Анализ причин плохого обнаружения разъемов

I. Введение

Будь то высокочастотный электрический разъем или низкочастотный электрический разъем, сопротивление изоляции, выдерживаемое диэлектрическое напряжение (также известное как электрическая прочность) и контактное сопротивление являются наиболее основными электрическими параметрами, обеспечивающими нормальную и надежную работу электрических разъемов. Обычно при проверке соответствия качества технических условий продукции электрических разъемов существуют четкие требования к техническим индексам и методы испытаний, перечисленные в пунктах регулярных приемочных проверок групп A и B. Эти три пункта проверки также являются важной основой для оценки пользователями качества и надежности электрических соединителей. Однако, согласно многолетней практике автора по проверке электрических разъемов, было обнаружено, что между различными производителями, а также между производителями и пользователями все еще существует множество несоответствий и различий в конкретном выполнении соответствующих технических условий. Часто различия в таких факторах, как используемые инструменты, испытательная арматура, методы эксплуатации, обработка образцов и условия окружающей среды, напрямую влияют на точность и согласованность проверок. Поэтому автор считает, что для повышения надежности проверок электрических разъемов очень полезно провести специальное обсуждение трех текущих вопросов, связанных с регулярными проверками электрических характеристик, и проблем, существующих в реальных операциях.

Кроме того, с быстрым развитием электронных информационных технологий новое поколение многофункциональных автоматических контрольно-измерительных приборов постепенно заменяет оригинальные однопараметрические испытательные приборы. Применение этих новых испытательных приборов, несомненно, значительно повысит скорость обнаружения, эффективность, точность и надежность электрических характеристик.

II. Проверка сопротивления изоляции

Принцип работы
Сопротивление изоляции означает значение сопротивления, возникающее при подаче напряжения на изолирующую часть соединителя, в результате чего на поверхности или внутри изоляционной части возникает ток утечки. То есть сопротивление изоляции (МОм) = напряжение, приложенное к изолятору (В) /ток утечки (мкА). Путем проверки сопротивления изоляции определяется, могут ли изоляционные характеристики разъема соответствовать требованиям схемной конструкции или же его сопротивление изоляции соответствует положениям соответствующих технических условий при воздействии внешних воздействий, таких как высокая температура и влажность.
Сопротивление изоляции является ограничивающим фактором при проектировании высокоимпедансных цепей. Низкое сопротивление изоляции означает большой ток утечки, который нарушит работу цепи и нормальную работу. Например, при образовании контура обратной связи тепло, выделяемое в результате чрезмерного тока утечки и электролиза постоянного тока, может повредить изоляцию или ухудшить электрические характеристики разъема.
Влияющие факторы

На это в основном влияют такие факторы, как изоляционные материалы, температура, влажность, загрязнение, испытательное напряжение и продолжительность непрерывного приложения испытательного напряжения.

Изоляционные материалы

Очень важно выбрать, какие изоляционные материалы использовать при проектировании электрических разъемов, поскольку это часто влияет на возможность стабильного определения сопротивления изоляции изделия. Например, на заводе первоначально для изготовления изоляторов использовались фенольный стеклопластик и армированные нейлоновые материалы. Эти материалы содержат полярные группы и обладают высокой гигроскопичностью. Их изоляционные характеристики могут соответствовать требованиям, предъявляемым к продукту при комнатной температуре, но в условиях высокой температуры и влажности они не соответствуют требованиям. Позже были приняты на вооружение специальные конструкционные пластиковые материалы PES (сульфон на основе полифениленового эфира). После испытаний на влажность при температуре 200 °C, 1000 часов и 240 часов изменение сопротивления изоляции было относительно небольшим и оставалось выше 105 МОм без аномальных изменений.

Температура

Высокие температуры могут повредить изоляционные материалы и привести к снижению сопротивления изоляции и стойкости к напряжению. В металлических оболочках высокие температуры могут привести к потере эластичности контактных деталей, ускорению окисления и ухудшению качества покрытия. Например, для экологически стойких быстроразъемных электрических разъемов серии II, производимых в соответствии с GJB598, сопротивление изоляции должно составлять не менее 5000 МОм при 25 °C, но оно уменьшается не менее чем до 500 МОм при 200 °C.

Влажность

Влажная среда вызывает притяжение и диффузию водяного пара на поверхности изоляторов, легко снижая сопротивление изоляции до уровня ниже уровня МОм. Длительное воздействие высокотемпературной среды может вызвать физическую деформацию, разложение, утечку продуктов, возникновение эффектов дыхания, электролитическую коррозию и трещины в изоляторах. Например, для электрических разъемов для плоских кабелей, изготовленных в соответствии с GJB2281, значение сопротивления изоляции в стандартных атмосферных условиях должно составлять не менее 5000 МОм, но после относительной влажности 90% - 95%, 40 ± 2 °C, 96-часового испытания на влажную жару сопротивление изоляции падает не менее чем до 1000 МОм.

Загрязнение

Чистота внутренней части и поверхности изоляторов оказывает большое влияние на сопротивление изоляции. Поскольку примеси смешиваются с порошком, используемым для изготовления изоляторов, изготовленных методом литья под давлением, или с клеями для склеивания верхних и нижних изоляционных монтажных пластин, или из-за попадания на поверхность изоляторов металлических обрезков, оставшихся от многочисленных вставок и выемок, а также флюсов, оставшихся от паяльных наконечников, проникают на поверхность изоляторов, сопротивление изоляции значительно снижается. Например, во время приемочных испытаний готовой продукции круглого электрического соединителя, произведенного на заводе, было обнаружено, что сопротивление изоляции между контактными частями одного изделия было очень низким, всего 20 МОм, что было неподтвержденным. Позже в результате анатомического анализа было установлено, что причиной этого стали примеси, смешанные с порошком, используемым для изготовления изоляторов, изготовленных методом литья под давлением. В результате всю партию продукции пришлось сдать на металлолом.

Испытательное напряжение

Испытательное напряжение, приложенное во время проверки сопротивления изоляции, в значительной степени зависит от результатов испытаний. Потому что при увеличении испытательного напряжения увеличение тока утечки не имеет линейной зависимости, а скорость увеличения тока превышает скорость увеличения напряжения. Следовательно, при увеличении испытательного напряжения измеренное значение сопротивления изоляции будет уменьшаться. В методах испытаний, указанных в технических условиях электрических соединителей, существуют четкие правила испытательного напряжения, которое обычно составляет 500 В. Поэтому обычные омметры, мосты постоянного тока и другие приборы для измерения сопротивления нельзя использовать для измерения сопротивления изоляции.

Поскольку между измерительными электродами тестируемого электрического разъема имеется определенная емкость, источник питания должен сначала зарядить конденсатор в начале измерения. Поэтому во время испытания часто наблюдается тенденция к постепенному увеличению значения сопротивления, указанного на измерителе сопротивления изоляции, что является нормальным явлением. Во многих методах испытания электрических разъемов четко указано, что показания на тестере сопротивления изоляции должны быть сняты через 1 минуту после подачи напряжения.

Обсуждение проблем

Влияние температуры и влажности окружающей среды при инспекции

Технические условия электрических разъемов обычно определяют рабочую температуру и влажность продуктов, например диапазон температур от -55 до 125 °C и влажность 40 ± 2 °C, 95% ± 3%. Автор считает, что существует разница между условиями окружающей среды при проведении инспекций и условиями эксплуатации. Тот факт, что технические условия предусматривают, что изделие может работать в условиях эксплуатации при вышеуказанных температурах и влажности, не означает, что производитель должен соблюдать оценочные показатели при нормальном атмосферном давлении при испытании сопротивления изоляции в вышеуказанных условиях эксплуатации. Если сопротивление изоляции измеряется в условиях окружающей среды при верхней рабочей температуре 125 °C и влажной тепловой среде 40 ± 2 °C, 93% ± 3%, его следует оценивать в соответствии с оценочными показателями испытаний при высокой температуре и влажной тепловой среде, указанных в технических условиях, а не оценочными показателями при нормальном атмосферном давлении.

В ходе реальных проверок автор неоднократно обнаруживал, что одна и та же партия продукции имела изоляционное сопротивление более 1000 МОм во время заводских проверок в условиях относительно сухого климата на севере (влажность < 50%) и была квалифицирована. В ходе реальных проверок автор неоднократно обнаруживал, что одна и та же партия продукции имела изоляционное сопротивление более 1000 МОм во время заводских проверок в условиях относительно сухого климата на севере (влажность 80%), сопротивление изоляции составляло всего 100 МОм-200 МОм, что было безоговорочно. В таких случаях, иногда после очистки спиртом и сушки, проверка производилась сразу после изъятия, но при повторном тестировании на следующий день они снова не соответствовали требованиям. Поэтому производителям рекомендуется контролировать сопротивление изоляции на соответствующем уровне выше указанного значения в ходе приемочных испытаний продукции и сохранять определенный запас. Не следует считать продукцию, которая в сухой среде едва достигает заданного значения, пригодной для отгрузки, во избежание споров, вызванных противоречивыми результатами проверок из-за различных климатических условий проведения инспекций и условий окружающей среды между поставщиком и заказчиком.

Для уточнения требований к контролю температуры и влажности окружающей среды в некоторых методах испытаний теперь указываются как температура и влажность окружающей среды для испытаний (относительно широкий диапазон), так и требования к температуре и влажности, подлежащие арбитражу в случае различий (относительно узкий диапазон в середине). Например, GJB1217-91 «Методы испытаний электрических разъемов» предусматривает, что стандартными атмосферными условиями для испытаний являются температура 15-35 °C, влажность 20— 80% и давление воздуха 73 - 103 кПа. Стандартными атмосферными условиями для арбитражных испытаний являются температура 25 ± 1 °C, влажность 50% ± 2 °C и давление воздуха 86 - 106 кПа.

Влияние смотровых приспособлений

Технические условия электрических разъемов предусматривают, что сопротивление изоляции между всеми контактными частями, а также между всеми контактными частями и корпусом электрических разъемов должно соответствовать указанным значениям. Также предусмотрено, что продолжительность подаваемого напряжения должна превышать 1 минуту. Поэтому многие производители электрических разъемов используют 2—3 смотровых приспособления с различными схемами подключения (фитинги с разъемами и штыревыми отверстиями) для каждой модели и спецификации производимой ими продукции. Параллельно подавая испытательное напряжение между точками контакта, между рядами и между всеми контактами и корпусом, проверяется, соответствует ли сопротивление изоляции требованиям. Параллельное подача напряжения на контрольные приборы является более строгим условием, чем подача напряжения между отдельными контактами. Поэтому, если при испытании с помощью контрольных приспособлений обнаруживается, что сопротивление изоляции неудовлетворительно, разрешается непосредственно использовать испытательные зонды, подключенные к тестеру сопротивления изоляции, для подачи напряжения между отдельными точками для повторного испытания. Однако некоторые существующие производители и подавляющее большинство пользователей не используют контрольные приспособления, а непосредственно используют два измерительных зонда, подключенных к измерителю сопротивления изоляции, для соединения каждой контактной части или между контактной частью и корпусом, чтобы проверить, соответствует ли сопротивление изоляции требованиям. Этот метод использования различных смотровых приборов имеет следующие недостатки: во-первых, он отличается высокой случайностью и, скорее всего, может привести к пропуску проверок. Во-вторых, каждая точка контакта не может прочитать значение, пробыв в течение 1 минуты, как в случае с контрольными приборами, поэтому это может привести к ошибочному суждению и снижению надежности проверки.

Конечно, даже при использовании контрольных приспособлений перед проверкой необходимо убедиться, что они сертифицированы. Необходимо обеспечить чистоту и сухость светильников, а их собственное сопротивление изоляции должно быть квалифицированным и с достаточным запасом.