航空插頭

　　航空插頭是連接電氣線路的機電元件。因此航空插頭自身的電氣參數(shù)是選擇航空插頭首先要考慮的問題。正確選擇和使用航空插頭是保證電路可靠性的一個重要方面。

　　引言 
　　航空插頭也可稱插頭座，廣泛應(yīng)用于各種電氣線路中，起著連接或斷開電路的作用。提高航空插頭的可靠性首先是制造廠的責(zé)任。但由于航空插頭的種類繁多，應(yīng)用范圍廣泛，因此，正確選擇航空插頭也是提高航空插頭可靠性的一個重要方面。只有通過制造者和使用者雙方共同努力，才能最大限度的發(fā)揮航空插頭應(yīng)有的功能。

 　　航空插頭有不同的分類方法。按照頻率分，有高頻航空插頭和低頻航空插頭；按照外形分有圓形連接器，按照用途分：機柜用航空插頭，音響設(shè)備用航空插頭，電源航空插頭，特殊用途航空插頭等等。下面主要論述低頻航空插頭（頻率為3MHZ 以下）的選擇方法。

　　電氣參數(shù)要求

　　航空插頭是連接電氣線路的機電元件。因此航空插頭自身的電氣參數(shù)是選擇航空插頭首先要考慮的問題。

　　1：額定電壓

　　額定電壓又稱工作電壓，它主要取決于航空插頭所使用的絕緣材料，接觸對之間的間距大小。某些元件或裝置在低于其額定電壓時，可能不能完成其應(yīng)有的功能。 航空插頭的額定電壓事實上應(yīng)理解為生產(chǎn)廠推薦的最高工作電壓。原則上說， 航空插頭在低于額定電壓下都能正常工作。筆者傾向于根據(jù)航空插頭的耐壓（抗電強度）指標，按照使用環(huán)境，安全等級要求來合理選用額定電壓。也就是說，相同的耐壓指標，根據(jù)不同的使用環(huán)境和安全要求，可使用到不同的最高工作電壓。這也比較符合客觀使用情況。

　　2：額定電流

　　額定電流又稱工作電流。同額定電壓一樣，在低于額定電流情況下， 航空插頭一般都能正常工作。在 航空插頭的設(shè)計過程中，是通過對 航空插頭的熱設(shè)計來滿足額定電流要求的，因為在接觸對有電流流過時，由于存在導(dǎo)體電阻和接觸電阻，接觸對將會發(fā)熱。當其發(fā)熱超過一定極限時，將破壞航空插頭的絕緣和形成接觸對表面鍍層的軟化，造成故障。因此，要限制額定電流，事實上要限制航空插頭內(nèi)部的溫升不超過設(shè)計的規(guī)定值。在選擇時要注意的問題是：對多芯航空插頭而言，額定電流必須降額使用。這在大電流的場合更應(yīng)引起重視，例如φ3.5mm 接觸對，一般規(guī)定其額定電流為50A ，但在5 芯時要降額33 %使用，也就是每芯的額定電流只有38A ，芯數(shù)越多，降額幅度越大。

　　3：接觸電阻

　　接觸電阻是指兩個接觸導(dǎo)體在接觸部分產(chǎn)生的電阻。在選用時要注意到兩個問題，第一，航空插頭的接觸電阻指標事實上是接觸對電阻，它包括接觸電阻和接觸對導(dǎo)體電阻。通常導(dǎo)體電阻較小，因此接觸對電阻在很多技術(shù)規(guī)范中被稱為接觸電阻。第二，在連接小信號的電路中，要注意給出的接觸電阻指標是在什么條件下測試的，因為接觸表面會附則氧化層，油污或其他污染物，兩接觸件表面會產(chǎn)生膜層電阻。在膜層厚度增加時，電阻迅速增大，是膜層成為不良導(dǎo)體。但是，膜層在高接觸壓力下會發(fā)生機械擊穿，或在高電壓，大電流下會發(fā)生電擊穿。對某些小體積的連接器設(shè)計的接觸壓力相當小，使用場合僅為mA 和mV 級，膜層電阻不易被擊穿，可能影響電信號的傳輸。在GB5095 《電在設(shè)備用機電元件基本試驗規(guī)程及測量方法》中的接觸電阻測試方法之一“ 接觸電阻—— 毫伏法“ 規(guī)定，為了防止接觸件上絕緣薄膜被擊穿，測試回路的開路電動勢的直流或交流峰值應(yīng)不大于20mV ，直流或交流試驗電流應(yīng)不大于100mA 。事實上這是一種低電平接觸電阻的測試方法，因此，有此要求的選擇者，因選用由低電平接觸電阻指標的航空插頭。

　　4：屏蔽性

　　在現(xiàn)代電氣電子設(shè)備中，元器件的密度以及它們之間相關(guān)功能的日益增加，對電磁干擾提出了嚴格的限制。所以航空插頭往往用金屬殼體封閉起來，以阻止內(nèi)部電磁能輻射或受到外界電磁場的干擾。在低頻時，只有磁性材料才能對磁場起明顯屏蔽作用。此時，對金屬外殼的電連續(xù)性有一定的規(guī)定，也就是外殼接觸電阻

　　安全參數(shù)

　　1：絕緣電阻

　　絕緣電阻是指在航空插頭的絕緣部分施加電壓，從而使絕緣部分的表面內(nèi)或表面上產(chǎn)生漏電流而呈現(xiàn)出的電阻值。它主要受絕緣材料，溫度，濕度，污損等因素的影響。航空插頭樣本上提供的絕緣電阻值一般都是在標準大氣條件下的指標值，在某些環(huán)境條件下，絕緣電阻值會有不用程度的下降。另外要注意絕緣電阻的試驗電壓值。根據(jù)絕緣電阻（MΩ ）=加在絕緣體上的電壓（V ）/泄漏電流（μA ）施加不同的電壓，就有不用的結(jié)果。在航空插頭的試驗中，施加的電壓一般有10V ，100V ，500V 三檔。

　　2：耐壓

　　耐壓就是接觸對的相互絕緣部分之間或絕緣部分與接地之間，在規(guī)定時間內(nèi)所能承受的比額定電壓更高而不產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象的臨界電壓。它主要受接觸對間距和爬電距離和幾何形狀，絕緣體材料以及環(huán)境溫度和濕度，大氣壓力的影響。

　　3：燃燒性

　　任何航空插頭在工作時都離不開電流，這就存在起火的危險性。因此對航空插頭不僅要求能防止引燃，還要求在一旦引燃和起火時，能在短時間內(nèi)自滅。在選用時要注意選擇采用阻燃型，自熄性絕緣材料的航空插頭。

　　4：機械參數(shù)

　　航空插頭中接觸壓力是一個重要指標，它直接影響到接觸電阻的大小和接觸對的磨損量。在大多數(shù)結(jié)構(gòu)中，直接測量接觸壓力是相當困難的。因此，往往通過單腳分離力來間接測算接觸壓力。對于圓形針孔接觸對，通常是用有規(guī)定重量砝碼的標準插針來檢驗陰接觸件夾持砝碼的能力，一般其標準插針的直徑是陽接觸件直徑的下限?。?μm ?？偡蛛x力一般是單腳分離力上線之和的兩倍?？偡蛛x力超過50N 時，用人工插拔已經(jīng)相當困難了。當然，對一些測試設(shè)備或某些特殊要求的場合，可選用零插拔力航空插頭，自動脫落航空插頭等等。

　　5：機械壽命

　　航空插頭的機械壽命是指插拔壽命，通常規(guī)定為500 ～1000 次。在達到此規(guī)定的機械壽命時，航空插頭的接觸電阻，絕緣電阻和耐壓等指標不應(yīng)超過規(guī)定的值。嚴格的說，現(xiàn)在的機械壽命是一種模糊的概念。機械壽命應(yīng)該與時間有一定的關(guān)系，10 年用完500 次與1 年用完500 次，顯然其情況是不一樣的。只不過目前還沒有一種更經(jīng)濟，更科學(xué)的方法來衡量。

　　6：接觸對數(shù)目和針孔性

　　首選可根據(jù)電路的需要來選擇接觸對的數(shù)目，同時要考慮電連接器的體積和總分離力的大小。接觸對數(shù)目多，當然其體積就大，總分離力相對也大。在某些可靠性要求高、而體積又允許的情況下，可采用兩對接觸對并聯(lián)的方法來提高連接的可靠性。

　　航空插頭的插頭、插座中，插針（陽接觸件）和插孔（陰接觸件）一般都能互換裝配。實際使用時，可根據(jù)插頭和插座兩端的帶電情況來選擇。如插座需常帶電，可選擇裝插孔的插座，因為裝插孔的插座，其帶電接觸件埋在絕緣體中，人體不易觸摸到帶電接觸件，相對來說比較安全。

　　7：振動、沖擊、碰撞

　　主要考慮航空插頭在規(guī)定頻率和加速度條件下振動、沖擊、碰撞時的接觸對的電連續(xù)性。接觸對在此動態(tài)應(yīng)力情況下會發(fā)生瞬時斷路的現(xiàn)象。規(guī)定的瞬斷時間一般有1μs 、10μs 、100μs 、1ms 和10ms 。要注意的是如何判斷接觸對發(fā)生瞬斷故障?，F(xiàn)在一般認為，當閉合接觸對（觸點）兩端電壓降超過電源電動勢的50% 時，可判定閉合接觸對（觸點）發(fā)生故障。也就是說判斷是否發(fā)生瞬斷有兩個條件：持續(xù)時間和電壓降，兩者缺一不可。
　　8：連接方式

　　航空插頭一般由插頭和插座組成，其中插頭也稱自由端航空插頭，插座也稱固定航空插頭。通過插頭、插座和插合和分離來實現(xiàn)電路的連接和斷開，因此就產(chǎn)生了插頭和插座的各種連接方式。對圓形航空插頭來說，主要有螺紋式連接，卡口式連接和彈子式連接三種方式。其中螺紋式連接最常見，它具有加工工藝簡單、制造成本低、適用范圍廣等優(yōu)點，但連接速度較慢不適宜于需頻繁插拔和快速接連的場合?？谑竭B接由于其三條卡口槽的導(dǎo)程較長，因此連接的速度較快，但它制造較復(fù)雜，成本也就較高。彈子式連接是三種連接方式中連接速度最快的一種，它不需進行旋轉(zhuǎn)運動，只需進行直線運動就能實現(xiàn)連接、分離和鎖緊的功能。由于它屬于直推拉式連接方式，所以僅適用于總分離力不大的航空插頭。一般在小型航空插頭中較常見。

　　9：安裝方式和外形

　　航空插頭的安裝有前安裝和后安裝，安裝固定方式有鉚釘、螺釘、卡圈或航空插頭本身卡銷快速鎖定等。也有一種插頭和插座是均是自由端航空插頭，即所謂中繼航空插頭。

 　　航空插頭的外形千變?nèi)f化，用戶主要是從直形、彎形、電線或電纜的外徑及與外殼的固定要求、體積、重量、是否需連接金屬軟管等方面加以選擇，對在面板上使用的航空插頭還要從美觀、造型、顏色等方面加以選擇。

　　10：環(huán)境參數(shù)

 　　環(huán)境參數(shù)主要有環(huán)境溫度、濕度、溫度急變、大氣壓力和腐蝕環(huán)境等。電連接器在使用和保管、運輸過程中所處的環(huán)境對其性能有顯著的影響，所以必須根據(jù)實際的環(huán)境條件選用相應(yīng)的航空插頭。

 　　11：環(huán)境溫度

 　　航空插頭的金屬材料和絕緣材料決定著電連接器的工作環(huán)境溫度。高溫會破壞緣材料，引起絕緣電阻和耐壓性能降低；對金屬而言高溫可使接觸對失去彈性，加速氧化和發(fā)生鍍層變質(zhì)。通常的環(huán)境溫度為-55~100 ℃ 特殊場合下可能要求更高。

 　　12：潮濕

 　　相對濕度大于80% ，是引起電擊穿的要原因。潮濕環(huán)境引起水蒸氣在絕緣體表面的吸收和擴散，容易使絕緣電阻降低到MΩ 級以下，長期處在高濕環(huán)境下，會引起物理變形，分解、逸出生成物，產(chǎn)生呼吸效應(yīng)及電解、腐蝕和裂紋。特別是在設(shè)備外部的電連接器，常常要考慮潮濕、水滲和污染的環(huán)境條件，這種情況下應(yīng)選用密封航空插頭。對于水密、塵密型電連接器一般采用GB4208 的外殼防護等級來表示。

 　　13：溫度急變

 　　濕度急變試驗是模擬使用航空插頭設(shè)備在寒冷的環(huán)境轉(zhuǎn)入溫暖環(huán)境的實際使用情況，或者模擬空間飛行器、探測器環(huán)境溫度急劇變化的情況。溫度急變可能使絕緣材料裂紋或起層。

 　　14: 大氣壓力

 　　在空氣稀薄的高空，塑料放出氣體污染接觸對，并使電暈產(chǎn)生的趨勢增加，耐壓性能下降，使電路產(chǎn)生短路故障。在高空達到某一定值時，塑料性能變差。因此在高空使用非密封航空插頭時，必須降額使用。在低氣壓下推薦的電壓降額系數(shù)見表.

 　　15：腐蝕環(huán)境

 　　根據(jù)航空插頭的不同使用腐蝕環(huán)境，選用相應(yīng)金屬、塑料、鍍層結(jié)構(gòu)的航空插頭，像在鹽霧環(huán)境下使用的航空插頭，如果沒有防腐的金屬表面，會使性能迅速惡化。在含有相當濃度的SO2 環(huán)境中，不宜使用鍍銀接觸對的航空插頭。在潮熱地區(qū)，霉菌也是重要問題。

 　　16：端接方式

 　　端接方式是指航空插頭的接觸對與電線或電纜的連接方式。合理選擇端接方式和正確使用端接技術(shù)，也是使用和選擇航空插頭的一個重要方面。

 　　17：焊接

 　　焊接最常見的是錫焊。錫焊連接最重要的是焊錫料與被焊接表面之間應(yīng)形成金屬的連續(xù)性。因此對航空插頭來說，重要的是可焊性。航空插頭焊接端最常見的鍍層是錫合金、銀和金?；善浇佑|對常見的焊接端有焊片式、沖眼焊片式和缺口焊片式：針孔式接觸對常見焊接端有鉆孔圓弧缺口式。

 　　18：壓接

 　　壓接是為使金屬在規(guī)定的限度內(nèi)壓縮和位移并將導(dǎo)線連接到接觸對上的一種技術(shù)。好的壓接連接能產(chǎn)生金屬互熔流動，使導(dǎo)線和接觸對材料對稱變形。這種連接類似于冷焊連接，能得到較好的機械強度和電連續(xù)性，它能承受更惡劣的環(huán)境條件。目前普遍認為采用正確的壓接連接比錫焊好，特別是在大電流場合必須使用壓接。壓接時須采用專用壓接鉗或自動、半自動壓接機。應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線截面，正確選用接觸對的導(dǎo)線筒。要注意的是壓接連接是永久性連接，只能使用一次。

 　　19: 繞接

 　　繞接是將導(dǎo)線直接纏繞在帶棱角的接觸件繞接柱上。繞接時，導(dǎo)線在張力受到控制的情況下進行纏繞，壓入并固定在接觸件繞接柱的棱角處，以形成氣密性接觸。繞接導(dǎo)線有幾個要求：導(dǎo)線直徑的標稱值應(yīng)0.25mm~1.0mm 范圍內(nèi)；導(dǎo)線直徑不大于0.5mm 時，導(dǎo)體材料的延伸率不小于15% ；導(dǎo)線直徑大于0.5mm 時，導(dǎo)體材料的延伸率不小于20% 。繞接的工具包括繞槍和固定式繞接機。

 　　20：刺破接連

 　　刺破連接又稱絕緣位移連接，是由美國在60 年代發(fā)明的一種新穎端技術(shù)，具有可靠性高、成本低、使用方便等特點，目前已廣泛應(yīng)用于各種印制板用電連接器中。它適用于帶狀電纜的連接。連接時不需要剝?nèi)ル娎|的絕緣層，依靠航空插頭的“U” 字形接觸簧片的尖端刺入絕緣層中，使電纜的導(dǎo)體滑進接觸簧片的槽中并被夾持住，從而使電纜導(dǎo)體和航空插頭簧片之間形成緊密的電氣連接性。它僅需簡單的工具，但必須選用規(guī)定線規(guī)的電纜。

 　　21：螺釘連接

 　　螺釘連接是采用螺釘式接線端子的連接方式，要注意允許連接導(dǎo)線的最大和最小截面和不同規(guī)格螺釘允許的最大擰緊力矩。

　　航空插頭分類

　　一、伺服電機專用航空空插頭

　　二、針紡智控專用航空插頭

 　　三、俄羅斯軍用標準航空插頭

 　　四、美國軍用標準航空插頭

 　　五、國家標準航空插頭

 　　六、國家軍用標準航空插頭

 　　七、普通圓形航空插頭

 　　八、小圓形防水航空插頭

 　　九、氣密封玻璃燒結(jié)航空插頭

 　　十、自行研制特種航空插頭

 　　十一、通訊設(shè)施航空插頭

 　　十二、超小型精密航空插頭