15 июля 2013
Электрические соединители с гиперболоидными гнездами

Гиперболоидное гнездо – контактная технология, разработанная для обеспечения высокой надежности контакта электрического соединителя.

Компания Hypertronics производит соединители с использованием технологии гиперболоидного электрического контакта Hypertac. На базе стандарта PC104+ и гиперболоидного контакта Hypertac, производства Hypertronics наше предприятие выпускает соединители СНП388.

   

Конструкция гиперболоидных контактов,  применяемых в разъемах повышенной надежности, удовлетворяет жёстким требованиям космических и авиационных систем, транспортной, промышленной и медицинской техники. Технология организации электрического контакта получила такое название, поскольку, если смотреть на гнездо, проволоки кажутся изогнутыми по гиперболе. Получившаяся поверхность представляет собой однополостный гиперболоид вращения, таким образом, диаметр в средней части меньше чем диаметр по краям. Когда контактный штырь входит в гнездо, проволоки растягиваются и вся конструкция принимает цилиндрическую форму. Особенности контактной системы и преимущества, которые обеспечивает технология гиперболоидных гнезд электрическим соединителям, представлены в таблице.

Особенности контактной системы

Преимущества

Низкое усилие сочленения расчленения

  • Снижение полного веса системы за счёт использования соединителей с большим количеством контактов
  • Снижение нагрузки на печатную плату при сочленении (соединители для печатных плат)
  • Увеличение срока эксплуатации

Значительное количество циклов сочленения расчленения

  • Низкая стоимость владения
  • Снижение объёма обслуживания и регламентных работ или их полное исключение для контактных систем
  • Увеличение интервалов между техническими обслуживаниями

Низкое контактное сопротивление

  • Снижение падения напряжения на соединителе
  • Снижение тепловыделения системы.

Больший ток на одиночный контакт

  • Миниатюризация конструкции
  • Увеличение передаваемой электрической мощности на единицу поперечного сечения соединителя

Устойчивость к ударам и вибрации

  • Использование соединителей для работы в жёстких условиях
  • Создание высоконадёжных систем, не требующих обслуживания и контроля при эксплуатации

 

Конструкция технологии гиперболоидного контакта в электрических соединителях, включающая в себя гнездо, изготовленное в виде корзины из упругих проволок и цилиндрический штырь, обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с классическими соединителями.

 
  • В обычном контакте, в условиях повышенных вибраций происходит кратковременное размыкание контакта (дребезг) и, как следствие, подгорание контактов, что приводит к увеличению переходного сопротивления, и может перевести к отказу соединителя. В гиперболоидном гнезде благодаря тому, что штырь подвешен в корзине из проволочек,  а также осесимметричной конструкции  размыкания контакта, а следовательно и подгорания не происходит даже в условиях сильных вибраций.
  • Поверхность контакта имеет большую площадь в сравнении с классическим гнездом, таким образом, переходное сопротивление меньше и не меняется с течением времени.
  • Большая поверхность контакта позволяет проводить больший ток на контакт.
  • Усилие сочленения расчленения меньше чем в классической контактной системе, что актуально для многоконтактных соединителей.
  • Благодаря конструктивным особенностям переходное сопротивление контакта не меняется в зависимости от температуры и срока наработки соединителя. 

С ростом диапазона воздействий внешних факторов на элементы инженерных конструкций, а также их усложнения, ужесточаются требования к качеству передачи силовых и управляющих электрических сигналов, в т.ч. посредством электрических соединителей.

Износостойкость. Это свойство соединителей характеризует способность конструкции сохранять требуемые качества во время эксплуатации и с ростом числа циклов сочленений-расчленений. Гиперболоидные контакты в разъемах обеспечивают ровное, лёгкое скольжение сопрягающихся частей контактной пары. Всё это гарантирует низкий износ контактных поверхностей. Кроме того, с течением времени электрическое сопротивление контактной пары даже несколько уменьшается. Это позволяет использовать разъёмы с гиперболоидными контактами в устройствах с большим сроком службы и необходимостью большого числа циклов сочленения-расчленения. Ровное и упругое скольжение контактных поверхностей дополнительно очищает контакты при каждом цикле сочленения-расчленения.

Помехоустойчивость характеризует способность соединителя осуществлять коммутацию электрических цепей без возникновения побочных электромагнитных полей, искажающих основной сигнал. Проведённые испытания и результаты практического использования показывают, что гиперболоидные контакты способны выдерживать очень высокие уровни ударов и вибраций с гарантированной стабильностью соединения; это является одной из причин их широкого распространения в промышленных приборах и аэрокосмической отрасли. Удары и вибрация могут приводить к кратковременным потерям контакта, критичным при использовании высоких скоростей достоверной передачи данных.

Нестабильность контактного сопротивления недостаточно надёжных разъёмов в приборах может приводить к считыванию ошибочных результатов измерений или, в случае использования сложного медицинского оборудования, создать опасность для жизни больного. Благодаря гиперболоидной конструкции разъёма, в особенности из-за 360-градусного охвата окружности штыря упругими проволоками гнезда, устойчивость к высоким уровням ударов и вибрации может быть гарантирована даже при частоте колебаний порядка 2 МГц. Это позволяет использовать данный тип соединителей при работе с сигналами чувствительных датчиков и преобразователей, где должны быть сведены к минимуму потери энергии, электромагнитные помехи и тепловыделение на разъёмах.

Надёжность. Данная конструкция контактов была испытана на 100 000 циклов сочленения-расчленения, показав минимальный износ и отсутствие потери функциональности при сохранении основных электрических показателей в оговоренном диапазоне. В соответствии с требованиями Государственного стандарта РФ ГОСТ 23784 – 98 «Соединители низкочастотные на напряжение до 1500 В и комбинированные. Общие технические условия», число циклов сочленения-расчленения для соединителей конкретного типа выбирается из ряда, максимальное значение которого составляет 1000 циклов. Таким образом, технология гиперболоидного контакта в соединителях позволяет увеличить число циклов сочленения-расчленения разъемов в 100 раз. Кроме того, как было показано выше, сопротивление гиперболоидной технологии контактов в разъёмах остаётся практически постоянным при длительной эксплуатации.

Начальная стоимость разъёмов, изготовленных по гиперболоидной технологии, выше стоимости разъёмов, имеющих «классическую» конструкцию. Однако интегральная оценка стоимости эксплуатации всего оборудования, оснащённого электрическими соединителями с гиперболоидными контактами, оказывается значительно ниже с учётом высокой надёжности работы этого оборудования и низкой вероятности появления сбоев и электрических помех. В медицинской технике, например, поломка разъёма повлияет не только на стоимость ремонта оборудования, но и на здоровье пациента.

Типовые проблемы, связанные с использованием разъёмов, обусловлены трудностями подключения и отключения, неустойчивым контактом из-за ударов и вибраций под воздействием факторов внешней среды, отказами или неустойчивым соединением в агрессивных средах, а также выходом из строя из-за неаккуратного обращения. Проведённый выше анализ позволяет сделать вывод, что электрические соединители, выполненные по гиперболоидной технологии, свободны от большинства вышеперечисленных проблем. Другими преимуществами гиперболоидных соединителей являются низкие усилия сочленения-расчленения и лёгкость модификации конструкции. Данный тип контактов обладает пониженными усилиями сопряжения, что позволяет монтировать контакты с большей плотностью, нежели контакты обычного типа, предоставляя свободу манёвра для конструкторов и компоновщиков агрегатов.

На современном этапе развития технологии гиперболоидных контактов электрических соединителей данный тип соединителей превосходит по надёжности, продолжительности эксплуатации, износостойкости, устойчивости к внешним воздействующим факторам и удобству применения все существующие схемы коммутации электрических цепей. Конструктивные и технологические особенности гиперболоидных контактов позволяют строить на их основе широкую гамму различных типов электрических соединителей для самых разнообразных применений, что позволяет разработчикам создавать аппаратуру, способную работать в более широком диапазоне воздействия факторов окружающей среды без принятия дополнительных мер для повышения надёжности.

Получить более подробную информацию, заказать и купить соединители с использованием гиперболоидного электрического контакта Hypertac, производства Hypertronics или отечественные соединители СНП388, выпускаемые нашим предприятием, Вы можете позвонив нам по телефонам, указанным в контактах или любым другим удобным Вам способом.

 


Вопрос по статье «Электросоединители с гиперболоидными гнездами»