Yfirlit yfir háspennutengi
Háspennutengi, einnig þekkt sem háspennutengi, eru tegund bílatengis. Þau vísa almennt til tengja með rekstrarspennu yfir 60V og bera aðallega ábyrgð á að flytja stóra strauma.
Háspennutengi eru aðallega notuð í háspennu- og hástraumsrásum rafknúinna ökutækja. Þau vinna með vírum að því að flytja orku rafhlöðunnar í gegnum mismunandi rafrásir til ýmissa íhluta í kerfi ökutækisins, svo sem rafhlöðupakka, mótorstýringa og DCDC breyti. Háspennuíhlutir eins og breytir og hleðslutæki.
Sem stendur eru þrjú meginstaðlakerfi fyrir háspennutengi, þ.e. LV staðlað tengi, USCAR staðlað tengi og japanskt staðlað tengi. Meðal þessara þriggja tengja er LV nú með mesta dreifingu á innlendum markaði og fullkomnasta ferlisstaðla.
Skýringarmynd af samsetningarferli háspennutengis
Grunnuppbygging háspennutengis
Háspennutengi eru aðallega samsett úr fjórum grunnbyggingum, þ.e. tengiliðum, einangrurum, plastskeljum og fylgihlutum.
(1) Tengitæki: Kjarnahlutar sem ljúka rafmagnstengingum, þ.e. karl- og kvenkyns tengi, reyrtengi o.s.frv.;
(2) Einangrunarefni: styður tengiliðina og tryggir einangrun á milli tengiliðanna, þ.e. innri plasthjúpurinn;
(3) Plastskel: Skel tengisins tryggir að tengið sé í réttri stöðu og verndar allt tengið, þ.e. ytra plastskelina;
(4) Aukahlutir: þar með talið burðarvirkisaukahlutir og uppsetningaraukahlutir, þ.e. staðsetningarpinnar, leiðarpinnar, tengihringir, þéttihringir, snúningsstangir, læsingarvirki o.s.frv.
Sprengjumynd af háspennutengi
Flokkun háspennutengja
Hægt er að greina á milli háspennutengja á nokkra vegu. Hvort tengið hafi skjöldunarvirkni, fjöldi tengipinna o.s.frv. er hægt að nota til að skilgreina flokkun tengisins.
1.Hvort sem skjöldur er til staðar eða ekki
Háspennutengi eru skipt í óvarða tengi og varða tengi eftir því hvort þau hafa skjöldunarvirkni.
Óvarðaðir tengi eru tiltölulega einfalda í uppbyggingu, án verndar og tiltölulega ódýr. Þau eru notuð á stöðum þar sem ekki þarf að vernda, svo sem í raftækjum sem eru hulin málmhýsingum, svo sem í hleðslurásum, innra rými rafhlöðupakka og innra rými stjórntækja.
Dæmi um tengi án skjöldunarlags og án háspennulæsingarhönnunar
Skermd tengi hafa flókna uppbyggingu, kröfur um skjöldun og tiltölulega hátt verð. Þau henta vel á stöðum þar sem skjöldun er krafist, eins og þar sem ytra byrði raftækja er tengt við háspennuraflögn.
Tengi með skjöldu og HVIL hönnunardæmi
2. Fjöldi tengla
Háspennutengi eru flokkuð eftir fjölda tengiporta (PIN). Algengustu tengin sem notuð eru eru 1P tengi, 2P tengi og 3P tengi.
1P tengið er tiltölulega einfalt í uppbyggingu og lágt verð. Það uppfyllir kröfur um skjöldun og vatnsheldni háspennukerfa, en samsetningarferlið er nokkuð flókið og endurvinnslugetan er léleg. Almennt notað í rafhlöðupökkum og mótorum.
2P og 3P tengi eru flókin í uppbyggingu og kosta tiltölulega mikið. Þau uppfylla kröfur um skjöldun og vatnsheldni háspennukerfa og viðhaldsþol er gott. Almennt notuð fyrir jafnstraumsinntak og -úttak, svo sem á háspennurafhlöðum, stjórntengjum, jafnstraumsúttakstengjum hleðslutækja o.s.frv.
Dæmi um 1P/2P/3P háspennutengi
Almennar kröfur um háspennutengi
Háspennutengi ættu að uppfylla kröfur SAE J1742 og uppfylla eftirfarandi tæknilegar kröfur:
Tæknilegar kröfur tilgreindar í SAE J1742
Hönnunarþættir háspennutengja
Kröfur um háspennutengi í háspennukerfum eru meðal annars: háspennu- og straumafköst; þörfina á að geta náð hærra verndarstigi við ýmsar vinnuaðstæður (svo sem hátt hitastig, titring, árekstrar, rykþétt og vatnsheld o.s.frv.); vera auðveld í uppsetningu; hafa góða rafsegulvörn; kostnaðurinn ætti að vera eins lágur og mögulegt er og endingargóður.
Samkvæmt ofangreindum eiginleikum og kröfum sem háspennutengi ættu að hafa, þarf að taka eftirfarandi hönnunarþætti til greina við upphaf hönnunar háspennutengja og framkvæma markvissa hönnunar- og prófunarstaðfestingu.
Samanburðarlisti yfir hönnunarþætti, samsvarandi afköst og sannprófanir á háspennutengjum
Bilunargreining og samsvarandi mælingar á háspennutengjum
Til að bæta áreiðanleika tengihönnunar ætti fyrst að greina bilunaraðferð þeirra svo hægt sé að vinna að fyrirbyggjandi hönnunarvinnu.
Tengi hafa venjulega þrjár helstu bilunarmáta: léleg snerting, léleg einangrun og laus festing.
(1) Fyrir lélega snertingu er hægt að nota vísbendingar eins og stöðugt snertimótstöðu, kraftmikið snertimótstöðu, aðskilnaðarkraft fyrir eitt gat, tengipunkta og titringsmótstöðu íhluta til að meta;
(2) Ef einangrun er léleg er hægt að greina einangrunarviðnám einangrunarefnisins, niðurbrotshraða einangrunarefnisins með tímanum, stærðarvísa einangrunarefnisins, tengiliða og annarra hluta til að meta;
(3) Til að meta áreiðanleika fastrar og lausrar gerðar er hægt að prófa samsetningarþol, þolmót, haldkraft tengipinna, innsetningarkraft tengipinna, haldkraft við umhverfisálag og aðra vísbendinga um tengiklemmuna og tengið.
Eftir að hafa greint helstu bilunaraðferðir og bilunarform tengisins er hægt að grípa til eftirfarandi ráðstafana til að bæta áreiðanleika tengihönnunarinnar:
(1) Veldu viðeigandi tengi.
Við val á tengjum ætti ekki aðeins að taka mið af gerð og fjölda tengdra rafrása, heldur einnig að auðvelda samsetningu búnaðarins. Til dæmis eru hringlaga tengi minna fyrir áhrifum af loftslagi og vélrænum þáttum en rétthyrnd tengi, hafa minna vélrænt slit og eru áreiðanlega tengd við vírendana, þannig að velja ætti hringlaga tengi eins mikið og mögulegt er.
(2) Því fleiri tengiliði sem eru í tengi, því minni er áreiðanleiki kerfisins. Þess vegna, ef pláss og þyngd leyfa, reyndu að velja tengi með færri tengiliðum.
(3) Þegar tengi er valið skal taka tillit til rekstrarskilyrða búnaðarins.
Þetta er vegna þess að heildarálagsstraumur og hámarksrekstrarstraumur tengisins eru oft ákvarðaðir út frá leyfðum hita þegar hann er notaður við hæstu hitastig í umhverfinu. Til að lækka rekstrarhita tengisins ætti að taka tillit til varmadreifingarskilyrða tengisins. Til dæmis er hægt að nota tengiliði lengra frá miðju tengisins til að tengja aflgjafann, sem er auðveldara með varmadreifingu.
(4) Vatnsheldur og tæringarvarnandi.
Þegar tengið er notað í umhverfi með ætandi lofttegundum og vökvum, til að koma í veg fyrir tæringu, skal gæta þess að því að setja það upp lárétt frá hliðinni við uppsetningu. Þegar aðstæður krefjast lóðréttrar uppsetningar skal koma í veg fyrir að vökvi renni inn í tengið meðfram leiðslunum. Almennt skal nota vatnsheld tengi.
Lykilatriði í hönnun háspennutengis
Tengitækni fyrir snertingu skoðar aðallega snertiflatarmál og snertikraft, þar á meðal snertitengingu milli skautanna og víranna, og snertitengingu milli skautanna.
Áreiðanleiki tengiliða er mikilvægur þáttur í að ákvarða áreiðanleika kerfisins og er einnig mikilvægur hluti af allri háspennurafmagnssamstæðunni.Vegna erfiðs vinnuumhverfis sumra skautanna, víra og tengja eru tengingar milli skautanna og víranna, og tengingar milli skautanna og skautanna, viðkvæmar fyrir ýmsum bilunum, svo sem tæringu, öldrun og losun vegna titrings.
Þar sem bilun í rafmagnsleiðslum vegna skemmda, lausleika, falls af eða bilunar í tengiliðum veldur meira en 50% af bilunum í öllu rafkerfinu, ætti að huga að áreiðanleikahönnun tengiliðanna við áreiðanleikahönnun háspennurafkerfis ökutækisins.
1. Tenging milli tengis og vírs
Tenging milli skautanna og víranna vísar til tengingarinnar milli þeirra tveggja með krumpun eða ómsuðu. Eins og er eru krumpun og ómsuðun almennt notuð í háspennuvírabúnaði, og hefur hvert þeirra sína kosti og galla.
(1) Krympingarferli
Meginreglan á bak við krumpunina er að nota utanaðkomandi kraft til að kreista leiðarann líkamlega inn í krumpaða hluta tengipunktsins. Hæð, breidd, þversniðsstaða og togkraftur tengipunktsins eru kjarninn í gæðum tengipunktsins, sem ákvarða gæði krumpunnar.
Hins vegar ber að hafa í huga að örbygging allra fínunninna, fastra yfirborða er alltaf hrjúf og ójöfn. Eftir að tengiklemmur og vírar eru krumpaðir er það ekki snerting alls snertiflatarins, heldur snerting nokkurra punkta sem eru dreifðir um snertiflatarinn. Raunverulegt snertiflatarmál verður að vera minna en fræðilegt snertiflatarmál, sem er einnig ástæðan fyrir því að snertiviðnámið í krumpunarferlinu er hátt.
Vélræn pressun er mjög háð pressunarferlinu, svo sem þrýstingi, pressunarhæð o.s.frv. Framleiðslustýring þarf að fara fram með aðferðum eins og pressunarhæð og sniðgreiningu/málmfræðilegri greiningu. Þess vegna er pressunarsamkvæmni pressunarferlisins meðaltal og slit á verkfærum er mikil. Áhrifin eru mikil og áreiðanleikinn er meðaltal.
Vélræn krumpunaraðferð er þroskuð og hefur fjölbreytt úrval af hagnýtum notkunarmöguleikum. Þetta er hefðbundin aðferð. Næstum allir stórir birgjar eru með vírabúnað sem notar þessa aðferð.
Tengiprófílar fyrir tengiklemma og víra með því að nota krumpuferli
(2) Ómskoðunarsuðuferli
Ómskoðunarsuðu notar hátíðni titringsbylgjur sem berast á yfirborð tveggja hluta sem á að suða. Undir þrýstingi nudda yfirborð hlutanna tveggja saman og mynda samruna milli sameindalaganna.
Ómskoðunarsuðu notar ómskoðunarrafall til að breyta 50/60 Hz straumi í 15, 20, 30 eða 40 kHz raforku. Umbreyttu hátíðniraforkunni er síðan breytt í vélræna hreyfingu með sömu tíðni í gegnum transducerinn og síðan er vélræna hreyfingin send til suðuhaussins í gegnum sett af hornbúnaði sem getur breytt sveifluvíddinni. Suðuhausinn sendir titringsorkuna sem móttekin er til samskeytisins á vinnustykkinu sem á að suða. Á þessu svæði er titringsorkan breytt í varmaorku með núningi, sem bræðir málminn.
Hvað varðar afköst hefur ómsuðuferlið lítið snertimótstöðu og lágt yfirstraumshita í langan tíma; hvað varðar öryggi er það áreiðanlegt og ekki auðvelt að losna og detta af við langvarandi titring; það er hægt að nota það til suðu á milli mismunandi efna; það verður fyrir áhrifum af yfirborðsoxun eða húðun. Næst er hægt að meta suðugæði með því að fylgjast með viðeigandi bylgjuformum krumpunarferlisins.
Þó að kostnaður við búnað við ómsuðuferlið sé tiltölulega hár og málmhlutarnir sem á að suða megi ekki vera of þykkir (almennt ≤5 mm), þá er ómsuðu vélrænt ferli og enginn straumur rennur meðan á öllu suðuferlinu stendur, þannig að engin vandamál eru varðandi varmaleiðni og viðnám. Vandamál varðandi háspennusuðu eru framtíðarþróun í vírsuðu með háspennu.
Tengipunktar og leiðarar með ómsuðu og þversnið snertiflata þeirra
Óháð því hvort um er að ræða krumpun eða ómsuðu, þá verður togkrafturinn eftir að tengilinn er tengdur við vírinn að uppfylla staðlaðar kröfur. Eftir að vírinn er tengdur við tengið ætti togkrafturinn ekki að vera minni en lágmarks togkrafturinn.
Birtingartími: 6. des. 2023