浅析车用电线束插接器的绝缘性能及测试
王武军
河南天海电器有限公司 河南鹤壁 458030
摘要：绝缘性能是汽车用插接器的重要电气性能，不合适的绝缘性能可使汽车用插接器工作时产生漏电、击穿等现象。分析了汽车用插接器绝缘性能的影响因素。分析了汽车用插接器绝缘性能测试中的常见问题，提出了测试环境对测试结果影响的解决办法，提出了绝缘介电强度测试的必要性。
关键词： 插接器；绝缘电阻；绝缘介电强度；测试
Analysis on insulating properties and testing of Auto connectors
Wang Wujun
HeNan THB Electric Co.,LTD Hebi, Henan 458030
Abstract：The insulating properties is Auto connectors's important electrical properties, Not suitable insulating performance can make the automobile connector works when produces leakage, breakdown phenomenon. Analysis influence factors of the automotive connector insulation performance. Analysis the common problems of the automotive connector insulation performance test.Put forward the solutions about the test environment influence on test results. Proposed test the dielectric strength. Key words：connector; insulation resistance; Dielectric strength; test
车用电线束插接器[1]的绝缘性能是汽车用插接器的重要电气性能，反映绝缘性能的参数绝缘电阻和绝缘介电强度是保证连接器可靠工作的最基本电气参数。由于汽车用插接器使用环境的特殊性，绝缘性能受温度、湿度、化学试液、灰尘等环境因素的影响较大[2]，因此，分析插接器绝缘性能的影响因素和测试方法对提高插接器的可靠性和使用寿命具有重要意义。
２ 作用原理
绝缘电阻是指在插接器的绝缘部分施加电压，从而使绝缘部分的表面或内部产生漏电电流而呈现出的电阻值。绝缘电阻的计算公式如下：
Rj= Il （1）
式中，Rj表示绝缘电阻
Vj 表示加在绝缘体上的电压
Il表示泄露电流
通过绝缘电阻检验可以确定插接器的绝缘性能是否符合电路设计要求以及经受高温、潮湿等环境应力时绝缘电阻是否符合相关技术规范的要求[3]。当绝缘电阻不能满足相关规范时，意味着漏电电流大，将破坏电路的正常工作。例如，过大的漏电电流形成反馈回路，所产生的热和直流电解，将使绝缘体破坏或使插接器的电性能变劣直至完全失效。
绝缘介电强度检验是在同一插接器的导电端子与导电端子之间、不同插接器的相邻导电端子之间，在规定时间内施加规定的电压，以此来确定插接器在额定电压下能否安全工作，能否耐受由于开关浪涌及其它类似现象所导致的过电位的能力，从而评定插接器绝缘材料或绝缘间隙是否合适。如果绝缘体内有缺陷，则在施加试验电压后，将产生击穿放电或损坏。
３ 影响因素
３．１绝缘材料的影响
根据插接器绝缘性能的作用原理可知，插接器护套材料的绝缘性能是决定插接器绝缘性能的关键因素。插接器护套常用材料有聚酰胺（俗称尼龙）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、ABS等[4]。当选用某种材料时，该材料的绝缘性能应作为考虑因素之一。绝缘性能不能满足要求时，应考虑更换绝缘性能合适的材料，或者对所选材料进行改性处理，以满足插接器设计对材料绝缘性能的要求。例如，汽车插接器经常用到的材料PBT，纯PBT经改性加入30%玻璃纤维增强后，材料变为PBT-GF30，其介电强度可由16kV /mm提高到24kV /mm。
３．２温度及湿度的影响
高温会破坏绝缘材料绝缘性能，引起插接器绝缘电阻和绝缘介电强度性能的降低。长期处于高温环境下会引起绝缘体物理变形、分解、逸出生成物，产生呼吸效应、电解腐蚀及裂纹。由于汽车上使用插接器的不同位置环境温度的差异，所选择的适合不同位置的插接器护套可满足不同环境温度的要求。不合适的插接器选用将造成超出插接器适合使用温度的应用，长期使用有可能会造成插接器绝缘性能的降低。
环境湿度也可能引起插接器绝缘性能的降低。一般汽车用插接器要求的绝缘电阻在100MΩ[5]以上，潮湿环境引起水蒸汽在绝缘体表面的吸收和扩散，可能使插接器的绝缘电阻降低至1MΩ以下，同时绝缘介电强度也会因湿度的影响而降低。
３．３污损的影响
绝缘体内部和表面的洁净度对插接器的绝缘电阻和绝缘介电强度均有较大影响。如由于多次插拔造成的端子表面金属屑或端子表面镀层碎屑渗入或附着于绝缘体表面，会明显降低插接器的绝缘电阻和绝缘介电强度。如在某连接器测试时发现，在导电端子间施加600V交流电压时，两个导电端子之间即发生击穿现象，远小于要求的1000V交流电压。经对该产品的解剖分析后认为：击穿发生于两个导电端子的分隔面，是由于镀层碎屑的脱落附着于绝缘体分隔面所致。
由于汽车用插接器使用环境的复杂性，绝缘性能的测试应考虑汽车的实际使用环境可能造成的对绝缘体的污损。如温度与湿度循环、热老化、高压水喷射等试验后，应测试插接器的绝缘电阻和绝缘介电强度，保证环境试验对插接器的影响不会导致不合格的绝缘性能。
３．４试验电压的影响
绝缘电阻检验时施加的试验电压对测试结果有很大影响。当试验电压升高时，漏电电流的增加与试验电流不成线性关系，总体上来说，电流增加速率大于电压增加速率。故试验电压升高时测得的绝缘电阻值将会下降。车用电线束插接器试验方法规定的绝缘电阻测试电压为500V，因此，不能使用欧姆表、直流电桥等电阻测量仪器来测试插接器的绝缘电阻。
３．５测试持续时间的影响
插接器的绝缘电阻测试时往往会出现在测试初期测试仪测得的绝缘电阻值呈逐渐上升趋势，这是因为被测连接器的测量极之间存在一定的电容，在测量初期，电源需要先为电容充电，随着充电过程的完全结束，绝缘电阻的测试值将趋于稳定。
绝缘介电强度的测试一般要求施加电压至规定值后持续1分钟无击穿、飞弧、放电、电介质断裂等现象。此测试的目的是控制插接器的泄露电流，汽车用插接器试验时一般是施加1000V交流电压，规定泄露电流不能大于0.5毫安。当产品具备击穿条件而持续时间不够时，由于绝缘体电极间电容存在充电时间而使泄露电流在短时间内不能达到规定值，这将使不合格的产品被判定为合格，使用风险增加。因此，保持施加规定电压规定的时间非常必要。
３．６爬电距离的影响
爬电距离是指同一护套的导电端子与导电端子之间或不同护套的相邻导电端子之间沿绝缘体表面测得的最短距离。爬电距离过短容易引起放电（飞弧），可导致插接器在测试绝缘介电强度时被击穿。由于插接器小型化和高密度的发展需要，爬电距离的研究越来越引起插接器产品开发人员的重视。例如，开发工程师将一些插接器护套的端子安装孔设计成带凹凸台阶的形状就是为了增加爬电距离。
４ 常见测试问题分析
４．１测试环境对测试结果的影响
车用电线束插接器技术条件规定的绝缘电阻和绝缘介电强度测试环境相对湿度为45%~75%。事实上，在45%的相对湿度下测得的绝缘电阻和75%的相对湿度下测得的绝缘电阻差别很大。45%的相对湿度下测得的绝缘电阻可达到1000兆欧，而在75%的相对湿度下测得值一般在100兆欧~200兆欧。由于我国幅员辽阔，北方气候干燥的环境相对湿度一般低于50%，南方气候湿润的环境相对湿度往往能达到70%以上。而标准只规定了测试的相对湿度范围和绝缘电阻大于100兆欧的规定值，因此，当处于下限的相对湿度环境测得的绝缘电阻值仅仅满足大于100兆欧的规定值而没有充足的富裕量时，则可能造成实际使用时此项指标的不合格。
４．２绝缘电阻测试不能替代绝缘介电强度测试
绝缘电阻是指在一定的环境条件下，插接器内部不同回路的各导电端子间或不同的插接器相邻的导电端子间的电阻。绝缘介电强度是指在一定的环境条件下，插接器内部不同回路的各导电端子间或不同的插接器相邻的导电端子间，所能承受的电压，在此电压下，插接器不能被击穿。实践中有人认为绝缘电阻足够高的插接器没有必要进行绝缘介电强度的检验。事实上，清洁干燥的绝缘体尽管有很高的绝缘电阻，但却可能发生不能经受绝缘介电强度检验的故障，反之，污损潮湿的绝缘体尽管能承受较高的绝缘介电强度，绝缘电阻却可能很低。
５ 结束语
绝缘性能是汽车用插接器的重要电气性能，绝缘性能的影响因素有绝缘材料、温度及湿度、绝缘体污损、试验电压、测试持续时间、爬电距离等。 由于测试环境湿度的影响，常造成测试结果与实际使用情况不符，测试时应考虑环境湿度对测试结果的影响。绝缘电阻不能完全反映插接器的绝缘性能，清洁干燥的绝缘体尽管有很高的绝缘电阻，但却可能发生不能经受绝缘介电强度检验的故障，测试时应在合适的环境湿度下测试插接器的绝缘介电强度。
６ 参考文献
[1]国家汽车行业标准：QC/T417-2001车用电线束插接器[S]
[2]GJB1217-91电连接器试验方法[S]
[3]李小平．汽车线束和连接器可靠性设计及工艺流程研究[D]．上海：上海交通大学，2007．
[4]王武军，王文玲．浅析汽车用插接器端子接触电阻[J]．汽车零部件，2012，4．
[5]SAE/USCAR-2 Revision 5 November 2007：Performance Specification for Automotive Electrical Connector Systems[S]