eng
Выбор разъемов – дело важное и ответственное. Можно сколь угодно долго заниматься усовершенствованием принципиальной схемы, использовать новейшую элементную базу, но очевидно, что экономия на разъемах может свести на нет все усилия разработчиков. Компания ODU уже более 60 лет разрабатывает и изготавливает различные типы разъемов, которые применяются во многих отраслях промышленности: медицинской технике, в диагностическом оборудовании, в военной промышленности, телекоммуникациях, промышленной электронике, на всех видах транспорта – железнодорожном, водном, автомобильном. С высоким качеством продукции этой компании хорошо знакомы потребители Европы, Азии и Америки.
Рис.12. Внешний вид разъема ODU MAC LC
За прошедшие годы разъем претерпел множество изменений – так, расположенные на штыре подпружиненные проволочки переместились внутрь гнезда (рис.1 и 2).
Рис.1. Контакты ODU Springwire, изобретенные Отто Дункелем
Чем интересны такие разъемы? Прежде всего, надежностью и долговечностью. Большое количество независимых контактных пружинок (для контакта 5 мм – 40, а для контакта диаметром 0,76 мм – 15) обеспечивает высокую вибрационную стойкость и небольшое усилие смыкания/размыкания соединения. Но самое главное – это, конечно, долговечность. Гарантированное число циклов сочленения для пружинных контактов – не менее 100 000! Но и это не предел – японские потребители сообщали о нескольких миллионах циклах. Кроме того, эти контакты обладают небольшим контактным сопротивлением, например, для контакта 650 А сопротивление составляет 90 мкОм. И, наконец, токи. В каталоге указаны значения номинального тока от 9 до 720 А, а для заказных разъемов эта величина может достигать 2000 А.
Рис.2. Современные контакты ODU Springwire
Аналогичными характеристиками, но меньшим ресурсом (не менее 10 000 циклов сочленения), обладают разъемы типа ODU Lamella (рис.3).
Оба типа контактов изготавливают из высококачественных материалов. Так, штыревая часть и гнезда выполнены из латуни, ламеллы делают из медно-бериллиевого сплава, пружинки – из сплава меди с оловом. Стандартное покрытие – серебро (слой толщиной 0,75 или 3–5 мкм), по специальному заказу поверхности покрывают другим материалом (например, золотом).
Рис.3. Одноконтактные разъемы ODU Lamella
Высокие токи и вибрационная стойкость позволяют использовать такие разъемы, например в железнодорожной технике. Так, контакты ODU Springwire совместно с разъемами серии ODU MAC применяют в корейском высокоскоростном поезде для связи между моторным блоком и устройством заряда батареи (рис.4). Большой интерес представляет так называемая выкатная конструкция, с помощью которой можно легко и быстро подключать устройства к источнику питания (рис.5). А немецкая компания Schaltbau, известный производитель разъемов для железнодорожной техники, использует для своих изделий контакты ODU Lamella ∅ 4,2 мм (рис.6).
Рис.4. Пример использования разъемов ODU Springwire и ODU MAC для связи моторного блока с зарядным устройством
Интересное решение конструкции разъема предлагается для магнито-резонансной томографии (МРТ) (рис.7) , а именно – для соединения с градиентной катушкой используется двухконтактный заказной разъем, величина тока – до 650 А (кратковременно). Максимальная температура – 200 °C.
Рис.5. Выкатная система с использованием контактов ODU Springwire
Уникальные технические характеристики гиперболоидных контактов подтолкнули конструкторов компании ODU к идее использовать их в других изделиях. Так, например, высоких характеристик разъемов серии ODU MAC (Modular Attachable Connector – модульные прямоугольные разъемы) удалось достичь благодаря именно гиперболоидным контактам (рис.8).
Рис.6. Применение контактов ODU Lamella в разъемах фирмы Schaltbau
Рис.7. Решение ODU Springwire для МРТ
Рис.8. Разъем ODU MAC в алюминиевой рамке
Перечислим основные характеристики серии ODU MAC:
возможность комбинации различных вставок в соответствии с требованиями заказчика;
100 000 циклов соединения для большинства модулей ODU-MAC;
наличие направляющих со стороны штыревой части (стандартная рамка);
шаг (1 Unit) составляет 2,54 мм;
три вида алюминиевых рамок (3–60 Units) – до 600 контактов, стандартная ODU MAC-S, укороченная ODU MAC-M, с увеличенным расстоянием между установочными отверстиями и удлиненными направляющими ODU MAC-L;корпус (10–34 Units) – алюминиевый типа DIN, литой под давлением. Имеет два вида крепления: винтовое (шпиндельное) – до 29 модулей, до 290 контактов и фиксирующая защелка – до 10–34 модулей, до 340 контактов;
ток – до 200 А;
номинальное напряжение – до 2500 В;
скорость передачи данных – до 400 Мбит/с;
ВЧ-контакты – на частоты до 9 ГГц.
В серию ODU MAC входят следующие виды модулей:
сигнальные, в том числе на высокие токи (от 1,5 до 100 А);
высоковольтные (до 2500 В);
коаксиальные (50 и 75 Ом), в том числе высоковольтные и немагнитные;
волоконно-оптические (POF 980/1000, MOST 980/1550, затухание < 2 дБ для волны 670 нм);
для сжатого воздуха или жидкости (скорость потока жидкости до 350 л/мин, рабочее давление воздуха до 20 бар);
экранированные вставки (2–14 контактов, скорость передачи данных до 400 Мбит/с).
По сути, разъемы серии ODU MAC напоминают конструктор LEGO для взрослых. Руководствуясь ТЗ, разработчик не только комбинирует контакты разных типов в одном разъеме, но и имеет некоторую степень свободы, например, в расположении вставок относительно друг друга и выборе контактов. Например, для пятиконтактного модуля нагрузочный ток в зависимости от поперечного сечения контакта может меняться от 2 до 18 А.
У этих разъемов есть еще одно замечательное свойство – с помощью специальных экстракторов можно удалить для замены как собранный, так и несобранный контакт.
Хотелось бы обратить внимание еще на несколько интересных конструктивных особенностей разъемов серии ODU MAC. Как уже отмечалось, корпусное исполнение предполагает два типа замка – или стандартная фиксирующая защелка, или же винтовой (шпиндельный) замок (рис.9).
Винтовой замок – еще одно преимущество разъемов ODU. Разъем со множеством контактов можно сомкнуть или разомкнуть легким движением одной руки. Понятно, что за все приходится платить – такое соединение снижает количество циклов соединений до 20 000, а доступное для расположения контактов пространство – на 5 Units. Но при этом освобождается драгоценное пространство по периметру корпуса и, главное, существенно упрощается работа обслуживающего персонала.
Если 100 000 циклов соединений недостаточно (например, в промышленной электронике на этапе производства), используют так называемые быстросъемные сменные головки, и в результате счет циклам идет уже на миллионы. Например, ежегодно с помощью ODU MAC тестируют свыше 300 млн. мобильных телефонов. При этом используют разъемы в алюминиевой рамке, что позволяет осуществлять стыковку-расстыковку в автоматическом режиме.
Надо отметить, что для компании ODU данная серия разъемов является чем-то вроде визитной карточки. Ведь производители аппаратуры для магнитно-резонансной томографии во всем мире предпочитают специально разработанные для них разъемы серии ODU MAC. Разъемы данной серии можно также найти в кабине машиниста скоростного поезда ICE-3.
Еще один пример – модуль для питания трехфазных двигателей (рис.10). Такая трехконтактная вставка (размер 4 Units) рассчитана на номинальное напряжение 2500, а испытательное напряжение составляет 7500 В согласно стандарту MIL. Диаметр контакта – 3 мм, номинальный ток – до 40 А.
Рис.9. ODU MAC в DIN-корпусе с винтовым (шпиндельным) замком
Рис.10. Модуль ODU MAC для питания трехфазных двигателей
Для силовой электроники интересен двухконтактный модуль, рассчитанный на номинальный ток 100 А/контакт. Контакт имеет диаметр 8 мм и поперечное сечение 25 или 16 мм2, испытательное напряжение согласно стандарту MIL составляет 2700, а номинальное – 900 В. Модуль занимает 6 Units, т.е. в рамке для корпуса стандарта DIN можно расположить от одного до пяти таких модулей.
Компания готова предложить еще одну новинку – вставку на один контакт (рис.11) со следующими параметрами:
сечение контакта – ∅ 35 мм2 или ∅ 50 мм2
диаметр контакта – 10 или 12 мм;
номинальный ток – 125 или 200 А;
номинальное напряжение – до 250 В (степень загрязнения 2 в соответствии с IEC 60664 / VDE 0110).
В дополнение к уже описанным достоинствам разъемов серии ODU MAC отметим другие их преимущества: высокую вибрационную стойкость, высокую плотность контактов (в рамке – до 600, в DIN-корпусе – до 340), наличие направляющих с целью кодирования (16 вариантов для DIN-корпуса), наличие контактов из немагнитных материалов.
Как уже отмечалось, разъемы с винтовым замком всегда вызывают интерес разработчиков и конструкторов. Однако нередко ресурс 100 000 циклов является избыточным, и для таких случаев была разработана серия ODU MAC LC (LC – Low Cycles, уменьшенное количество циклов), которая гарантируется только 5 000 циклов сочленений (рис.12). Эти разъемы имеют четыре размера рамки (12/18/26/37 Units), разнообразные контактные вставки (модули) – сигнальные, силовые, высокочастотные, пневматические, выравнивание и кодирование с помощью системы направляющих. Они отличаются простотой сборки и удаления контактов, а также могут быть быстро и просто установлены в рамку.
Главное отличие серии ODU MAC LC – это пониженный ресурс – 5000 циклов сочленения (в том числе и для винтового замка) и шаг, равный 2,4 мм. Чтобы внутрь разъемов не попала пыль в случаях, когда контакты не используются, выпускают специальные модули-заглушки.
Рис.11. Одноконтактная вставка на 125/200 А
Рис.2. Современные контакты ODU Springwire
Рис.13. Трехконтактный разъем ODU MEDI-SNAP для сетевого питания
Теперь рассмотрим другой класс разъемов – цилиндрические. Для начала хотелось бы остановиться на популярной серии пластиковых разъемов ODU MEDI-SNAP, которые обычно используются в медицинской технике и измеритель ной аппаратуре. Не так давно компания ODU вывела на рынок интересную разработку – трехконтактный разъем для организации питания медицинских приборов (рис.13). Это компактное (диаметр корпуса 14 мм) и экономичное решение. Номинальный ток 10 А при двух нагруженных контактах и 9 А – при трех. Электрическая прочность разъема согласно VDE 0110 составляет 230 В.
Следует упомянуть и о других цилиндрических разъемах – с защелкой ODU MINI-SNAP (металл) и ODU MINI-SNAP PC (пластик). В основном разъемы этих серий рассматривают как средство передачи управляющих сигналов. Величина номинального тока (без учета поправочного коэффициента, так называемого derating factor) составляет 4–22 А, количество контактов – 2–40 (в зависимости от серии). В этих сериях стоит выделить ряд разъемов с высоковольтными вставками, для которых испытательное напряжение составляет 1–12 кВ AC, при этом токовая нагрузка может составлять 60 А. В качестве примера (рис.14) рассмотрим шестиконтактный разъем серии L размера 6 (диаметр корпуса 42 мм). Они имеют следующие характеристики:
степень защиты IP 66 в замкнутом состоянии;
контакты – 3×∅ 5,0 мм (HV), 3×∅ 1,02 мм (LV);
токовая нагрузка – 60 A (HV) и 1 A (LV);
испытательное напряжение – 5 кВ AC (HV) и 3 кВ AC (LV);
воздушный зазор и длина пути утечки:
контакт/контакт (LV) – 3 мм (зазор) / 3 мм (путь);
контакт/корпус (LV) – 4 мм (зазор) / 22 мм (путь);
контакт (HV)/контакт (LV) – 5,5 мм (зазор) / 18 мм (путь);
контакт/корпус (HV) – 4,5 мм (зазор) / 9 мм (путь).
Как видно из приведенных данных, разработчики предлагают удобное, быстроразъемное и достаточно компактное решение.
Рис.14. Разъем ODU MINI-SNAP серии L с высоковольтными вставками
Объем журнальной статьи не позволяет остановиться на всех разработках компании ODU для силовой электроники. Поэтому о новинке компании – разъемах серии ODU SPC, а также о разъемах Heavy Duty будет рассказано в следующих номерах журнала.
Более полную информацию о разъемах ODU можно получить на сайте компании, у официальных дистрибьюторов и представителя компании ODU в России.
Литература
www.odu.de
www.odu.ru
Dr.-Ing.Wolfgang Jacobi, ODU MAC. Der
Отзывы читателей
