用于电源、保护和可靠性的工业连接器

安全可靠的配电在工业、储能、可再生能源、运输和农业设备中至关重要。在众多好的连接器选择中进行选择可能具有挑战性。

配电系统的设计人员在选择工业连接器时，必须考虑电压、电流、工作温度以及基本冲击和振动需求等基本规格，还要考虑侵入防护 （IP） 等级、锁定机制、耐化学性和耐腐蚀性以及热插拔性等因素。

工业连接器的 IP 等级旨在确保在特定环境条件下可靠运行。它们由两个数字组成。第一个表示防止固体物体和灰尘进入连接器的保护级别，第二个表示防止液体进入内部的保护程度。任一位置的“0”表示没有保护。

标准 IP 等级中的最高等级为 IP69。IP69 级设备防尘，可承受高压液体和蒸汽清洁。再下一层是 IP68，它适用于防尘设备，可以承受浸入深达 1.5 米的水中长达 30 分钟。

具有 IP68 防护等级的连接器示例包括 Anderson Power Products 的 Samtec ACR-16 和 SBSX-75A 密封防水连接器。ACR-16 是一款额定电流为 11.6 A 的 10 位连接器，SBSX-75A 具有两个额定电流高达 135 A 的电源引脚和多达四个信号引脚。两种连接器也包括锁定机构，但锁定机构的样式不同（图 1）。

图 1：ACR-16（左）和 SBSX-75A（右）连接器具有 IP68 环境等级和锁定机制（不按比例缩放）。（图片：Sager）

锁定机构

锁定或锁定连接器旨在防止意外断开并提供安全可靠的连接。它们广泛用于汽车、储能、工业、医疗和其他应用。例如：

ACR-16 系列是卡口式连接器，在配接和扭曲时可锁定。它们可以通过 1/3 圈进行插拔。

SBSX-75A 系列使用闩锁，侧面有不锈钢弹簧闩锁，可牢固地卡入到位。

提供各种其他锁定/锁定机构，包括：

杠杆锁定是工业连接器上非常常见的机制。它可以防止连接器打开并增加连接的紧密度。Hirose 推拉式锁定使用插头中的内部闩锁，当两半压在一起时，这些闩锁会缩回，并插入插座内部的匹配凹槽中。断开连接需要挤压连接器主体，同时将连接器的两半拉开。

螺钉锁定使用螺纹联轴器来提高冲击和振动性能。螺钉锁定用于矩形连接器和圆形连接器。

耐化学性和耐腐蚀性

即使对于锁定和密封的连接器，暴露于运输、工业和移动应用中的碳氢化合物和溶剂也会降低标准外壳材料的降解。对于这些应用，连接器外壳可采用耐化学腐蚀材料。

聚碳酸酯 （PC） 对稀酸、中性盐溶液、油脂、油和洗涤剂具有良好的耐化学性。

聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT） 适用于预期会暴露于有机溶剂、汽油和油中的应用。

PC/PBT 共混物结合了两种聚合物的最佳性能，具有高耐化学性、高冲击性能和优异的耐候性。

Anderson Power Products 的 SB 连接器系列提供使用 PC/PBT 混合物的耐化学腐蚀外壳。这些连接器的额定电流高达 280 A，具有 -40 °C 至 105 °C 的扩展工作温度范围，环境等级为 IP64（图 2）。

图 2：该电源连接器的外壳由 PC/PBT 混合物制成，具有高耐化学性。（图片：Anderson Power Products）)

热插拔

模块化系统可以通过使用热插拔连接器来提高可靠性。在其他情况下，需要维修插头连接器（也称为冷插头连接器）来断开电路并确保高压区域工人的安全。

热插拔支持带电连接器的插入和拔出，以实现最大的系统可用性。有两种热插拔配置：

Premating 或 make-first/break-last 对触点进行排序，以便它们在主电源触点之前接合。预配接用于防止过电流、短路和接地故障。

后插接或后接/先断开，对用于信号或辅助电源位置的触点进行排序，以确保在电源触点完全接合之前不会启动通信或打开电源电路。

Anderson Power Products 的 Powerpole 连接器的额定电压为 600 V，电流高达 350 A，并具有预连接功能。平面擦拭接触系统具有较大的法向力和较大的导电面积，以最大限度地减少接触电阻。牺牲尖端在负载下插接或断裂时将损坏限制在非导电表面。插接时，无论是否在负载下，擦拭设计都会清洁插接表面。

冷插拔

高压应用 （1,500 V+） 通常更关注操作员的安全，而不是系统正常运行时间。在这些情况下，可以使用服务插头进行冷插拔，以手动断开电源并保护操作员免受高压的影响。

Hirose EM30MSD 服务插头包括额定电压为 1,500 V 和 200 A 的电源端子以及额定电压为 250 V 和 1 A 的信号线，当卡口锁定机构旋转断开时，这些信号线会中断以防止热插拔。接合时，锁定系统还提供抗冲击性，以最大限度地减少意外断开的可能性（图 3）。

图 3：当 EM30MSD 冷插拔连接器未插接时，电源线和信号线都会打开以保护操作员。图片来源：广濑)

多点触点设计降低了接触电阻。EM30MSD 服务插头的 PBT 外壳具有耐化学性，配接时具有 IP68 防护等级，适用于环保。

未插接时，插座部分具有 IPX2 手指保护功能，可降低对操作员的电击风险。IPX2 设计可防止直径大于 12.5 毫米且长度超过 80 毫米的固体物体（如手指）进入。

定制电缆配置器

选择连接器是一项重要的任务。使用这些连接器设计电缆组件也是如此。Molex 的 Custom Cable Configurator 简化了这一过程。

设计人员可以使用此在线工具快速设计定制电缆组件。设计完成后，该工具会提供概念图、3D 模型、样品和 Sager Electronics 的报价。特性和功能包括：

电源和信号连接器的选择

UL 级电线选项

支持双端和单端设计

捆绑附件和自定义标签的选项

高级功能包括引脚输出配置器以及自动生成的图纸和 3D 模型。

选择工业连接器并设计可提供功率、保护和可靠性的电缆组件是一个详细的过程。它涉及连接器 IP 等级、闩锁/锁定机制以及耐化学性和耐腐蚀性的考虑。