उच्च वोल्टेज कनेक्टर अवलोकन
उच्च-वोल्टेज कनेक्टर, जिन्हें उच्च-वोल्टेज कनेक्टर भी कहा जाता है, एक प्रकार के ऑटोमोटिव कनेक्टर हैं। ये आम तौर पर 60V से ऊपर के ऑपरेटिंग वोल्टेज वाले कनेक्टर होते हैं और मुख्य रूप से उच्च धाराओं के संचरण के लिए ज़िम्मेदार होते हैं।
उच्च-वोल्टेज कनेक्टर मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों के उच्च-वोल्टेज और उच्च-धारा परिपथों में उपयोग किए जाते हैं। ये तारों के साथ मिलकर बैटरी पैक की ऊर्जा को विभिन्न विद्युत परिपथों के माध्यम से वाहन प्रणाली के विभिन्न घटकों, जैसे बैटरी पैक, मोटर नियंत्रक और डीसीडीसी कन्वर्टर्स, तक पहुँचाते हैं। उच्च-वोल्टेज घटक, जैसे कन्वर्टर्स और चार्जर, उच्च-वोल्टेज परिपथों में भी काम करते हैं।
वर्तमान में, उच्च-वोल्टेज कनेक्टरों के लिए तीन मुख्य मानक प्रणालियाँ हैं, अर्थात् एलवी मानक प्लग-इन, यूएससीएआर मानक प्लग-इन और जापानी मानक प्लग-इन। इन तीनों प्लग-इन में, एलवी का वर्तमान में घरेलू बाजार में सबसे बड़ा प्रचलन है और प्रक्रिया मानक सबसे पूर्ण हैं।
उच्च वोल्टेज कनेक्टर असेंबली प्रक्रिया आरेख
उच्च वोल्टेज कनेक्टर की मूल संरचना
उच्च-वोल्टेज कनेक्टर मुख्य रूप से चार बुनियादी संरचनाओं से बने होते हैं, अर्थात् संपर्ककर्ता, इन्सुलेटर, प्लास्टिक के खोल और सहायक उपकरण।
(1) संपर्क: मुख्य भाग जो विद्युत कनेक्शन को पूरा करते हैं, अर्थात् पुरुष और महिला टर्मिनल, रीड, आदि;
(2) इन्सुलेटर: संपर्कों का समर्थन करता है और संपर्कों के बीच इन्सुलेशन सुनिश्चित करता है, अर्थात आंतरिक प्लास्टिक खोल;
(3) प्लास्टिक खोल: कनेक्टर का खोल कनेक्टर के संरेखण को सुनिश्चित करता है और पूरे कनेक्टर, यानी बाहरी प्लास्टिक खोल की रक्षा करता है;
(4) सहायक उपकरण: संरचनात्मक सहायक उपकरण और स्थापना सहायक उपकरण, अर्थात् पोजिशनिंग पिन, गाइड पिन, कनेक्टिंग रिंग, सीलिंग रिंग, घूर्णन लीवर, लॉकिंग संरचनाएं आदि।
उच्च वोल्टेज कनेक्टर विस्फोट दृश्य
उच्च वोल्टेज कनेक्टरों का वर्गीकरण
उच्च वोल्टेज कनेक्टरों को कई तरीकों से पहचाना जा सकता है। कनेक्टर में परिरक्षण कार्य है या नहीं, कनेक्टर पिनों की संख्या आदि, इन सभी का उपयोग कनेक्टर वर्गीकरण को परिभाषित करने के लिए किया जा सकता है।
1.परिरक्षण है या नहीं
उच्च-वोल्टेज कनेक्टरों को परिरक्षण कार्यों के आधार पर अप्रतिरक्षित कनेक्टरों और परिरक्षित कनेक्टरों में विभाजित किया जाता है।
अ-शील्ड कनेक्टर अपेक्षाकृत सरल संरचना वाले होते हैं, इनमें कोई परिरक्षण कार्य नहीं होता, और इनकी लागत अपेक्षाकृत कम होती है। इनका उपयोग उन स्थानों पर किया जाता है जहाँ परिरक्षण की आवश्यकता नहीं होती, जैसे धातु के आवरणों से ढके विद्युत उपकरण, जैसे चार्जिंग सर्किट, बैटरी पैक के अंदरूनी भाग, और नियंत्रण के अंदरूनी भाग।
बिना परिरक्षण परत और बिना उच्च-वोल्टेज इंटरलॉक डिज़ाइन वाले कनेक्टरों के उदाहरण
परिरक्षित कनेक्टरों की संरचना जटिल होती है, परिरक्षण की आवश्यकता होती है, और लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है। यह उन स्थानों के लिए उपयुक्त है जहाँ परिरक्षण कार्य की आवश्यकता होती है, जैसे कि जहाँ विद्युत उपकरणों का बाहरी भाग उच्च-वोल्टेज तारों से जुड़ा होता है।
शील्ड और HVIL डिज़ाइन के साथ कनेक्टर का उदाहरण
2. प्लग की संख्या
उच्च-वोल्टेज कनेक्टरों को कनेक्शन पोर्ट (पिन) की संख्या के अनुसार विभाजित किया जाता है। वर्तमान में, सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले कनेक्टर 1P कनेक्टर, 2P कनेक्टर और 3P कनेक्टर हैं।
1P कनेक्टर की संरचना अपेक्षाकृत सरल और लागत कम है। यह उच्च-वोल्टेज प्रणालियों की परिरक्षण और जलरोधी आवश्यकताओं को पूरा करता है, लेकिन संयोजन प्रक्रिया थोड़ी जटिल है और पुन: कार्य करने की क्षमता कमज़ोर है। आमतौर पर बैटरी पैक और मोटरों में उपयोग किया जाता है।
2P और 3P कनेक्टर जटिल संरचना वाले और अपेक्षाकृत उच्च लागत वाले होते हैं। ये उच्च-वोल्टेज प्रणालियों की परिरक्षण और जलरोधकता संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं और इनकी रखरखाव क्षमता भी अच्छी होती है। आमतौर पर इनका उपयोग DC इनपुट और आउटपुट के लिए किया जाता है, जैसे उच्च-वोल्टेज बैटरी पैक, नियंत्रक टर्मिनल, चार्जर DC आउटपुट टर्मिनल आदि।
1P/2P/3P उच्च वोल्टेज कनेक्टर उदाहरण
उच्च वोल्टेज कनेक्टरों के लिए सामान्य आवश्यकताएँ
उच्च-वोल्टेज कनेक्टरों को SAE J1742 द्वारा निर्दिष्ट आवश्यकताओं का अनुपालन करना चाहिए और निम्नलिखित तकनीकी आवश्यकताएं होनी चाहिए:
SAE J1742 द्वारा निर्दिष्ट तकनीकी आवश्यकताएँ
उच्च वोल्टेज कनेक्टरों के डिज़ाइन तत्व
उच्च वोल्टेज प्रणालियों में उच्च वोल्टेज कनेक्टरों के लिए आवश्यकताओं में शामिल हैं, लेकिन इन तक सीमित नहीं हैं: उच्च वोल्टेज और उच्च वर्तमान प्रदर्शन; विभिन्न कार्य स्थितियों (जैसे उच्च तापमान, कंपन, टक्कर प्रभाव, धूलरोधक और जलरोधक, आदि) के तहत उच्च स्तर की सुरक्षा प्राप्त करने में सक्षम होने की आवश्यकता; स्थापना योग्यता हो; अच्छा विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्रदर्शन हो; लागत यथासंभव कम और टिकाऊ होनी चाहिए।
उपरोक्त विशेषताओं और आवश्यकताओं के अनुसार जो उच्च वोल्टेज कनेक्टरों में होनी चाहिए, उच्च वोल्टेज कनेक्टरों के डिजाइन की शुरुआत में, निम्नलिखित डिजाइन तत्वों को ध्यान में रखा जाना चाहिए और लक्षित डिजाइन और परीक्षण सत्यापन किया जाना चाहिए।
उच्च-वोल्टेज कनेक्टरों के डिज़ाइन तत्वों, संगत प्रदर्शन और सत्यापन परीक्षणों की तुलनात्मक सूची
उच्च-वोल्टेज कनेक्टर्स की विफलता विश्लेषण और संबंधित उपाय
कनेक्टर डिजाइन की विश्वसनीयता में सुधार करने के लिए, पहले इसकी विफलता मोड का विश्लेषण किया जाना चाहिए ताकि संबंधित निवारक डिजाइन कार्य किया जा सके।
कनेक्टर्स में आमतौर पर तीन मुख्य विफलता मोड होते हैं: खराब संपर्क, खराब इन्सुलेशन, और ढीला निर्धारण।
(1) खराब संपर्क के लिए, स्थैतिक संपर्क प्रतिरोध, गतिशील संपर्क प्रतिरोध, एकल छेद पृथक्करण बल, कनेक्शन बिंदु और घटकों के कंपन प्रतिरोध जैसे संकेतक का उपयोग न्याय करने के लिए किया जा सकता है;
(2) खराब इन्सुलेशन के लिए, इन्सुलेटर के इन्सुलेशन प्रतिरोध, इन्सुलेटर की समय गिरावट दर, इन्सुलेटर के आकार संकेतक, संपर्क और अन्य भागों का पता लगाया जा सकता है;
(3) निश्चित और अलग प्रकार की विश्वसनीयता के लिए, असेंबली सहिष्णुता, धीरज क्षण, कनेक्टिंग पिन प्रतिधारण बल, कनेक्टिंग पिन सम्मिलन बल, पर्यावरणीय तनाव की स्थिति में प्रतिधारण बल और टर्मिनल और कनेक्टर के अन्य संकेतकों का न्याय करने के लिए परीक्षण किया जा सकता है।
कनेक्टर की मुख्य विफलता मोड और विफलता रूपों का विश्लेषण करने के बाद, कनेक्टर डिज़ाइन की विश्वसनीयता में सुधार के लिए निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
(1) उपयुक्त कनेक्टर का चयन करें.
कनेक्टर्स के चयन में न केवल जुड़े हुए सर्किटों के प्रकार और संख्या को ध्यान में रखना चाहिए, बल्कि उपकरणों की संरचना को भी ध्यान में रखना चाहिए। उदाहरण के लिए, आयताकार कनेक्टर्स की तुलना में वृत्ताकार कनेक्टर्स पर जलवायु और यांत्रिक कारकों का कम प्रभाव पड़ता है, इनमें यांत्रिक घिसाव कम होता है, और ये तार के सिरों से मज़बूती से जुड़े होते हैं, इसलिए जहाँ तक हो सके वृत्ताकार कनेक्टर्स का ही चयन करना चाहिए।
(2) किसी कनेक्टर में संपर्कों की संख्या जितनी ज़्यादा होगी, सिस्टम की विश्वसनीयता उतनी ही कम होगी। इसलिए, अगर जगह और वज़न अनुमति दे, तो कम संपर्कों वाला कनेक्टर चुनने का प्रयास करें।
(3) कनेक्टर का चयन करते समय, उपकरण की कार्य स्थितियों पर विचार किया जाना चाहिए।
ऐसा इसलिए है क्योंकि कनेक्टर का कुल लोड करंट और अधिकतम ऑपरेटिंग करंट अक्सर आसपास के वातावरण के उच्चतम तापमान की स्थिति में संचालन के दौरान अनुमत ऊष्मा के आधार पर निर्धारित किया जाता है। कनेक्टर के कार्य तापमान को कम करने के लिए, कनेक्टर की ऊष्मा अपव्यय स्थितियों पर पूरी तरह से विचार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, कनेक्टर के केंद्र से दूर स्थित संपर्कों का उपयोग बिजली की आपूर्ति को जोड़ने के लिए किया जा सकता है, जो ऊष्मा अपव्यय के लिए अधिक अनुकूल है।
(4) जलरोधक और जंगरोधी।
जब कनेक्टर संक्षारक गैसों और तरल पदार्थों वाले वातावरण में काम करता है, तो संक्षारण को रोकने के लिए, स्थापना के दौरान इसे किनारे से क्षैतिज रूप से स्थापित करने की संभावना पर ध्यान दिया जाना चाहिए। जब ऊर्ध्वाधर स्थापना की आवश्यकता हो, तो तरल को लीड के साथ कनेक्टर में प्रवाहित होने से रोका जाना चाहिए। आमतौर पर वाटरप्रूफ कनेक्टर का उपयोग करें।
उच्च-वोल्टेज कनेक्टर संपर्कों के डिज़ाइन में मुख्य बिंदु
संपर्क कनेक्शन तकनीक मुख्य रूप से संपर्क क्षेत्र और संपर्क बल की जांच करती है, जिसमें टर्मिनलों और तारों के बीच संपर्क कनेक्शन और टर्मिनलों के बीच संपर्क कनेक्शन शामिल है।
संपर्कों की विश्वसनीयता प्रणाली की विश्वसनीयता निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण कारक है और यह संपूर्ण उच्च-वोल्टेज वायरिंग हार्नेस असेंबली का भी एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैकुछ टर्मिनलों, तारों और कनेक्टर्स के कठोर कार्य वातावरण के कारण, टर्मिनलों और तारों के बीच का कनेक्शन, और टर्मिनलों और टर्मिनलों के बीच का कनेक्शन विभिन्न विफलताओं, जैसे कि जंग, उम्र बढ़ने और कंपन के कारण ढीला होने का खतरा होता है।
चूंकि क्षति, ढीलेपन, गिरने और संपर्कों की विफलता के कारण विद्युत तारों की विफलताएं पूरे विद्युत प्रणाली में 50% से अधिक विफलताओं के लिए जिम्मेदार हैं, इसलिए वाहन की उच्च-वोल्टेज विद्युत प्रणाली के विश्वसनीयता डिजाइन में संपर्कों की विश्वसनीयता डिजाइन पर पूरा ध्यान दिया जाना चाहिए।
1. टर्मिनल और तार के बीच संपर्क कनेक्शन
टर्मिनलों और तारों के बीच कनेक्शन, क्रिम्पिंग प्रक्रिया या अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग प्रक्रिया के माध्यम से दोनों के बीच कनेक्शन को संदर्भित करता है। वर्तमान में, क्रिम्पिंग प्रक्रिया और अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग आमतौर पर उच्च-वोल्टेज तार हार्नेस में किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं।
(1) क्रिम्पिंग प्रक्रिया
क्रिम्पिंग प्रक्रिया का सिद्धांत बाहरी बल का उपयोग करके कंडक्टर तार को टर्मिनल के क्रिम्प्ड भाग में भौतिक रूप से दबाना है। टर्मिनल क्रिम्पिंग की ऊँचाई, चौड़ाई, अनुप्रस्थ काट की स्थिति और खिंचाव बल टर्मिनल क्रिम्पिंग की गुणवत्ता के मूल तत्व हैं, जो क्रिम्पिंग की गुणवत्ता निर्धारित करते हैं।
हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि किसी भी बारीक संसाधित ठोस सतह की सूक्ष्म संरचना हमेशा खुरदरी और असमान होती है। टर्मिनलों और तारों के सिकुड़ने के बाद, यह संपूर्ण संपर्क सतह का संपर्क नहीं होता, बल्कि संपर्क सतह पर बिखरे कुछ बिंदुओं का संपर्क होता है। वास्तविक संपर्क सतह सैद्धांतिक संपर्क सतह से छोटी होनी चाहिए, यही कारण है कि सिकुड़न प्रक्रिया का संपर्क प्रतिरोध भी अधिक होता है।
यांत्रिक क्रिम्पिंग, क्रिम्पिंग प्रक्रिया के दबाव, क्रिम्पिंग ऊँचाई आदि से बहुत प्रभावित होती है। उत्पादन नियंत्रण को क्रिम्पिंग ऊँचाई और प्रोफ़ाइल विश्लेषण/मेटालोग्राफिक विश्लेषण जैसे तरीकों से किया जाना चाहिए। इसलिए, क्रिम्पिंग प्रक्रिया की क्रिम्पिंग स्थिरता औसत होती है, उपकरण का घिसाव प्रभाव बड़ा होता है और विश्वसनीयता औसत होती है।
यांत्रिक क्रिम्पिंग की क्रिम्पिंग प्रक्रिया परिपक्व है और इसके व्यावहारिक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। यह एक पारंपरिक प्रक्रिया है। लगभग सभी बड़े आपूर्तिकर्ताओं के पास इस प्रक्रिया का उपयोग करके वायर हार्नेस उत्पाद उपलब्ध हैं।
क्रिम्पिंग प्रक्रिया का उपयोग करके टर्मिनल और तार संपर्क प्रोफाइल
（2) अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग प्रक्रिया
अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग में वेल्ड की जाने वाली दो वस्तुओं की सतहों तक उच्च-आवृत्ति कंपन तरंगों का संचार किया जाता है। दबाव में, दोनों वस्तुओं की सतहें एक-दूसरे से रगड़कर आणविक परतों के बीच संलयन बनाती हैं।
अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग में 50/60 हर्ट्ज़ धारा को 15, 20, 30 या 40 किलोहर्ट्ज़ विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए एक अल्ट्रासोनिक जनरेटर का उपयोग किया जाता है। परिवर्तित उच्च-आवृत्ति विद्युत ऊर्जा को ट्रांसड्यूसर के माध्यम से पुनः उसी आवृत्ति की यांत्रिक गति में परिवर्तित किया जाता है, और फिर इस यांत्रिक गति को हॉर्न उपकरणों के एक सेट के माध्यम से वेल्डिंग हेड तक प्रेषित किया जाता है जो आयाम बदल सकते हैं। वेल्डिंग हेड प्राप्त कंपन ऊर्जा को वेल्ड किए जाने वाले वर्कपीस के जोड़ तक पहुँचाता है। इस क्षेत्र में, कंपन ऊर्जा घर्षण के माध्यम से ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जिससे धातु पिघल जाती है।
प्रदर्शन के संदर्भ में, अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग प्रक्रिया में लंबे समय तक छोटे संपर्क प्रतिरोध और कम ओवरकुरेंट हीटिंग होती है; सुरक्षा के मामले में, यह विश्वसनीय है और लंबी अवधि के कंपन के तहत ढीला और गिरना आसान नहीं है; इसका उपयोग विभिन्न सामग्रियों के बीच वेल्डिंग के लिए किया जा सकता है; यह सतह ऑक्सीकरण या कोटिंग से प्रभावित होता है अगला; वेल्डिंग की गुणवत्ता को crimping प्रक्रिया के प्रासंगिक तरंगों की निगरानी के द्वारा तय किया जा सकता है।
यद्यपि अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग प्रक्रिया की उपकरण लागत अपेक्षाकृत अधिक है, और वेल्ड किए जाने वाले धातु के हिस्से बहुत मोटे नहीं हो सकते (आमतौर पर ≤5 मिमी), अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग एक यांत्रिक प्रक्रिया है और पूरी वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है, इसलिए कोई नहीं है गर्मी चालन और प्रतिरोधकता के मुद्दे उच्च वोल्टेज तार दोहन वेल्डिंग के भविष्य के रुझान हैं।
अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग वाले टर्मिनल और कंडक्टर और उनके संपर्क क्रॉस-सेक्शन
चाहे क्रिम्पिंग प्रक्रिया हो या अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग प्रक्रिया, टर्मिनल को तार से जोड़ने के बाद, उसका पुल-ऑफ बल मानक आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। तार को कनेक्टर से जोड़ने के बाद, पुल-ऑफ बल न्यूनतम पुल-ऑफ बल से कम नहीं होना चाहिए।
पोस्ट करने का समय: 06-दिसंबर-2023