溫升，大電流連接器，線纜
關(guān)注創(chuàng)建者：楊曉木 創(chuàng)建時間：2020-08-24
溫升，大電流連接器，線纜的實例教程
應(yīng)用在新能源領(lǐng)域的高壓電氣連接系統(tǒng)，由線纜、連接器、銅/鋁排組成。其中，搭接部分的連接器，是產(chǎn)品載流能力的瓶頸點，其本身的載流能力決定整個系統(tǒng)的載流能力。
目前行業(yè)應(yīng)用的高壓大電流連接器，涵蓋40A~500A的載流要求。如何在設(shè)計之初就能準(zhǔn)確評估產(chǎn)品的載流能力（即評估其溫升能力），是連接器行業(yè)亟需解決的技術(shù)難題。本文針對載流能力設(shè)置為200A的載高壓連接器進行詳細(xì)的電流溫升仿真，計算此連接器在各種電流載荷下的溫升數(shù)據(jù)，與實驗溫升結(jié)果一一對應(yīng)，可知此評估方式可靠、準(zhǔn)確。
采用CAE仿真工具，可以得出較精確的溫升分析結(jié)果。
下面的例子是電動乘用車中應(yīng)用的載流能力最高等級-200A高壓大電流連接器，對其進行載流能力仿真，并與測試結(jié)果進行了詳細(xì)對比。
溫升仿真的CAE模型
核心端子處的電流密度分布圖
核心端子處的溫度分布云圖
展開 此案例是早年間做的一個電子連接器的溫升仿真。
假定電子連接器是由不同材料組成的一個整體。具體傳熱流程見下流程圖。最后得出的金屬外殼的溫度上升度即電子連接器的溫升。
30PIN電子連接器溫升案例：
有三種載荷情況：
載荷1：4-pin上施加3A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
載荷2：4-pin上施加2.5A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
載荷3：4-pin上施加2A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
算出的結(jié)果如下：
與試驗結(jié)果對比表如下：
誤差分析：
載荷1=(27.103-26.683)/27.103=1.55%
載荷2=(24.959-24.233)/24.233=3%
載荷3=(23.973-19.179)/23.973=20%
總結(jié)：低電流的電子連接器溫升仿真很容易實現(xiàn)，但是需要注意的是因為低電流的電子連接器發(fā)熱較低，其在測試過程中的自然對流系數(shù)會比大電流連接器要小一些。
展開 電子器件在工作時，通過的電流在接觸點處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度上升，此即為電子連接器的溫升。一般的消費電子連接器的大電流的連接器必須考慮溫度上升效應(yīng)，通常要求在30攝氏度以下；對于應(yīng)用于新能源行業(yè)的大電流連接器或銅排，通常要求溫升在55攝氏度以下。
溫升是由于電流產(chǎn)生的熱，導(dǎo)致的整體產(chǎn)品溫度上升。此類仿真涉及到電、熱兩個物理場。需要采用電熱耦合分析模塊。
以下收費內(nèi)容包括：銅排&連接器的溫升仿真案例教程（150A），以及電子連接器溫升仿真的文章。
展開 ，需要連接器本身具備非常好的散熱能力，而對于連接器而言，和防護及屏蔽一樣，需要考慮的還是三個點，其本身的溫度源也來自這三個區(qū)域：板端連接區(qū)域、插合端、線端壓接區(qū)域；這三個區(qū)域如果處理不好，容易造成溫度過高，致使材料發(fā)生變形等；因為傳導(dǎo)的電流較大，溫度較高是一定的，我們要求連接器的溫升＜50K是沒錯的，但是實際上長期的大電流的致使的局部溫度較高，如果塑料級材料還會在以端子為中軸線上形成溫度較高的內(nèi)腔區(qū)域，因為塑料材導(dǎo)熱系數(shù)較小，和金屬相比，約為金屬的1/500~1/600，所以這會導(dǎo)致連接器的內(nèi)腔長期溫度較高，會產(chǎn)生一些列的問題風(fēng)險；從這點來說，同等的電纜規(guī)格下，暫不考慮三點接觸的影響，金屬要比塑料的具備更為卓越的散熱能力；
較強的耐環(huán)境性能
對于較為復(fù)雜的工況環(huán)境，我們需要高壓連接器具備非常優(yōu)秀的耐環(huán)境性能，我們發(fā)現(xiàn)很多的高壓線束及連接器是直接懸掛地盤，離地面較近，這就會讓連接器經(jīng)常出現(xiàn)在較為復(fù)雜的環(huán)境下，耐高溫、低溫、老化、鹽霧、油污、防護、沖擊等這些要求連接器都需要做的非常出色，塑料因為材料本身的物理特性原因，如果長期出現(xiàn)在潮濕悶熱環(huán)境下，其物理特性較高的吸水率會導(dǎo)致材料本身的絕緣性能下降，引發(fā)報警故障；同樣對于極寒、高溫長期工況下，塑料也會出現(xiàn)脆裂、變形導(dǎo)致防護失效等故障；很多時候連接器出現(xiàn)問題是在一些非常極端的條件下的，而這些條件很難通過試驗室的靜態(tài)測試分析得出，因為工況環(huán)境相對比較復(fù)雜，很難構(gòu)建圍觀的數(shù)學(xué)模型用于測試；當(dāng)然我們同樣需要考慮金屬連接器的耐鹽霧性能差的特點。
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對于金屬連接器，我們經(jīng)常會看見在一些通訊、醫(yī)療等高頻電子行業(yè)看見用于信號傳遞；當(dāng)然工業(yè)上、軌道交通等行業(yè)也用了大量的金屬連接器；我最早的接觸也是源于工業(yè)的金屬連接器,金屬連接器按照形狀可以分為 圓形、矩形；按照頻率可以分為高頻和低頻；
當(dāng)然本文主要看電動汽車行業(yè)上金屬大電流連接器的應(yīng)用，目前國內(nèi)在主流的市場（乘用車市場）選擇更多的傾向于塑料的連接器，因其產(chǎn)品重量輕，
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應(yīng)用在新能源領(lǐng)域的高壓電氣連接系統(tǒng)，由線纜、連接器、銅/鋁排組成。其中，搭接部分的連接器，是產(chǎn)品載流能力的瓶頸點，其本身的載流能力決定整個系統(tǒng)的載流能力。
目前行業(yè)應(yīng)用的高壓大電流連接器，涵蓋40A~500A的載流要求。如何在設(shè)計之初就能準(zhǔn)確評估產(chǎn)品的載流能力（即評估其溫升能力），是連接器行業(yè)亟需解決的技術(shù)難題
電子器件在工作時，通過的電流在接觸點處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度上升，此即為電子連接器的溫升。一般的消費電子連接器的大電流的連接器必須考慮溫度上升效應(yīng)，通常要求在30攝氏度以下；對于應(yīng)用于新能源行業(yè)的大電流連接器或銅排，通常要求溫升在55攝氏度以下。
溫升是由于電流產(chǎn)生的熱，導(dǎo)致的整體產(chǎn)品溫度上升。此類仿真涉及到電、熱兩個物理場。需要采用電熱耦合分析模塊。
以下收費內(nèi)容包括：銅排
此案例是早年間做的一個電子連接器的溫升仿真。
假定電子連接器是由不同材料組成的一個整體。具體傳熱流程見下流程圖。最后得出的金屬外殼的溫度上升度即電子連接器的溫升。
30PIN電子連接器溫升案例：
有三種載荷情況：
載荷1：4-pin上施加3A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
載荷2：4-pin上施加2.5A的電流，其它26-pin施加0.5A
