C y 96 h, la resistencia de aislamiento cae a no menos de 1000 MΩ.

Contaminación

La limpieza del interior y la superficie de los aisladores tiene un gran impacto en la resistencia del aislamiento. La resistencia del aislamiento se reducirá considerablemente debido a que las impurezas se mezclan en el polvo que se utiliza en los aisladores moldeados por inyección o en los adhesivos para unir las placas de montaje aislantes superiores e inferiores, o porque los restos metálicos que quedan de las múltiples inserciones y extracciones y los flujos que quedan en las terminaciones de soldadura penetran en la superficie de los aisladores. Por ejemplo, durante la prueba de aceptación del producto terminado de un conector eléctrico circular producido por una fábrica, se descubrió que la resistencia de aislamiento entre las partes de contacto de un producto era muy baja, solo 20 MΩ, lo que no estaba calificado. Posteriormente, mediante un análisis anatómico, se descubrió que esto se debía a la presencia de impurezas mezcladas en el polvo utilizado para fabricar los aisladores moldeados por inyección. Como resultado, hubo que desechar todo el lote de productos.

Tensión de prueba

La tensión de prueba aplicada durante la inspección de la resistencia del aislamiento tiene una gran relación con los resultados de la prueba. Porque cuando el voltaje de prueba aumenta, el aumento de la corriente de fuga no está en una relación lineal, y la tasa de aumento de la corriente es mayor que la tasa de aumento de voltaje. Por lo tanto, cuando la tensión de prueba aumenta, el valor de resistencia de aislamiento medido disminuirá. En los métodos de prueba citados en las condiciones técnicas de los productos de conectores eléctricos, existen normas claras sobre la tensión de prueba, que normalmente se especifica en 500 V. Por lo tanto, los ohmímetros generales, los puentes de corriente continua y otros instrumentos de medición de resistencia no se pueden utilizar para medir la resistencia de aislamiento.

Dado que existe una cierta capacitancia entre los electrodos de medición del conector eléctrico probado, la fuente de alimentación debe cargar primero el condensador al comienzo de la medición. Por lo tanto, durante la prueba, a menudo hay una tendencia a que el valor de resistencia indicado en el probador de resistencia de aislamiento aumente gradualmente, lo cual es un fenómeno normal. En muchos métodos de prueba de conectores eléctricos, se especifica claramente que la lectura del comprobador de resistencia de aislamiento debe tomarse 1 minuto después de aplicar el voltaje.

Discusiones sobre problemas

Influencia de la temperatura y la humedad ambientales de la inspección

Las condiciones técnicas de los conectores eléctricos suelen especificar la temperatura y la humedad ambientales de funcionamiento de los productos, como un rango de temperatura de -55 a 125 °C y una humedad de 40 ± 2 °C, del 95% ± 3%. El autor cree que hay una diferencia entre las condiciones ambientales de inspección y las condiciones ambientales de operación. El hecho de que las condiciones técnicas estipulen que el producto puede funcionar en los entornos operativos de temperatura y humedad mencionados anteriormente no significa que el fabricante deba cumplir los indicadores de evaluación a presión atmosférica normal al comprobar la resistencia del aislamiento en las condiciones ambientales operativas mencionadas anteriormente. Si la resistencia de aislamiento se mide en condiciones ambientales de una temperatura operativa superior de 125 °C y un entorno de calor húmedo de 40 ± 2 °C y un 93% ± 3% de calor húmedo, debe evaluarse de acuerdo con los indicadores de evaluación de los ensayos en entornos de alta temperatura y calor húmedo especificados en las condiciones técnicas, en lugar de los indicadores de evaluación a presión atmosférica normal.

El autor ha descubierto muchas veces en inspecciones reales que el mismo lote de productos tenía una resistencia de aislamiento superior a 1000 MΩ durante las inspecciones de fábrica en las condiciones climáticas relativamente secas del norte (humedad < 50%) y estaba cualificado. El autor ha descubierto muchas veces en inspecciones reales que el mismo lote de productos tenía una resistencia de aislamiento superior a 1000 MΩ. Durante las inspecciones de fábrica, en las condiciones climáticas relativamente secas del norte (humedad del 80%), la resistencia de aislamiento era de solo 100 MΩ - 200 MΩ, lo que no estaba cualificado. En esos casos, a veces, después de limpiarlos con alcohol y secarlos, los inspeccionaban inmediatamente después de sacarlos, pero cuando volvían a analizarlos al día siguiente, volvían a quedar descalificados. Por lo tanto, se recomienda que los fabricantes controlen la resistencia del aislamiento a un nivel adecuado por encima del valor especificado durante las pruebas de aceptación del producto y mantengan un cierto margen. No considere que los productos que apenas alcanzan el valor especificado en un entorno seco cumplen los requisitos para su envío, ya que así se evitan las controversias causadas por la incoherencia de los resultados de las inspecciones debido a las diferentes condiciones ambientales y climáticas de inspección entre el proveedor y el demandante.

Para aclarar los requisitos para la inspección de la temperatura y la humedad ambientales, algunos métodos de ensayo ahora especifican tanto la temperatura y la humedad ambientales para las pruebas (un rango relativamente amplio) como los requisitos de temperatura y humedad para el arbitraje en caso de diferencias (un rango relativamente estrecho en el medio). Por ejemplo, los «Métodos de prueba para conectores eléctricos» del GJB1217-91 estipulan que las condiciones atmosféricas estándar para las pruebas son una temperatura de 15 a 35 °C, una humedad del 20 al 80% y una presión de aire de 73 a 103 kPa. Las condiciones atmosféricas estándar para los ensayos de arbitraje son una temperatura de 25 ± 1 °C, una humedad del 50% ± 2 °C y una presión atmosférica de 86 a 106 kPa.

Influencia de los dispositivos de inspección

Las condiciones técnicas de los conectores eléctricos estipulan que la resistencia de aislamiento entre todas las partes de contacto y entre todas las partes de contacto y la carcasa de los conectores eléctricos debe cumplir con los valores especificados. También se estipula que la duración de la tensión aplicada debe ser superior a 1 minuto. Por lo tanto, muchos fabricantes de conectores eléctricos tienen de 2 a 3 dispositivos de inspección con diferentes disposiciones de conexión (accesorios de enchufe con orificios de acoplamiento o accesorios con orificios de acoplamiento tipo clavija) para cada modelo y especificación de los productos que producen. Al aplicar la tensión de prueba en paralelo entre los puntos de contacto, entre las filas y entre todos los contactos y la carcasa, se comprueba si la resistencia de aislamiento es adecuada. La aplicación de la tensión en paralelo con los dispositivos de inspección es una condición más estricta que la aplicación de la tensión entre los contactos individuales. Por lo tanto, si al realizar la prueba con los dispositivos de inspección se comprueba que la resistencia de aislamiento no está calificada, se permite utilizar directamente las sondas de prueba conectadas al comprobador de resistencia de aislamiento para aplicar la tensión entre puntos individuales y volver a realizar la prueba. Sin embargo, algunos fabricantes actuales y la gran mayoría de los usuarios no utilizan dispositivos de inspección, sino que utilizan directamente dos sondas de prueba conectadas al comprobador de resistencia de aislamiento para unir cada parte de contacto o entre la parte de contacto y la carcasa para inspeccionar si la resistencia de aislamiento es calificada. Este método de utilizar diferentes dispositivos de inspección tiene las siguientes desventajas: en primer lugar, es muy aleatorio y es muy probable que no se realicen las inspecciones. En segundo lugar, cada punto de contacto no puede leer el valor después de permanecer durante 1 minuto, como ocurre con los dispositivos de inspección, por lo que puede provocar errores de cálculo y la fiabilidad de la inspección es deficiente.

Por supuesto, incluso cuando se utilizan dispositivos de inspección, es necesario asegurarse de que los dispositivos estén calificados antes de la inspección. Es necesario asegurarse de que las luminarias estén limpias y secas, y que su propia resistencia de aislamiento debe ser calificada y tener un margen suficiente.