Valitse oikea liitin korkeaa virtaluokitusta varten ja varmista laadukas teho äärimmäisissä ympäristöolosuhteissa

Koska syöttöjännitteet laskevat ja kuormitusvirrat kasvavat samassa suhteessa, resistiivinen tehohäviö ja jännitehäviöt on minimoitava hyötysuhteen ja lämmönhallinnan vuoksi. Sähköajoneuvojen (EV), ilmailu- ja avaruusalan sekä teollisuuselektroniikan tehosovellukset myös altistavat piirit iskuille, tärinälle ja äärilämpötiloille.

Suunnittelijoiden täytyy tuntea nämä vaatimukset voidakseen valita mekaanisesti kestävät, sähköisen eheyden säilyttävät ja laajoille lämpötila-alueille sopivat virtaliittimet ja voidakseen käyttää niitä oikein.

Tässä artikkelissa käsitellään virtaliittimien valintaa ja käyttöä kaikkein vaativimmissa ympäristöissä ja sovelluksissa. Siinä esitellään sen jälkeen esimerkkejä Harwinin virtaliittimistä ja näytetään, miten niiden avulla voidaan saavuttaa erinomainen teholaatu pienillä häviöillä ja taata samalla mekaaninen luotettavuus.

Suuritehoisia kytkentöjä koskevia näkökohtia

Korkean virran ja korkean jännitteen kytkeminen piirilevyyn vaatii suurta huolellisuutta. Heikot liitännät voivat johtaa tehohäviöihin ja odottamattomiin läpilyönteihin. Jos kytkentä altistuu lisäksi äärilämpötiloille, iskuille tai tärinälle, ongelmat voivat moninkertaistua. Virtaluokituksiltaan riittämättömät liittimet saattavat pakottaa suunnittelijat käyttämään useita koskettimia vaadittujen virtatasojen saavuttamiseksi. Tämä johtaa suurempiin liittimiin, joissa on enemmän koskettimia. Tämä myös vaatii enemmän tilaa piirilevyltä. Useat virtapolut lisäävät myös virheellisen kytkennän mahdollisuuksia, mikä voi johtaa liian korkeaan virtaan yksittäisessä koskettimessa. Ratkaisu näihin ongelmiin on käyttää virtaliittimiä, joissa on oikea yhden koskettimen virtaluokitus.

Tarkastellaanpa Harwinin Kona-sarjan liittimiä (kuva 1). Näiden liittimien luokitus on 60 ampeeria (A) kosketinta kohti ja enintään 3000 VAC maksimissaan 1 minuutin ajan sekä hetkellinen jännite 1500 VAC tai 1500 VDC. Niitä voidaan käyttää myös ympäristöissä, joissa esiintyy äärilämpötiloja, iskuja ja tärinää.

Kuva 1: Kona-sarjan virtaliittimien virtaluokitus on jopa 60 A kosketinta kohden ja jänniteluokitus 1500 VAC. Sarjasta löytyy versioita piirilevyliitin-, paneeli- ja kaapeliasennukseen. (Kuvan lähde: Harwin Inc.)

Kona-liittimiä on saatavana yksirivisinä koteloina kahdella, kolmella tai neljällä koskettimella. Konfiguraatioihin kuuluvat piirilevyliitin, paneeliasennus sekä uros- ja naaraskaapeliasennus erilaisilla lukitusjärjestelyillä. Niitä voidaan käyttää sekä kaapelin ja piirilevyn väliseen että kaapelien välisiin liitäntöihin.

Näissä liittimissä käytetään koskettimia, jotka ovat 8,5 millimetrin (mm) (0,335 tuumaa (in)) etäisyydellä toisistaan. Tämä etäisyys sekä yksitellen upotetut koskettimet, jotka on kaikki suojattu väärinasennuksen estolla, takaavat liittimen korkean jännite- ja virtaluokituksen. Rakenne tarjoaa myös suojausta huonon liitännän ja satunnaisten fyysisten iskujen aiheuttamilta tahattomilta vaurioilta.

Tämän liitinsarjan korkean virtaluokituksen ja luotettavuuden salaisuus on kuusisorminen uroskosketin (kuva 2).

Kuva 2: Kuusisorminen uroskosketin tarjoaa positiivisen normaalisuuntaisen jousivoiman naaraskoskettimen sisäseinämiä vasten, mikä takaa hyvän liitoksen myös liittimen altistuessa iskuille ja tärinälle. (Kuvan lähde: Harwin Inc., muokattu)

Kona-sarjan koskettimet on valmistettu berylliumkuparista, mikä mahdollistaa maksimikäyttölämpötila-alueen −65 ... 150 °C. Ne on päällystetty kestävällä kultapinnoitteella, joka suojaa koskettimia pitkäaikaiselta altistumiselta ankarille ympäristöolosuhteille. Koskettimet on luokiteltu 250 kytkentäkerralle, ja yhteenkytketyn parin kosketinresistanssi on enintään 2 milliohmia (mΩ). Jännitehäviö kosketinparin ylitse on suurimmalla virtaluokituksella (60 A) vain 0,12 volttia.

Piirilevyliittimet piirilevyasennukseen

Harwin Kona KA1-MV10405M1 on esimerkki piirilevyasennukseen tarkoitetusta neljän koskettimen vertikaalisesta piirilevyliittimestä (kuva 3).

Kuva 3: Kona KA1-MV10405M1 -piirilevyliittimessä on neljä kosketinta. Kuvassa näkyy selvästi tunnistusmerkki koskettimelle 1 sekä kiinnityspultit. (Kuvan lähde: Harwin Inc.)

Piirilevyliittimen runko on valmistettu lasitäytteisestä, korkeita lämpötiloja kestävästä kestomuovista. Se sisältää neljä upotettua, kuusisormista uroskosketinta, joissa on 4,5 mm (0,185 tuumaa) pitkä juotettava jalka piirilevyä varten. Selkeästi näkyvä kohokuvioitu merkki helpottaa piirilevyliittimen suuntausta ja koskettimen 1 tunnistusta. Sisäkierteellä varustetut ruuvilukot ja piirilevyasennukseen tarkoitetut pultit mahdollistavat jakkiliittimen lukituksen sekä mekaanisen asennuksen piirilevyyn uritetulla piirilevyasennusmutterilla KA1-4240000. Piirilevyliittimiä on saatavana myös suorakulmaisilla ja horisontaaleilla asennuskoskettimilla sekä erilaisilla lukitusmekanismeilla. Yhdistä ennen lukitusta (make-before-lock) -menetelmällä estetään vaurioitumisen mahdollisuus lukitusprosessin aikana.

Kaapeli- ja paneeliasennukseen tarkoitetut naarasliittimet

Kona KA1-2010498F1 (kuva 4, vasemmalla) on neljä kosketinta sisältävä kaapeliin asennettava naarasliitinkotelo, jossa käytetään erillisiä koskettimia, kuten Harwin Kona KA1-0400005 (kuva 4, oikealla). Tämä kotelo voidaan kytkeä yhteen edellä mainitun neljän kosketinta sisältävän piirilevyliitinkotelon KA1-MV10405M1 kanssa.

Kuva 4: Kuvassa on neljä kosketinta sisältävä naarasliitinkotelo KA1-2010498F1 (vasemmalla) ja sen pidennetty suojaus sekä kotelon kanssa käytettävä juotettava naaraskosketin (oikealla). (Kuvan lähde: Harwin Inc.)

Kaapeliin asennettava naarasliitinkotelo sisältää väärinasennuksen estolla varustetun pidennetyn suojauksen, joka estää tahattoman kosketuksen naarasliittimen koskettimiin ja tarjoaa kosketinparille sähköisen erotuksen. Kona KA1-0400005 -liittimen naaraskosketin liitetään juottamalla kaapeliin. Koskettimet on suunniteltu #8 AWG -koon laitejohdolle. On suositeltavaa käyttää silikonikumieristettä, jonka halkaisija on enintään 7,5 mm (0,295 tuumaa).

Standardimalliset uros- ja naarasliittimet käyttävät kelluvia pyällettyjä ruuveja, joissa on myös kuusiokolo momenttiruuvimeisseliä varten. Käänteisesti kiinnitettävissä komponenteissa lukitussuunta on käänteinen ja niissä käytetään 5,2 mm:n pituisia paneeliasennuspultteja etupaneelin kiinnittämiseksi koteloon. Lukitusosa on korroosionkestävää ruostumatonta terästä.

Pistokkeet kaapeli- ja paneeliasennukseen

Kona KA1-3010498M5 (kuva 5, vasemmalla) on KA1-2010498F1-kotelon urosmallinen kaapeliasennusversio, ja se käyttää KA1-1410005-uroskosketinta (kuva 5, oikealla).

Kuva 5: Kuvassa on neljä kosketinta sisältävä KA1-3010498M5-uroskotelo (vasemmalla) ja kotelon kanssa käytettävä juotettava versio kuusisormisesta uroskoskettimesta (oikealla). (Kuvan lähde: Harwin Inc.)

Urosliitin- tai pistokekotelo käyttää kuusisormisen uroskoskettimen juotosversiota, ja se on suunniteltu samalle #8 AWG -johdolle kuin naarasversio. Tässä liitinmallissa lukitukseen käytetään käänteisesti kiinnitettäviä pyällettyjä ruuveja. Se voidaan kytkeä naarasliittimeen, jossa on käänteisesti kiinnitettävä osa paneeliasennusta varten. Saatavana on myös peruslukitusta käyttäviä osia.

Pienikokoinen ja kevyt

Liittimien fyysinen koko on pieni suhteessa niiden 60 A:n ja 3000 voltin luokituksiin (kuva 6).

Kuva 6: Kona-naaraskoteloiden mittapiirros osoittaa niiden pienen koon. (Kuvan lähde: Harwin Inc.)

Neljä kosketinta sisältävän liittimen pituus (A) on 50 mm (1,97 tuumaa), leveys 12,5 mm (0,49 tuumaa) ja korkeus 18 mm (0,71 tuumaa). Naaraskaapelikoteloon yhdistetyn uroskotelon korkeus piirilevystä on 21,7 mm (0,85 tuumaa). Yhteenkytketty pari painaa noin 25 grammaa (g) (0,88 unssia (oz)).

Testausstandardit

Kaikki Kona-liitinmallit on testattu EIA-364-standardin niitä vastaavien osien mukaisesti. Sähköiset testit kattavat kosketinresistanssin, tehon, kestojännitteen ja eristysresistanssin. Mekaanisiin testeihin sisältyvät iskut ja tärinä, kytkemis- ja irrotusvoimat, terminen shokki, kosteus ja suolaroiskeet. Tärinäspesifikaatio on 20 g (huippuarvo) 12 tunnin ajan ilman kosketinvikaa. Iskuspesifikaatio on vastaavasti 100 g 6 millisekunnin (ms) ajan ilman kosketinvikaa.

Kona-liittimet soveltuvat iskun- ja tärinänkestävyyden ansiosta sähköajoneuvojen virtaliitäntöihin. Lisäksi ne täyttävät NASA:n ja ESA:n kaasujen vapautumista koskevat vaatimukset, joten ne sopivat ihanteellisesti avaruus-, ilmailu- ja UAV (miehittämätön ilma-alus) -sovelluksiin.

Suojaus häiriöitä vastaan

Kona-liittimet tarjoavat valikoiman kevyitä alumiinikuoria sekä kaapeli- että piirilevyliittimille sellaisia sovelluksia varten, joissa vaaditaan sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) ja radiotaajuushäiriöitä (RFI) koskevia rajoituksia (kuva 7).

Kuva 7: EMI/RFI-suojausta varten on saatavana nippusiteellä kiinnitettävä alumiinikuori joustavalla punoksella. (Kuvan lähde: Harwin Inc.)

Kuoret on suunniteltu siten, että niihin sopii hankausta kestävä joustava metallipunos. Ne toimitetaan nippusiteiden kanssa, joilla punos kiinnitetään kuoreen. Kuoren ja punoksen yhdistelmä tarjoaa tehokkaan EMI/RFI-suojauksen. Lisäksi kuoret parantavat kaapelien vedonpoistoa.

Kokoonpanotyökalut

Kona-liittimet vaativat vain vähän työkaluja. Koska kaapelin koskettimet on juotettu, ne voidaan asentaa paikoilleen työntämällä tarvitsematta käyttää työkaluja. Koskettimen irrottamiseen ja vaihtamiseen on saatavilla irrotustyökalu. Lisäksi ruuvimeisseliä voidaan käyttää kiinnityspulttien uramutterien kiristämiseen tai löysäämiseen.

Yhteenveto

Erittäin luotettava Kona-liitinperhe 8,5 mm:n jaolla varmistaa laadukkaan tehon kaikkein vaativimmissakin ympäristöissä. Nämä liittimet tarjoavat nopean ja helpon liitäntätavan, joka ei vaadi ylimääräisiä työkaluja. Ne soveltuvat erinomaisesti avioniikkaan, miehittämättömiin ilma-aluksiin, satelliitteihin, sähköajoneuvoihin ja muihin sovelluksiin, joissa suuritehoisia järjestelmiä käytetään äärimmäisissä ympäristöolosuhteissa.