常用电源线接头电阻分析

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航模电源线常用接头电阻及热耗分析
开篇致辞:
由于对电源线接头的性能不够熟悉,在之前玩模时,曾经出现烧线、烧船的痛心疾首事故,至今记忆深刻。

特收集了部分材料,供各位模友参考,建议刚入模的必学,模头级别的再看看,加深印象,避免悲剧再生。

特别申明:本文所属测试项目的相关数据来自网络文档,部分结论和建议是自己的思考,仅供给各位参考,本人无愿、无责承担任何不利后果。

一、主题:常见电源线接头触片的连接电阻测试及接头功耗测算。

二、对象:常见的几种插头(座),包括:T座、香蕉头、TX150、XT60型的阻值和热耗分析。

三、测试仪器:
(图1)
YY2511型数字直流低阻表(分辨力:10微欧),开尔文四线测量夹具
四、常见T头测试
1、通常外观
(图2)
2、飞客网络公布的测试数据中,由不同厂家提供了3种产品,这里按1-3号进行标示区分
3、实验结果:
1号T插0.37 mΩ(毫欧);2号T插0.31 mΩ(毫欧);3号T插0.50 mΩ(毫欧)
以上数据是测量一对触片的连接电阻,其中包含了触片自身电阻和接触电阻两个部分。

而其中连接片本身电阻比例很小,单对触片完全插入情况下触片自身引入的电阻在0.07毫欧以下,差异主要是接触电阻上。

T插两对触片由于采用的是同一材质,其电阻是相同,所以T插正负两对触片共同引入的电阻如下(电源系统毕竟是环路的,电阻肯定要成倍计数)。

1号T插0.74 mΩ(毫欧);2号T插0.62 mΩ(毫欧);3号T插1mΩ(毫欧)
5、思考:若用2400W的电机(如3674系列的无刷电机),假定电池组使用的是6S锂电,电压为22.2V,则标称电流为108A。

1号T插的局部功耗为:I平方*R=108*108*0.74毫欧/1000=8.6W,
2号T插的局部功耗为:I平方*R=108*108*0.62毫欧/1000=7.2W,
3号T插的局部功耗为:I平方*R=108*108*1毫欧/1000=11.7W,
可以看出不同厂家的同型号产品的性能差异还是很大的。

五、XT150头电阻分析
1、通常外观
(图3)
2、测试结果
XT150连接电阻:0.170mΩ(毫欧)
XT150插头实际上也是一种6mm香蕉头,而其实测连接电阻值0.17 mΩ(毫欧)与先前测试6mm香蕉头阻值0.18 mΩ(毫欧)亦非常相近。

XT150在先前的6mm香蕉头基础上增加了可组合的塑胶护套,安全性和易用性有了进一步提高。

XT150在供电回路中需要两付插头,我们上面测量的是其中一付的电阻,所以整个回路中XT150引入的电阻为0.34 mΩ(毫欧)。

3、思考:
若用2400W的电机(如3674系列的无刷电机),假定电池组使用的是6S锂电,电压为
22.2V,则标称电流为108A。

1号XT150接头的局部功耗为:I平方*R=108*108*0.34毫欧/1000=4W。

六、常见香蕉头电阻分析
1、常见外观
(图4)
3.5mm香蕉头
(图5)
4mm香蕉头
(图6)
6mm香蕉头
2、测试结果
1号T插0.37 mΩ(毫欧);2号T插0.31 mΩ(毫欧);3号T插0.50 mΩ(毫欧)
3.5mm香蕉头一对连接电阻:0.44mΩ(毫欧);
4mm 香蕉头一对连接电阻:0.39 mΩ(毫欧)
6mm 香蕉头一对连接电阻:0.18 mΩ(毫欧)
以上数据是测量三种规格香蕉头一对的连接电阻,其中包含了香蕉头自身电阻和接触电阻两个部分。

其中3.5mm和4mm香蕉头尺寸差别并不大,且由于4mm香蕉头长度较长,电流流过路径也长抵销了部分优势,测试电阻差异不大。

6mm香蕉头体积优势相当明显,而且触片接触方式更为合理(目前大电流香蕉插都在向这种接触方式过渡),所以电阻有比较明显的下降。

但是这种接触方式也有弱点,就是抗外力能力弱,插头公头上的触片如果遭遇碰撞、挤压,甚至电池存放用热缩套管保护时都容易造成触片变形。

使用这类插头最要要配护套。

在以后的测试中我们还会对体积更大的8mm香蕉头做测试,这基本上是市面上能够找到最大的香蕉头了,它能达到如何的水平,让我们拭目以待。

香蕉插在供电回路中需要正负极两对,所以整个回路中两对香蕉插共同引入的电阻如下。

3.5mm香蕉头:0.88 mΩ(毫欧);4mm 香蕉头:0.78 mΩ(毫欧);6mm 香蕉头:0.36 m Ω(毫欧)
3、思考:
若用2400W的电机(如3674系列的无刷电机),假定电池组使用的是6S锂电,电压为
22.2V,则标称电流为108A。

3.5mm香蕉头的局部功耗为:I平方*R=108*108*0.88毫欧/1000=10.3W。

4mm香蕉头的局部功耗为:I平方*R=108*108*0.78毫欧/1000=9.1W。

6mm香蕉头的局部功耗为:I平方*R=108*108*0.36毫欧/1000=11.7W。

七、XT60头电阻分析
1、常见外观
厂家不同、工艺、颜色、质量可能都会有所差异
(图7)(图8)
2、测试结果
A厂家蓝色XT60连接电阻:0.451mΩ;B厂家黄色XT60连接电阻:0.608mΩ
从上面数据可以看到。

A,B两厂产品连接电阻有比较大的差异,事实上仔细观察两种XT60插头,其塑胶材质、镀金质量、制作公差均有差异。

蓝色厂家镀金层稍厚一些,插头公差控制较好,而黄色插头有时左右两个插头的公差都有差距,插入时都能明显感觉。

这种情况下我们实测较松的一个插头接触电阻会增加一倍以上,高于1 mΩ(毫欧)。

蓝色XT60头接触电阻分布比较统一,均在0.451 mΩ附近,所以我们目前取这种XT60头的连接电阻作为XT60的代表电阻。

XT60在供电回路中需要两付插头,我们上面测量的是其中一付的电阻,所以整个回路中XT60引入的电阻为0.902 mΩ(毫欧)。

3、思考:
若用2400W的电机(如3674系列的无刷电机),假定电池组使用的是6S锂电,电压为
22.2V,则标称电流为108A。

XT60接头的局部功耗为:I平方*R=108*108*0.91毫欧/1000=10.6W。

八、应用思考与建议
1、以上测试是在常温(约25度)下进行的,当通电后接头会发热,电阻会随着温度的增加而增加,实际运行时的电阻比测试环境下的电阻要大,发热量可能还要大很多。

2、同一型号的接头,由于生产厂家的不同,质量良莠不齐。

3、接头自身的导体电阻很小,但接触电阻(公母头对接时的接触面吻合度、氧化情况等因素影响)要比导体自身电阻大很多倍。

因此,接头的制作工艺是影响电阻值的关键因素。

4、通常接头的阻值都是毫欧级别的,常见的万用表无法测试,对大电流应用的接头一定要找品牌厂家的货,不要因小失大。

5、电机、电调附送的接头,通常的质量一般,应考虑是否进行更换,特别是模头级别的,喜欢玩大C电池,高功耗的模头。

6、简明对比表(鉴于测算原数据来源于网络,样品质量、测试真实性无从考证,仅供参考)
(图9)。

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