瓦片式器件与接线端子连接可靠性研究_黄斌.pdf

内燃机与配件 瓦片式器件与接线端子连接可靠性研究黄斌，邱国荣（株洲中车时代电气股份有限公司，湖南 株洲 ）摘要：针对瓦片式器件与接线端子的不同连接方式，规定试验所需试验方法和要求，以验证瓦片示器件与端子连接的可靠性；通过模拟变流器产品的实际工况，从振动试验、接触电阻、保持力三方面设计试验分析验证瓦片式器件与 型及 型端子的连接可靠性，得到验证数据及结论，为验证器件与接线端子连接可靠性提供方法参考。关键词：瓦片式器件；接线端子；振动试验；接触电阻；保持力中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；作者简介：黄斌（），男，江西省萍乡市，汉族，工程师，硕士研究生，牵引变流器组装及布线工艺。引言轨道交通电气领域，器件与外部导线之间的连接常采用端子连接，端子实现了导线和器件连接的可拆卸性和可靠性，使其成为一种连接可靠，生产效率高、便于维护的电气连接技术。随着电气产品对电连接可靠性的要求愈发严格，器件与接线端子连接的可靠性也越发受到重视。变流器产品使用的低压控制器件较多，不同器件的夹紧件结构形式多样，适配接线端子类型各异，因此验证器件与接线端子的连接可靠性非常必要，关系电气产品的电连接质量。李青基于接线端子的质量评价模板，对接线端子进行试验，提出了端子质量评价体系。苏金州根据测试装置设计原理及技术指标，研制了一种断路器的接线端子弯曲及拉出试验的测试装置。刘建军等对继电器保护柜接线端子紧固力矩进行试验研究，得出相关紧固力矩值。目前关于接线端子质量评价、试验测试装置、紧固力矩等方面研究较多，但考虑产品实际振动工况的影响因素研究器件与接线端子连接的可靠性，还未多见相关的详细报告。本文基于常见的瓦片式器件与 型及 型端子的连接可靠性进行研究，设计相关试验，对其进行振动试验、接触电阻测试、保持力测试，得出验证数据及结论，对验证器件与接线端子的连接可靠性试验方法具有一定实际意义。变流器产品诸多器件采用瓦片式夹紧件的结构，由于该类器件采用不可拆卸螺钉式端子压接结构的垫片呈倒“”形（又称瓦垫），本文称为瓦片式器件，见图，当使用专用工具紧固接线点固定螺钉时，接线腔内倒“”形垫片受到螺钉紧固力作用向下紧固端子。瓦片式器件的夹紧件为不可拆卸螺钉穿入式（螺钉贯穿垫片）端子压接结构，由于垫片中间穿入紧固螺钉，主要是利用垫片两侧压紧接线端子，因此常采用型及型端子（见图、）连接导线，两种类型端子与瓦片式器件连接可靠性是否有优先级选择，目前尚未有试验数据证明。图瓦片形式夹紧件结构图 型端子DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.04.010 年第期图 型端子试验方法和步骤本试验目的是验证瓦片式器件与 型及 型端子连接可靠性，模拟变流器产品的实际运行工况，验证机械性能和电气性能的数据变化，得出相关结论。验证机械性能是指振动试验和保持力测试，参考 轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验和 低压开关设备和控制设备第部分：总则实施，验证电气性能是指接触电阻测试，依据 导线用铜压接端头进行。试验物料及工装准备 物料准备：选取某品牌的种瓦片式结构器件：断路器（样件）和接触器（样件），接线点位分别为和个，需使用断路器数量个，接触器数量个。两种样本器件适配线径最大为 毫米，线径范围穷举，选取 型和 型端子与样件适配。瓦片式器件与 型及 型端子的接线方式主要有两种：瓦垫下方安装个 型端子或个相同型号 型端子、瓦垫下方安装个 型端子或个相同型号 型端子，因此选用 线径采用同一接口安装两个端子、其它线径均一个接口安装个端子，每种接线方式按照样本量个 种，累计接线点位共 个，需制作导线 根（见表）。其中导线选用电线（）、高压导线（）、高压导线（）、高压导线（），其适配端子见表中的端子型号。表端子型号名称 （同一接口接入个）（同一接口接入个）与样件连接导线数 与样件连接导线数 线束制作：按不同线径制作导线并压接对应端子，其中压接型端子采用压接工具 压线钳，压接型端子分别采用压线钳 压接线径 端 子 和 压 线 钳 压 接 线 径 端子，每根导线长度为 ，导线单端压接，不允许合压。在每根导线两端套套管并打印标记线径大小，以便接线时进行区分。试验工装及线束布线：根据振动试验台接口、器件安装尺寸等设计试验工装，试验工装设计器件安装孔及扎线杆，将样本器件安装固定在工装上，再将导线端子与样件接线点位连接，器件接线紧固力矩按样本器件技术规格书执行；最后将样本器件及线束全部固定于工装上，模拟变流器产品实际布线场景，线束固定距离平均为 ，试验工装及布线见图。图 试验内容：器件布线完毕后，分别在振动试验前和振动试验后进行接触电阻测试，使用 电阻微欧计直接测量端子后侧裸露芯线与器件夹紧件之间的电阻，并记录实际测量电阻值。振动试验按 轨道交通、机车车辆设备冲击和振动试验 进行，产品类别为类级，参考图路谱，在三个正交平面的每个平面上的正向和反向各三次，每个方向振动小时进行振动试验，冲击次数共 次，将试验工装固定在振动测试工作台进行振动试验见图。图图 使用拉力机对振动试验后的样品器件及导线端子进行保持力测试，依据 低压开关设备和控制设备第部分：总则规定执行，对应保持力与线径关系按照表进行测试，按表规定的拉力值平稳的作用持续 ，拉力方向与导线端子插入器件方向相反，拉力不应突然增加，观察接线端子是否从样本器件夹紧件中脱落或导线从端子中脱出。内燃机与配件 表线径截面积（）保持力（）试验结果及分析 分别在振动试验前和振动试验后测量样本器件和样本器件不同接线端子上的接触电阻，每种端子测量三个点位并计算电阻平均值，测量数据见图。图分析：对比振动前和振动后接线端子与器件夹紧件之间的接触电阻可知，各点位的接触电阻值变化不大，变化都在 毫欧以下，在电阻测量的误差范围内，未出现夹紧件与端子接触不良的点位，间接证明接线端子与夹紧件之间接触可靠。振动试验结果：本次试验在三个正交平面的每个平面上的正向和反向各三次，每个方向振动 小时，振动后对各接线点位进行检查，检查接线端子是否从样本器件夹紧件中脱落或导线在端子中脱出，检查共计 个接线端子，未发现接线端子从夹紧件中脱出或导线从端子中松脱的现象。振动试验后，分别对各器件接线点位进行保持力测试，在拉力机上进行保持力测试，拉力值平稳的作用持续 ，对 个接线端子全部进行测试，得出保持力测试结果见表，测试结果通过表示接线端子未从夹紧件中脱出或导线未从端子中松脱。分析：振动试验后，所有接线端子在振动工况下未从样本器件的夹紧件中脱落。为进一步证明接线端子与样本器件的连接可靠性，验证在振动试验后接线端子是否还能通过保持力测试，因此再对所有接线端子开展了保持力测试。从 的保持力测试结果表明所有接线点位的保持力测试都通过，在持续拉力作用下，型和型接线端子均未从样本器件夹紧件中脱出，证明试验中的接线方式在变流器产品的实际接线要求中都是可行的，同时也随机抽取了部分接线端子进行了拉脱力测试，分别出现导线拉断以及器件接口变形损坏的情况，但未见接线端子从器件夹紧件中脱出，充分证明试验中的接线端子与样本器件的连接是可靠的。表端子型号名称 （同一接口接入个）（同一接口接入个）与样件连接保持力测试结果通过通过通过通过通过通过通过通过与样件连接保持力测试结果通过通过通过通过通过通过通过通过结束语本文针对瓦片式器件与 型及 型端子的连接可靠性进行试验，可得出以下结论：接线端子在器件适配线径范围内且瓦片式器件按技术规格书推荐力矩紧固接线端子时，其接线方式采用单个 型端子、单个 型端子、两个相同型号的 型端子、两个相同型号的 型端子的种接线形式均通过了保持力、振动试验及接触电阻测试要求，证明了瓦片式器件与 型端子和 型端子的连接可靠，试验结果与我司变流器产品的多年运行质量结果相符。本文通过设计试验对瓦片式器件与接线端子的连接的进行测试，得出验证数据及结论，也为验证器件与接线端子连接可靠性的试验方法提供一定的参考价值。参考文献：李青 基于接线端子试验的质量评价模板 集成电路应用，年 期，苏金州接线端子弯曲及拉出试验装置的设计及不确定度评定 电器与能效管理技术，年 期，刘建军 继电保护柜接线端子安装紧固扭矩试验研究江苏电机工程，年 期，轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验，中国标准出版社 低压开关设备和控制设备 第部分：总则，中国标准出版社 导线用铜压接端头，中国标准出版社 轨道交通 机车车辆布线规则，中国标准出版社