过载时电连接器升温情况研究

徐斌

摘 要：本文通过具体试验研究了5种电连接器在不同过负荷电流条件下的温度上升情况，分析得出接触片电阻过大引起电连接器温度变化的规律，测出不同过载电流条件下电连接器接触处的最大温升，并对过载情况下电连接器发生火灾的危险指数进行分析。

关键词：电连接器；过负荷；温升；火灾

中图分类号：TM503.5 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）16-0061-02

Study on the Heating of Electrical Connector at Overload

XU Bin

Abstract： In this paper， the temperature rise of 5 kinds of electrical connectors under different overload current conditions was studied in this paper. The law of the change of the temperature of the electrical connector caused by the excessive resistance of the contact sheet was analyzed. The maximum temperature rise of the contact area of the electrical connector under different overload current conditions was measured， and the fire of the electrical connector in the case of overload was found. The risk index was analyzed.

Keywords： electrical connector；overload；temperature rise；fire

1 試验概况

1.1 仪器与材料

220V交流电源、变压器（0～250V）、钳形电流表（DM6266）、可测温数字万用表（DM6801A）和铜导线若干。试验所用电连接器为：①两相PVC材料，10A额定电流；②三相PVC材料16A额定电流；③两相尿素树脂材料10A额定电流；④两相尿素树脂材料15A额定电流；⑤三相PVC材料10A额定电流[1]。

1.2 试验过程

试验电路通过220V交流电，电源自室内低压配电盘接入。变压器的电压可在0～250V连续调节，插座与两股铜线连接，然后连接到变压器的一端。用万用表测量电连接器的接触电阻，然后将电连接器端部连接到变压器。调节好稳压器的电流，合上电闸开始试验。

在试验中，用钳形电流计测量流经电连接器的电流，利用测温数字万用表测量电连接器在不同过载电流下的温度变化情况，每隔5min记录一次。对于每个过载电流，当温度上升到某个数值后，10min内仍然一直在较小温度范围内波动，我们认为在试验电流下，温度不再改变，该温度被认为是最高温度。然后继续增加电流，并使用相同的方法来测量该电流下的温度上升值。在测量温度时，数字万用表的探头测量电连接器的同一部位，并且在多次测量中不改变测量位置。

2 试验结果和分析

2.1 试验结果

5个电连接器在不同过载电流条件下，电连接器的最高破坏温度分别为351、409、205、454℃和471℃。电连接器温升情况见图1。

当采用额定电流为16A的插头插座时，在额定电流下，接触电阻约为10Ω时，温度便可达到约170℃。该温度会使与插头金属片接触的绝缘材料受热变黄。当接触电阻达到约40Ω时，在额定电流下通电约15min会出现异味并伴有轻微的白烟，温度达到200℃左右，约40min时发烟量增大，插头绝缘材料破坏较为严重，此时温度可达最高温度约270℃。在接触电阻为10.2Ω时，通过两倍的额定电流，马上会有白烟冒出，在短时间内就能达到200℃以上，在10min时发烟量增大，刺激性气味加重，约15min时绝缘材料炭化比较严重，导线绝缘皮受热变形，温度高达300左右。当在接触电阻为2.3Ω时，通过4倍额定电流，插头会在几分钟内严重破坏，绝缘材料炭化，导线绝缘皮熔化脱落。

通过上述试验结果得出如下结论。

①在额定电流为10A和16A时，电流情况良好，电连接器的温度不超过50℃。

②额定电流为10A的电连接器接触电阻在10Ω以内时，额定电流为16A的电连接器接触电阻为1～2Ω时，会产生明显的热辐射，最高温度可达100℃，在这种情况下发生火灾的危险性较小。

③当额定电流为10A的电连接器接触电阻达到100Ω，额定电流16A的电连接器接触电阻为5～10Ω时，温度开始迅速上升，到达160～200℃时保持稳定，长时间会对PVC材料和铜线产生轻微的热损伤。电连接器由于不能保持上升的温度，火灾发生的风险也很小。

④当10A的插头接触电阻达到约180Ω，而16A插头接触电阻达到约40Ω时，在此条件下对插头插座的破坏很明显也很迅速，温度上升很快。10A的插头在接触电阻为180Ω时，最高温度可达300℃，16A的插头在接触电阻为40Ω时，最高温度可达170℃，这样的高温可以在短时间内引燃周围的可燃物，具有较大的火灾危险性。

⑤当接触电阻过大、过载电流流经共同作用时，在实际使用中破坏效果更为明显。当接触电阻为1～2Ω时，10A的电连接器负载4倍过载电流和16A的电连接器负载2倍电流时，将对电连接器造成巨大损坏。当接触电阻大于10Ω时，电连接器将被负载2倍的过载电流破坏，并且造成短路。随着时间的推移，可以产生高达300～500℃的高温，一般会点燃大部分可燃物，发生火灾的危险性极大。

2.2 试验结果分析

同一电连接器在增加电流的过程中，当过载电流较低时（如额定电流的1.5倍），温度曲线缓慢上升，加热速率较慢，且温度变化幅度小。对于较大的过载电流（如额定电流3倍），升温曲线陡峭，加热速度快，温度变化幅度大。如果超过可燃物的着火点，就会在短时间内引起火灾，如若不能及时扑灭最初的起火点，很有引发较为发生严重的火灾事故。

对于额定电流为10A的电连接器1、电连接器3和电连接器5，虽然额定电流是相同的，但温度上升情况是不一样的。电连接器1和电连接器3都是两相，但绝缘材料是不同的。在相同的消防技術和产品信息负荷下，电连接器3的温度略高于电连接器1，但当最终损坏（即负载3.5倍）时，电连接器3的温度低于电连接器1，大约为110℃。其原因可能是绝缘材料在电连接器3最终被破坏时吸收大量的热量，因此温度会低于电连接器1。电连接器5是三相接头，其温升比前两个快，并且在负载2倍时被损坏，破坏最高温度高于前两个电连接器。

对于具有较高额定电流的电连接器2和电连接器4（16A和15A），最高温度高于10A两相的电连接器到几十甚至上百度的温度。当电连接器在多个电流过载时，其温度上升速度和最大可达到的温度与额定电流有关。额定电流越高，温度越高。此外，其还与电连接器的绝缘材料有关，当绝缘材料熔化时，所需的热量多的电连接器其稳定状态下的温升较低。在两种相同的条件下，三相电连接器升温更快，且温度高于两相电连接器。

总结以上试验结论，在额定电流的1.5倍下，电连接器的最高温度约为100℃，特殊情况也不会超过100℃，可以认为负荷电流为额定电流的1.5倍时，电连接器因温度升高也不会引起火灾。当电路负载超过额定电流的2倍时，不同电连接器的最高温度从几十到几百摄氏度不等，不同可燃物的点火点也不同，因此应具体情况具体分析，但此时火灾的危险性增加。当达到额定电流的3倍时，电连接器的温度可达到300℃以上，达到或接近大多数可燃材料的着火点，如果存在蓄热条件，则可以触发火灾，且火灾发生的可能性非常高。

3 结论

通过对5个电连接器在不同过载电流条件下温升情况进行研究，发现当电路电流为额定电流的1.5倍时，不存在冒烟畸变等破坏情况，连接处的温度在100℃左右时，火灾发生的可能性也很小。当电路中的电流为额定电流的2倍时，损坏现象明显，会发生冒烟、变形和碳化等现象。当温度为150～400℃时，火灾的危险性增加。当电连接器中的电流超过额定电流的3倍时，电连接器的温度可以达到200℃以上，损坏程度明显加深，并且在通风不良的情况下，引起火灾的可能性很大。

参考文献：

[1]刘娟.电连接器步进应力加速退化试验技术的研究[D].杭州：浙江大学，2013.