Analyse des causes d'une mauvaise détection des connecteurs

I. Présentation

Qu'il s'agisse d'un connecteur électrique haute fréquence ou d'un connecteur électrique basse fréquence, la résistance d'isolement, la tension de tenue diélectrique (également appelée résistance électrique) et la résistance de contact sont les paramètres électriques les plus fondamentaux pour garantir le fonctionnement normal et fiable des connecteurs électriques. Habituellement, lors de l'inspection de conformité des conditions techniques des produits des connecteurs électriques, des exigences d'indice technique et des méthodes d'essai claires sont répertoriées dans les éléments d'inspection de réception de routine des groupes A et B. Ces trois éléments d'inspection constituent également des bases importantes pour les utilisateurs lorsqu'il s'agit de juger de la qualité et de la fiabilité des connecteurs électriques. Cependant, selon la pratique de l'auteur en matière d'inspection des connecteurs électriques au fil des ans, il a été constaté qu'il existe encore de nombreuses incohérences et différences entre les différents fabricants et entre les fabricants et les utilisateurs en ce qui concerne la mise en œuvre spécifique des conditions techniques pertinentes. Souvent, en raison de différences dans des facteurs tels que les instruments utilisés, les montages d'essai, les méthodes de fonctionnement, le traitement des échantillons et les conditions environnementales, la précision et la cohérence des inspections sont directement affectées. Par conséquent, l'auteur estime qu'il est très utile de mener des discussions spéciales sur les trois éléments actuels d'inspection de routine des performances électriques et les problèmes rencontrés dans les opérations réelles afin d'améliorer la fiabilité des inspections des connecteurs électriques.

En outre, avec le développement rapide des technologies de l'information électronique, une nouvelle génération d'instruments d'inspection automatique multifonctionnels remplace progressivement les instruments de test à paramètre unique d'origine. L'application de ces nouveaux instruments de test améliorera certainement considérablement la vitesse de détection, l'efficacité, la précision et la fiabilité des performances électriques.

II. Inspection de la résistance d'isolement

Principe de fonctionnement
La résistance d'isolement fait référence à la valeur de résistance présentée lorsqu'une tension est appliquée à la partie isolante d'un connecteur, provoquant la génération d'un courant de fuite à la surface ou à l'intérieur de la pièce isolante. C'est-à-dire que la résistance d'isolement (MΩ) = tension appliquée à l'isolant (V)/courant de fuite (μA). Grâce à l'inspection de la résistance d'isolement, il est déterminé si les performances d'isolation du connecteur peuvent répondre aux exigences de la conception du circuit ou si sa résistance d'isolation est conforme aux dispositions des conditions techniques pertinentes lorsqu'il est soumis à des contraintes environnementales telles que des températures et une humidité élevées.
La résistance d'isolement est un facteur limitant dans la conception des circuits à haute impédance. Une faible résistance d'isolation signifie un courant de fuite important qui perturbera le circuit et le fonctionnement normal. Par exemple, si une boucle de rétroaction se forme, la chaleur générée par un courant de fuite excessif et une électrolyse en courant continu endommageront l'isolation ou dégraderont les performances électriques du connecteur.
Facteurs d'influence

Il est principalement affecté par des facteurs tels que les matériaux isolants, la température, l'humidité, la contamination, la tension d'essai et la durée d'application continue de la tension d'essai.

Matériaux isolants

Il est très important de sélectionner les matériaux isolants à utiliser lors de la conception des connecteurs électriques, car cela affecte souvent la stabilité de la résistance d'isolation du produit. Par exemple, une usine utilisait à l'origine du plastique phénolique en fibre de verre et des matériaux en nylon renforcé pour fabriquer des isolants. Ces matériaux contiennent des groupes polaires et présentent une hygroscopicité élevée. Leurs performances d'isolation peuvent répondre aux exigences du produit à température ambiante mais ne sont pas qualifiées dans des conditions de température et d'humidité élevées. Plus tard, des matériaux plastiques spéciaux en PES (polyphénylène éthersulfone) ont été adoptés. Après avoir subi des tests d'humidité à 200 °C, 1 000 h et 240 h, la variation de la résistance d'isolation était relativement faible et est restée supérieure à 105 MΩ sans modification anormale.

Température

Les températures élevées peuvent endommager les matériaux isolants et entraîner une réduction de la résistance d'isolation et des performances de tension de résistance. Pour les coques métalliques, les températures élevées peuvent entraîner une perte d'élasticité des pièces de contact, une accélération de l'oxydation et une détérioration du placage. Par exemple, pour les produits de la série II de connecteurs électriques à déconnexion rapide résistants à l'environnement fabriqués conformément à la norme GJB598, la résistance d'isolement est spécifiée comme étant d'au moins 5 000 MΩ à 25 °C, mais elle diminue à au moins 500 MΩ à 200 °C.

Humidité

Un environnement humide provoque l'attraction et la diffusion de vapeur d'eau à la surface des isolants, ce qui réduit facilement la résistance d'isolation en dessous du niveau MΩ. L'exposition prolongée à un environnement à haute température peut provoquer une déformation physique, une décomposition, une fuite de produits, des effets respiratoires, une corrosion électrolytique et des fissures dans les isolants. Par exemple, pour les connecteurs électriques à câble plat fabriqués conformément à la norme GJB2281, la valeur de résistance d'isolation dans des conditions atmosphériques standard ne doit pas être inférieure à 5 000 MΩ, mais après un test de chaleur humide de 90 à 95 %, 40 ± 2 °C et 96 h, la résistance d'isolation tombe à au moins 1 000 MΩ.

Contamination

La propreté de l'intérieur et de la surface des isolants a un impact important sur la résistance d'isolation. Étant donné que des impuretés sont mélangées à la poudre utilisée pour les isolateurs moulés par injection ou dans les adhésifs destinés à coller les plaques de montage isolantes supérieure et inférieure, ou parce que les déchets métalliques résultant de multiples insertions et retraits et les flux provenant des terminaisons de soudage pénètrent à la surface des isolants, la résistance d'isolation sera considérablement réduite. Par exemple, lors du test d'acceptation du produit fini d'un connecteur électrique circulaire fabriqué par une usine, il a été constaté que la résistance d'isolation entre les parties en contact d'un produit était très faible, seulement 20 MΩ, ce qui n'était pas qualifié. Plus tard, grâce à une analyse anatomique, il a été découvert que cela était dû à des impuretés mélangées à la poudre utilisée pour les isolants moulés par injection. En conséquence, l'ensemble du lot de produits a dû être mis au rebut.

Tension d'essai

La tension d'essai appliquée lors de l'inspection de la résistance d'isolement est étroitement liée aux résultats des tests. Parce que lorsque la tension de test augmente, l'augmentation du courant de fuite n'est pas linéaire et le taux d'augmentation du courant est supérieur au taux d'augmentation de la tension. Par conséquent, lorsque la tension de test augmente, la valeur de résistance d'isolement mesurée diminue. Dans les méthodes de test citées dans les conditions techniques des connecteurs électriques, il existe des réglementations claires sur la tension de test, qui est généralement spécifiée comme 500 V. Par conséquent, les ohmmètres généraux, les ponts à courant continu et les autres instruments de mesure de résistance ne peuvent pas être utilisés pour mesurer la résistance d'isolement.

Comme il existe une certaine capacité entre les électrodes de mesure du connecteur électrique testé, l'alimentation doit d'abord charger le condensateur au début de la mesure. Par conséquent, pendant le test, la valeur de résistance indiquée sur le testeur de résistance d'isolement a souvent tendance à augmenter progressivement, ce qui est un phénomène normal. Dans de nombreuses méthodes de test de connecteurs électriques, il est clairement spécifié que la lecture sur le testeur de résistance d'isolement doit être effectuée 1 minute après l'application de la tension.

Discussions sur les problèmes

Influence de la température et de l'humidité de l'environnement d'inspection

Les conditions techniques des connecteurs électriques spécifient généralement la température et l'humidité ambiantes de fonctionnement des produits, telles qu'une plage de température de -55 à 125 °C et une humidité de 40 ± 2 °C, 95 % ± 3 %. L'auteur estime qu'il existe une différence entre les conditions environnementales d'inspection et les conditions environnementales d'exploitation. Le fait que les conditions techniques stipulent que le produit peut fonctionner dans les environnements de fonctionnement de température et d'humidité ci-dessus ne signifie pas que le fabricant doit respecter les indicateurs d'évaluation sous pression atmosphérique normale lors des tests de résistance d'isolation dans les conditions environnementales de fonctionnement ci-dessus. Si la résistance d'isolation est mesurée dans les conditions environnementales d'une température de fonctionnement supérieure de 125 °C et d'un environnement de 40 ± 2 °C, 93 % ± 3 % de chaleur humide, elle doit être évaluée selon les indicateurs d'évaluation des essais en environnement à haute température et à chaleur humide spécifiés dans les conditions techniques, plutôt que selon les indicateurs d'évaluation sous pression atmosphérique normale.

L'auteur a constaté à de nombreuses reprises lors d'inspections réelles que le même lot de produits présentait une résistance d'isolation supérieure à 1 000 MΩ lors des inspections d'usine dans les conditions climatiques relativement sèches du nord (humidité < 50 %) et qu'il était qualifié. Cependant, lorsque les produits ont été expédiés à l'utilisateur dans le sud et réinspectés dans un environnement relativement humide (humidité > 80 %), la résistance d'isolation n'était que de 100 MΩ à 200 MΩ, ce qui n'était pas qualifié. Dans de tels cas, parfois après un nettoyage à l'alcool et un séchage, l'inspection était qualifiée immédiatement après leur retrait, mais lors d'un nouveau test le lendemain, ils n'étaient à nouveau pas qualifiés. Par conséquent, il est recommandé aux fabricants de contrôler la résistance d'isolation à un niveau approprié au-dessus de la valeur spécifiée lors des tests d'acceptation des produits et de maintenir une certaine marge. Ne considérez pas les produits qui atteignent à peine la valeur spécifiée dans un environnement sec comme étant qualifiés pour l'expédition afin d'éviter les litiges causés par des résultats d'inspection incohérents dus à des climats d'inspection et des conditions environnementales différents entre le fournisseur et le demandeur.

Afin de clarifier les exigences relatives à l'inspection de la température et de l'humidité ambiantes, certaines méthodes d'essai spécifient désormais à la fois la température et l'humidité environnementales à tester (une plage relativement large) et les exigences de température et d'humidité pour l'arbitrage en cas de différences (une plage relativement étroite au milieu). Par exemple, la norme GJB1217-91 « Méthodes d'essai pour les connecteurs électriques » stipule que les conditions atmosphériques standard pour les tests sont une température de 15 à 35 °C, une humidité de 20 % à 80 % et une pression atmosphérique de 73 à 103 kPa. Les conditions atmosphériques standard pour les essais d'arbitrage sont une température de 25 ± 1 °C, une humidité de 50 % ± 2 °C et une pression atmosphérique de 86 à 106 kPa.

Influence des appareils d'inspection

Les conditions techniques des connecteurs électriques stipulent que la résistance d'isolement entre toutes les pièces de contact et entre toutes les pièces de contact et le boîtier des connecteurs électriques doit atteindre les valeurs spécifiées. Il est également stipulé que la durée de la tension appliquée doit être supérieure à 1 minute. Par conséquent, de nombreux fabricants de connecteurs électriques disposent de 2 à 3 appareils d'inspection dotés de différents arrangements de connexion (raccords à douille et à broche ou luminaires à trou d'accouplement à douille) pour chaque modèle et chaque spécification des produits qu'ils fabriquent. En appliquant la tension d'essai en parallèle entre les points de contact, entre les rangées et entre tous les contacts et le boîtier, on vérifie si la résistance d'isolement est qualifiée. L'application de la tension en parallèle avec les appareils d'inspection est une condition plus stricte que l'application de la tension entre des contacts individuels. Par conséquent, s'il s'avère que la résistance d'isolement n'est pas qualifiée lors du test avec les appareils d'inspection, il est permis d'utiliser directement les sondes de test connectées au testeur de résistance d'isolement pour appliquer la tension entre les points individuels en vue d'un nouveau test. Cependant, certains fabricants existants et la grande majorité des utilisateurs n'utilisent pas de dispositifs d'inspection mais utilisent directement deux sondes de test connectées au testeur de résistance d'isolement pour établir un pont entre chaque pièce de contact ou entre la pièce de contact et le boîtier afin de vérifier si la résistance d'isolation est qualifiée. Cette méthode d'utilisation de différents appareils d'inspection présente les inconvénients suivants : tout d'abord, elle présente un grand caractère aléatoire et est très susceptible de provoquer des inspections manquées. Deuxièmement, chaque point de contact ne peut pas lire la valeur après être resté 1 minute, comme c'est le cas pour les appareils d'inspection, ce qui peut entraîner une erreur de jugement et la fiabilité de l'inspection est médiocre.

Bien entendu, même lors de l'utilisation de dispositifs d'inspection, il est nécessaire de s'assurer que les appareils sont qualifiés avant l'inspection. Il est nécessaire de s'assurer que les appareils sont propres et secs et que leur propre résistance d'isolation doit être qualifiée et avec une marge suffisante.