電氣連接

電氣連接包括：接線端子、PCB連接器、工業連接器、接線盒、重載連接器、電纜、電纜接頭、安全柵、接觸件等。為了統一術語，一般所稱的電氣連接是指狹義上的電氣連接，而使用電氣連接組件來指廣義上的電氣連接。

用途：電氣連接廣泛應用於電子、電氣、工業生產、基礎建設、化工、港口、機械、國防、工業控制等領域。

一般按照電氣連接組件的位置，電氣產品中的電氣連接組件可以分為外部電氣連接組件和內部電氣連接組件兩大部分。外部電氣連接組件是指產品外殼（電氣外殼）外部的所有電氣連接組件，這些電氣連接組件由於不包括在產品外殼（電氣外殼）的防護之內，因此，必須單獨滿足相應的電擊防護要求。內部電氣連接組件是指產品外殼（電氣外殼）內部的所有電氣連接組件，這些電氣連接組件由於包括在產品外殼（電氣外殼）的防護之內，因此，一般只需要滿足相應的功能絕緣要求即可。以常見的電飯煲為例（見圖1），它使用電源線組件和供電電網連接提供工作電源，電源線組件通過耦合器與電飯鍋的內部實現連接，耦合器通過內部導線連接到內部控制器（限溫器、熱熔斷體）及發熱管等部件上，形成電氣迴路。

一般電氣連接組件主要由電氣連接部件（例如接線端子等）、電線電纜、電線固定裝置和電線保護裝置（例如單獨的電線護套等）等部件組成。

電氣連接部件通過提供適當的機械作用力，將不同的導體部件可靠地固定在一起，實現電氣連接。電氣連接部件的關鍵作用在於提供可靠的連接，避免不同導體之間出現接觸不良而引起危險。電氣連接部件通常由非金屬支撐部件和金屬連接部件組成，非金屬支撐部件作為支撐基礎，除了要求能夠在長期工作中起到絕緣的作用外，還要求能夠承受使用中所支撐導體的發熱，不會出現導致危險的變形（對於熱塑性材料而言，可以通過球壓測試來驗證。），並且有一定的阻燃等級，不會成為潛在的火源。

電線電纜作為主要的載流部件，除了要求有足夠的載流能力之外，還要求有足夠的機械強度和絕緣特性，以滿足使用中的電擊防護要求。

為了確保電氣連接的長期有效，一般應採取有效措施，避免電線電纜在電氣連接部位承受過分的機械應力。通常的解決方法是在電氣連接部位附近使用附加固定方式來固定電線電纜，也就是俗稱的電線電纜“雙重固定方法”。

以下分別介紹外部電氣連接組件和內部電氣連接組件在設計時應當注意的問題。

常見的外部電氣連接組件主要是產品的電源連接組件，常見的電源連接組件主要有以下幾種結構。

1．電源插頭—電線護套—電源線—電線護套—電線固定裝置—內部電源連接結構

這種結構是一種使用得最普遍的電源連接方式，使用時只需要將產品的電源插頭插入合適的電源插座內，產品就可以正常使用。為了保證安全，產品的電源插頭應當符合相應國家和地區的標準，與供電電網的電源插座匹配。在使用時，應當避免使用電源轉換插頭，尤其是那些大功率的電氣產品。在市場上，一些轉換插頭甚至只提供兩極轉換，而將接地插頭浮空，這無形中破壞了Ⅰ類產品的電擊防護系統，是非常危險的。

2．電源線組件（包括電源插頭—電線護套—電源線—電線護套—耦合器）—耦合器—內部電源連接結構。

這種結構最顯著的特點是，電源線組件可以方便、自由地取下而不會影響產品的安全特性。例如，對於一些銷往不同國家和地區的產品，尤其是大量的IT類產品，往往可以通過僅僅更換電源線組件的方式就可以在不同的國家和地區使用，大大降低了產品生產製造過程中的庫存壓力。此外，電源線組件可以從產品上取下，還可以減小產品的體積，提高產品使用的舒適性。

為了提高產品的適用性，大部分的耦合器都是採取標準化結構的（執行標準IEC60320、IEC60309或等效的國家和地區標準），以便於實現耦合器的互換性。在選用耦合器時，除了要考慮耦合器的規格、參數外，還需要注意耦合器的工作環境限制。普通的耦合器屬於冷環境使用，即在耦合器插腳溫度不超過70°C的情形下使用，如果需要在更高溫度的情形下使用耦合器，必須選用熱環境或高熱環境使用的耦合器。

此外，還有許多產品使用非標準化的耦合器以提高產品的使用舒適性。無論是使用標準耦合器還是非標準耦合器，在結構上都必須保證耦合器的連接器在使用時不會起到支撐的作用。同時，在接通過程中耦合器的結構能夠保證相極同時接通，並且接地極（如果有）比相極先接通；而在斷開過程中耦合器的結構能夠保證相極同時斷開，並且接地極（如果有）比相極后斷開。

3．電源連接端子排

這種類型的外部電氣連接組件一般只是在使用固定布線連接（FixedWiring）方式的電氣產品中使用。這種連接方式的特點是直接將外部電源線連接到產品的電源連接端子排上。電源連接端子排必須在旁邊明確、清楚地標識出正確的接線方式；同時，為了避免在連接外部電源線時對內部布線產生影響，外部電源線不允許與內部導線共用同一個埠。

使用這種連接方式的產品時，使用者無法通過拔下電源插頭的方式來完全切斷產品的電源，因此，一般要求產品必須裝備電源全極斷開裝置（即能夠同時斷開所有電源連接的開關，並且開關觸頭斷開后能夠至少滿足基本絕緣的要求），或者在安裝說明上強調必須在固定布線中配備全極斷開裝置。

需要注意的是，以往有許多用於固定布線安裝的產品不提供電源端子排，而僅僅提供電源引線。然而，根據許多國家和地區的相關技術安全法規，這種結構的產品一般是不允許在市場上直接銷售的，除非提供可靠固定且清晰標識的電源端子排。

4．直插式結構

直插式結構的產品直接將電源插頭鑄造在產品的外殼上，使用時將整個產品插到電源插座上。使用這種結構的產品的特點是體積較小，結構緊湊，但是對產品的生產製造工藝要求較高，尤其是對電源插頭部分的公差要求較高，並且在設計時必須注意在插入電源插座時，手和插座電極之間必須有足夠的距離。

為了避免使用中對插座產生過量的機械應力（一般要求對插座產生的附加力矩小於0.25Nm），產品直插部分的質量一般都在500g以內。常見的直插式結構的產品主要有小型電源適配器、充電器。此外，直插式產品在使用中還要求不會產生震動，因此，這種結構的產品通常不能直接用於加熱液體或者帶有電動部件。

內部電氣連接組件包括電源接線端、各種內部電氣連接部件、內部導線及其護套等，至於繞組則一般不認為包括在內部電氣連接組件的範圍內，但是印製電路板則可以認為是一種特殊的內部電氣連接組件。

內部電氣連接部件的類型很多，既可以是各種螺紋型或無螺紋型接線端子，也可以是各種接插件，甚至可以是鉗壓連接、纏繞、焊接等連接部件。

電源接線端是用於連接外部電源線的接線端。如果產品允許根據需要更換電源線，那麼，電源線接線端通常採用端子排的形式（螺紋型或無螺紋型的都可以），並且應當在端子排旁邊明確、清楚地標識出正確的接線方式；同時，為了避免在連接外部電源線時對內部布線產生影響，外部電源線不允許與內部導線共用同一個埠。此外，為了避免電源線固定裝置失效時出現電擊的危險，對於Ⅰ類電氣產品而言，一旦出現電源線受到外力被拔出的情形時，相線應當比接地線先被繃緊和脫落。

對於內部導線，同樣需要根據工作電流的大小選用截面積合適的導線。內部的截面積可以根據實際工作電流的大小進行選用，不一定需要與電源線的截面積相同。在實際生產裝配過程中，一些工廠為了避免混淆不同截面積的導線，通常會使用不同的顏色來區分不同截面積的導線，此時需要注意有黃—綠組合的雙色標識導線應只用作保護接地導線。選用內部導線時，還要注意一般不應選用鋁線。

內部導線由於處在外殼防護下，因此，在機械強度、絕緣等方面的要求都比外部電源線的要求較低，基本絕緣的導線甚至裸露導線在一定情形下都是允許使用的。需要注意的是，由於布線等原因（例如連接產品不同部位之間的導線）裸露在外、使用中可以被接觸的導線，雖然它們在許多場合被稱為內部導線（相對電源線而言），但是在產品安全領域，這些導線由於不在外殼防護下，因此同樣屬於外部電氣連接組件的一部分，應當參照電源線來進行要求，除非它們屬於安全特低電壓（SELV）電路。

在內部布線的結構安排上，應注意以下幾點。

內部導線應當有效地固定，使用線扎將多股內部導線扎在一起進行固定是實際中常見的固定方式，但必須注意線扎的耐熱特性和老化問題。

裸露的內部布線必須是剛性的，並且使用機械方式可靠固定，在正常使用中不可能發生移位情況，防止由此導致爬電距離、電氣間隙過小而引起短路或電擊危險。

防止導線與運動部件接觸，避免運動部件刮、擦導線而損壞導線的絕緣。對於可能與銳利邊、棱接觸的導線，應當提供外加護套，避免在正常使用時因為移動、震動等而損壞導線的絕緣。

內部導線應當遠離熱源，導線周圍環境的溫度不應超過導線允許使用的溫度範圍。對於熱源附近的導線，應當選用適當的耐高溫導線或採取適當的隔熱措施，例如使用耐熱套管等。

印製電路板可以認為是一種特殊的內部電氣連接組件，但是由於印製電路板是依靠銅箔實現電氣連接的，因此，印製電路板的載流能力是不強的，這一點在設計時必須充分注意。

在內部電氣連接中，有兩種常見的問題需要特別注意。

一個問題是焊接可靠性的問題。除了關注虛焊等傳統的工藝問題外，必須注意焊接對多股軟線的影響。多股軟線在焊接后，焊錫凝固的部位無法像原來一樣保持柔韌性，因此，軟線在焊接的交界部位會因為機械應力、震動等原因而逐漸斷裂，因此，多股軟線的固定一般不可以依賴於焊接。同時，為了避免斷開后的導線自由移動而影響內部的電氣間隙、爬電距離，在多股軟線焊接部位的附近應當有附加的固定裝置。例如，可以使用熱縮套管來同時固定導線絕緣和焊接部位。總之，盡量減小焊接交界部位的受力。對於一些焊接端有孔眼的情形，只要導線穿過的孔眼不過大，除了箔線以外，在焊接前勾進孔眼也是一種合適的方法。至於纏繞后焊接的情形，焊接的部位應當是在頂端，以便纏繞部分能夠起到附加固定的作用。

此外，還應注意近年來多個國家和地區對焊錫中含鉛量的限制問題。越來越多的焊接已經採用無鉛焊接工藝，但是工藝要求相對較高，而且可能出現的“錫須”對電氣間隙、爬電距離等會有影響。這是未來電氣產品安全領域需要關注的一個重點問題。

另一個問題是電氣連接中的壓力傳遞問題。一般，為了維持接觸的可靠性，確保迴路的載流能力，尤其是對於通過的電流超過0.5A的情形，電氣連接（包括提供保護接地連續性的連接）的接觸壓力不應當依靠易於收縮或變形的絕緣材料來保持、傳遞，除非是陶瓷材料。使用有彈力的金屬部件來進行壓力補償，是實踐中一種有效的方法。