固定式插座用无螺纹端子分析

刘悦 江燕

LIU Yue JIANG Yan

广东中认华南检测技术有限公司 广东中山 528427

Guangdong Zhongren South China Technology Laboratory Ltd. Zhongshan 528427

1 引言

端子在整个供电系统中起着重要的作用，插座安装的时候都需要使用端子固定导线，最终通过插座给各类电器通电；在整个导电系统中端子处的连接至关重要，直接影响整个电路的安全。目前开关插座中主流的接线端子有螺纹型端子和快速连接的无螺纹端子，螺纹型端子是应用最为普遍的接线端子，对接线者有一定的要求，安装时要确保能压住导体不松动，又不能压力过大而损失导线。无螺纹端子接线操作简单，只需将导线直接插入端子即可，其能自动夹紧导线，拉而不脱，避免损失导线。本文从标准GB/T 2099.1对固定式插座用无螺纹端子结构和标识、无螺纹端子材料的选用、经受电应力和热应力测试过程中相关因素进行分析。

2 无螺纹端子结构和相关标识

根据标准GB/T 2099.1和GB/T 1002要求对于装有无螺纹端子的固定式插座，额定电流仅限10A和16A，其无螺纹

3 无螺纹端子的材料

端子的主要部件由金属材料制成，其金属材料的性能直接影响端子整体的性能，端子作为连接用的载流部件，在GB/T 2099.1中明确要求载流部件，包括端子（及接地端子）能满足所需的机械强度、导电率和耐腐蚀性能等要求的金属制成，其中铜和含铜量至少为58%的合金材料被普遍使用，可根据GB/T 5121.1对关键件进行铜含量的测定以保证符合要求。因为铜具有很好的金属加工特性和很高的抗腐蚀特性，铜的导电性能和导热性能极佳，仅次于银，对与企业来讲性价比高。端子中的弹簧、弹性件、夹紧板之类的部件，不视为端子中的主要载流部件可不做要求。

金属导电实质上是金属中自由电子做定向移动导电的，取决于单位体积内自由电子数和金属导体中原子热运动的剧烈程度（即温度），单位体积内自由电子数越多，温度越低，金属的导电性能越好，在同样环境下衡量金属导电性能的电阻率（表2）可以看出铜的性价比最高。金属导热主要依靠自由电子的热运动，导电性能好的金属材料其热导率也大（表3），金属导热性用导热系数来衡量，导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，℃），在1秒钟内（1s），通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米•度（W/(m•K)。但纯金属内加入其他元素成为合金后，由于这些元素的嵌入，严重阻碍自由电子的运动，使热导率大大下降，所以虽然企业成本有所下降，但是整体产品的质量就出现明显下降，特别对于无螺纹端子连接部分体现更加明显。

4 经受电应力和热应力测试

无螺纹端子应能经受得住正常使用时出现的电应力和热应力，首先GB/T 2099.1中要求每个夹紧件上均进行试验，根据产品额定电流选择试验电流和连接导线（表4）。测试过程中影响最终测试结果的关键因素有以下几个方面：

（1）测试环境和测试设备的精度及工作原理作为重要因素，直接影响最终读取的数据。标准要求用100mm的硬单芯铜导线接入端子进行导通测试，环境温湿度变化会导致导线氧化，应避免导线在测试过程中过分氧化。设备电源输出的稳定性也直接影响最终数据，设备本身导线之间也应避免缠绕或松动，以免影响测试结果。

（2）人为操作的测试过程为影响结果的关键因素，根据标准测试电路示意图，试验期间，电流不流经插座，仅流经端子。但如果因产品结构或为测试方便，直接在插座插孔中插入插销进行连接导通形成测试回路，此种做法严重影响最终测试数据，不同材料插销的导电性能不同，增加了整个回路的压降，插销与插套之间的接触点，并不能形成完全一体化，受此处连接的影响，对最终数据影响较大，测试结果远远大于标准限值15mV。根据标准GB/T 2099.1中图12测试电路示意图，从图中可见毫伏表与受试的夹紧件之间的连接比较简单，实际需根据产品结构正确布线。根据前面所述，测试电流回路与电压降测试两端位置的选择直接影响最终结果，所以电压降测试时不能包含过多的导线，导线本身会有电压降，当17.5A电流直接施加于100mm的铜导线两端的电压降大概就有10mV。测试导线也应确保正确接入端子，保证端子与导线之间的接触面足够。然后电流需从端子与导线之间流过形成回路，中间除了端子与导线之间的夹紧连接，不能再出现其他连接处，必须是完整一体的，实际产品测试电路解剖见图3。

表1 无螺纹端子的额定电流和可连接的铜导线的横截面积之间的关系

图1 带无螺纹端子固定式插座外观

图2 固定式插座无螺纹端子内部结构

图3 产品测试电路解剖

表2 金属在20℃时的电阻率

表3 常见金属的热传导系数

表4 检验无螺纹端子在正常使用中电应力和热应力的试验电流和导线横截面积

图4 接触压力与接触电阻的关系

（3）端子本身的接触压力也是影响结果的重要因素，只有足够的压力，才能保证较低的接触电阻（图4），形成良好的连接效果，无螺纹端子中的弹簧、锲块、偏心轮或锥轮是压紧机构中的重要部件。目前企业主要采用弹簧片的回弹力来压接导线，然后在载流部件上设计防滑纹路，能够防止松脱。

5 结束语

通过以上对无螺纹端子的分析得知，端子作为产品的重要组成部分，设计上除了为了用户使用方便，更应该注重产品整体安全性能可靠性，以确保用户的人身和财产安全，然后在产品的设计开发阶段要关注端子的结构、材料的使用，不断的优化端子。使类似无螺纹端子的快速连接方式得到大众的认可，并降低人力成本。