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汽车连接器绝缘失效剖析及可靠性设计

日期:2021-06-15

绝缘电阻是指在汽车连接器的绝缘部分施加电压,从而使绝缘部分的外表或内部产生漏电流而呈现出的电阻值。即绝缘电阻(MΩ)=加在绝缘体上的电压(V/走漏电流(μA)。经过绝缘电阻检验确认连接器的绝缘功能能否契合电路设计的要求或饱尝高温、潮湿等环境应力时,其绝缘电阻是否契合有关技术条件的规定。绝缘电阻是设计高阻抗电路的限制要素。绝缘电阻低,意味着漏电流大,这将损坏电路的正常作业。例如构成反馈回路,过大的漏电流所产生的热和直流电解,将使绝缘损坏或使连接器的电功能变劣。


1)绝缘资料规划电连接器时选用何种绝缘资料非常重要,它往往影响随后产品的绝缘电阻能否安稳合格。如某厂原使用醋醛玻纤塑料和增强尼龙等资料制作绝缘体,这些资料内含极性基因,吸湿性大,在常温下绝缘性能可满意产品要求,而在高温湿润下绝缘性能不合格。后采用特种工程塑料PES(聚苯醚砜)资料,产品经2001000h240h湿润试验,绝缘电阻改变较小,仍在105MΩ以上,无异常改变。2)密封不良干区里面的电子电器和线束遭到高温/高湿以及化学品/尘埃影响较小,湿区刚好相反,假如密封不良,或许导致电器和线束进水,引起内部电路短路/腐蚀等,直接导致功能失效,这就需要线束的连接器插接件做好密封维护

密封结构规划不合理:

a、密封胶圈压缩量缺乏,线束平顺装置密封无问题,折弯后密封失效;

b、耐老化性能及机械性能差,长期使用老化开裂,导致密封失效,密封结构设计时优先选用径向密封结构;

c、凝露:

连接器内部由于工作时发热内部空气含水量高,停止工作后静置由于温差导致空气中的水分析出在低温表面,进而导致绝缘失效,特别是发热部件连接器,如驱动电机连接器;

空气主要由干空气、水汽、尘土组成。一般湿度是指空气中水蒸气的含量,饱满湿度是单位体积的空气在必定温度条件下所能包含的水汽量的最大限度;

饱满湿度与空气温度有关,温度越高,所含水分越多。30%60%的相对湿度是对于一般电气设备比较适宜的。如果坚持空气绝对湿度不变,降低空气温度,温度降低到必定值时空气中湿度会到达饱满,持续降温,空气中水分就会分出,这种有液态水分出的现象称为“凝露”。露点温度是含湿量和大气压力坚持不变的前提下能使空气相对湿度到达100%的温度。

试验室条件下的凝露现象主要包括两种情况。一种是呈现在升温阶段,升温过程中壳体表面温度低于环境温度,壳体表面面的空气遇到低于露点温度的产品表面时,水气会凝结在壳体外壁,构成凝露。

另一种是呈现在降温阶段,外部环境先降温,所以壳体内壁比内部空气温度低,如果壳体内壁温度到达内部空气的露点温度,壳体内壁就会构成凝露。

我们要解决的凝露问题主要是第二种,避免内壁发生凝露影响内部电气元件性能。凝露是温度与湿度一起效果的结果,环境湿度高,气候温差大,简单发生凝露;

我国地域辽阔,气候差异巨大,在沿海环境湿度大,西北地区温差变化大,此类区域一般更易发生凝露。

在金属表面涂覆硅胶干燥剂涂层后,当金属表面温度低于露点温度有水分分出时,主要被吸附到金属表面涂层中,吸附饱满后才会呈现凝露。所以在金属表面涂覆硅胶涂层,在必定时间内可有用延缓凝露的发生,但并不能到达除湿的意图,且增加了加工和维护本钱还有就是加装透气阀。

d、虹吸:

连接器等电子元件进水主要有两个途径,第一是外部的液体靠地心重力浸透进入其内部,比如没有密封圈的连接器,或水分从线束内部连接点(比如没有维护的焊点/压接点/搭铁点)进入;这里强调下“虹吸”这个词,由于一般电器在工作时有必定温度,内部空气构成必定压力,当停止工作后,温度下降,内部压力也小了,这时会构成气压差,如果连接器密封不良,水汽会顺着多股铜线间的空隙进入内部,导致功用失效。

下图为变速箱油冷却阀N509插头渗防冻液,防冻液沿N509插头(1)号线进入变速器电脑J217插头(7)号导致故障(液体虹吸现象)

3)高温高温会破坏绝缘材料,引起绝缘电阻和耐压性能下降,对金属壳体,高温可使触摸件失去弹性,加快氧化和发生镀层蜕变。如按GJB598出产的耐环境快速分离电连接器系列2产品,绝缘电阻规定25℃时应不小于5000MΩ,而高温200℃时,则下降至不小于500MΩ,电衔接规划考虑载流温升,工作状态下不超越绝缘材料的额外工作温度。4)湿度湿润环境引起水蒸气在绝缘体外表的吸收和扩散,简单使绝缘电阻下降到MΩ级以下。长期处于高温环境下会引起绝缘体物理变形、分化、逸出生成物,发生呼吸效应及电解腐蚀及裂纹。如按GJB2281出产的带状电缆电连接器,标准大气条件下的绝缘电阻值应不小于5000MΩ,而经相对湿度为90%95%,温度为40±296h温热试验后的绝缘电阻降至不小于1000MΩ。5)污损绝缘体内部和外表的洁净度对绝缘电阻影响很大,因为注塑绝缘体用的粉料或胶接上、下绝缘安装板的胶猜中混有杂质,或因为屡次插拔磨损残留金属屑及端接锡焊时焊剂残留进入绝缘体外表,都会明显下降绝缘电阻。如某厂出产的圆形电连接器在制品交收试验时发现有一个产品触摸件之间的绝缘电阻很低,仅20MΩ不合格,后经解剖分析发现其原因是因为注塑绝缘体用的粉猜中混有杂质,后只得将该批产品全部作废。6)电气空隙电连接器的触摸对由绝缘安装板固定其相互位置,触摸对之间,触摸对与

外壳之间由绝缘板和空气隙组成,绝缘板的抗电强度一般比空气隙高,因此在正常条件和低气压条件下,电击穿通常主要发生在空气隙中,特别在尖角棱边处空气隙被击穿发生飞弧因为电弧,的高温将附近的绝缘材料外表烧焦碳化而短路,形成绝缘失效。