电气连接

电气产品中所有电气回路的集合

电气连接广义上是指电气产品中所有电气回路的集合，包括电源连接部件例如电源插头、电源接线端子等、电源线、内部导线、内部连接部件等；而狭义上的电气连接则只是指产品内部将不同导体连接起来的所有方式。

定义

电气连接包括：接线端子、PCB连接器、工业连接器、接线盒、重载连接器、电缆、电缆接头、安全栅、接触件等。为了统一术语，一般所称的电气连接是指狭义上的电气连接，而使用电气连接组件来指广义上的电气连接。

用途: 电气连接广泛应用于电子、电气、工业生产、基础建设、化工、港口、机械、国防、工业控制等领域。

电气连接分类

一般按照电气连接组件的位置，电气产品中的电气连接组件可以分为外部电气连接组件和内部电气连接组件两大部分。外部电气连接组件是指产品外壳（电气外壳）外部的所有电气连接组件，这些电气连接组件由于不包括在产品外壳（电气外壳）的防护之内，因此，必须单独满足相应的电击防护要求。内部电气连接组件是指产品外壳（电气外壳）内部的所有电气连接组件，这些电气连接组件由于包括在产品外壳（电气外壳）的防护之内，因此，一般只需要满足相应的功能绝缘要求即可。以常见的电饭煲为例（见图1），它使用电源线组件和供电电网连接提供工作电源，电源线组件通过耦合器与电饭锅的内部实现连接，耦合器通过内部导线连接到内部控制器（限温器、热熔断体）及发热管等部件上，形成电气回路。

组件组成

一般电气连接组件主要由电气连接部件（例如接线端子等）、电线电缆、电线固定装置和电线保护装置（例如单独的电线护套等）等部件组成。

电气连接部件通过提供适当的机械作用力，将不同的导体部件可靠地固定在一起，实现电气连接。电气连接部件的关键作用在于提供可靠的连接，避免不同导体之间出现接触不良而引起危险。电气连接部件通常由非金属支撑部件和金属连接部件组成，非金属支撑部件作为支撑基础，除了要求能够在长期工作中起到绝缘的作用外，还要求能够承受使用中所支撑导体的发热，不会出现导致危险的变形（对于热塑性材料而言，可以通过球压测试来验证。），并且有一定的阻燃等级，不会成为潜在的火源。

电线电缆作为主要的载流部件，除了要求有足够的载流能力之外，还要求有足够的机械强度和绝缘特性，以满足使用中的电击防护要求。

为了确保电气连接的长期有效，一般应采取有效措施，避免电线电缆在电气连接部位承受过分的机械应力。通常的解决方法是在电气连接部位附近使用附加固定方式来固定电线电缆，也就是俗称的电线电缆“双重固定方法”。

以下分别介绍外部电气连接组件和内部电气连接组件在设计时应当注意的问题。

外部组件

常见的外部电气连接组件主要是产品的电源连接组件，常见的电源连接组件主要有以下几种结构。

1．电源插头—电线护套—电源线—电线护套—电线固定装置—内部电源连接结构

这种结构是一种使用得最普遍的电源连接方式，使用时只需要将产品的电源插头插入合适的电源插座内，产品就可以正常使用。为了保证安全，产品的电源插头应当符合相应国家和地区的标准，与供电电网的电源插座匹配。在使用时，应当避免使用电源转换插头，尤其是那些大功率的电气产品。在市场上，一些转换插头甚至只提供两极转换，而将接地插头浮空，这无形中破坏了Ⅰ类产品的电击防护系统，是非常危险的。

2．电源线组件（包括电源插头—电线护套—电源线—电线护套—耦合器）—耦合器—内部电源连接结构。

这种结构最显著的特点是，电源线组件可以方便、自由地取下而不会影响产品的安全特性。例如，对于一些销往不同国家和地区的产品，尤其是大量的IT类产品，往往可以通过仅仅更换电源线组件的方式就可以在不同的国家和地区使用，大大降低了产品生产制造过程中的库存压力。此外，电源线组件可以从产品上取下，还可以减小产品的体积，提高产品使用的舒适性。

为了提高产品的适用性，大部分的耦合器都是采取标准化结构的（执行标准IEC 60320、IEC 60309或等效的国家和地区标准），以便于实现耦合器的互换性。在选用耦合器时，除了要考虑耦合器的规格、参数外，还需要注意耦合器的工作环境限制。普通的耦合器属于冷环境使用，即在耦合器插脚温度不超过70°C的情形下使用，如果需要在更高温度的情形下使用耦合器，必须选用热环境或高热环境使用的耦合器。

此外，还有许多产品使用非标准化的耦合器以提高产品的使用舒适性。无论是使用标准耦合器还是非标准耦合器，在结构上都必须保证耦合器的连接器在使用时不会起到支撑的作用。同时，在接通过程中耦合器的结构能够保证相极同时接通，并且接地极（如果有）比相极先接通；而在断开过程中耦合器的结构能够保证相极同时断开，并且接地极（如果有）比相极后断开。

3．电源连接端子排

这种类型的外部电气连接组件一般只是在使用固定布线连接（Fixed Wiring）方式的电气产品中使用。这种连接方式的特点是直接将外部电源线连接到产品的电源连接端子排上。电源连接端子排必须在旁边明确、清楚地标识出正确的接线方式；同时，为了避免在连接外部电源线时对内部布线产生影响，外部电源线不允许与内部导线共用同一个端口。

使用这种连接方式的产品时，使用者无法通过拔下电源插头的方式来完全切断产品的电源，因此，一般要求产品必须装备电源全极断开装置（即能够同时断开所有电源连接的开关，并且开关触头断开后能够至少满足基本绝缘的要求），或者在安装说明上强调必须在固定布线中配备全极断开装置。

需要注意的是，以往有许多用于固定布线安装的产品不提供电源端子排，而仅仅提供电源引线。然而，根据许多国家和地区的相关技术安全法规，这种结构的产品一般是不允许在市场上直接销售的，除非提供可靠固定且清晰标识的电源端子排。

4．直插式结构

直插式结构的产品直接将电源插头铸造在产品的外壳上，使用时将整个产品插到电源插座上。使用这种结构的产品的特点是体积较小，结构紧凑，但是对产品的生产制造工艺要求较高，尤其是对电源插头部分的公差要求较高，并且在设计时必须注意在插入电源插座时，手和插座电极之间必须有足够的距离。

为了避免使用中对插座产生过量的机械应力（一般要求对插座产生的附加力矩小于0.25Nm），产品直插部分的质量一般都在500g以内。常见的直插式结构的产品主要有小型电源适配器、充电器。此外，直插式产品在使用中还要求不会产生震动，因此，这种结构的产品通常不能直接用于加热液体或者带有电动部件。

内部组件

内部电气连接组件包括电源接线端、各种内部电气连接部件、内部导线及其护套等，至于绕组则一般不认为包括在内部电气连接组件的范围内，但是印制电路板则可以认为是一种特殊的内部电气连接组件。

内部电气连接部件的类型很多，既可以是各种螺纹型或无螺纹型接线端子，也可以是各种接插件，甚至可以是钳压连接、缠绕、焊接等连接部件。

电源接线端是用于连接外部电源线的接线端。如果产品允许根据需要更换电源线，那么，电源线接线端通常采用端子排的形式（螺纹型或无螺纹型的都可以），并且应当在端子排旁边明确、清楚地标识出正确的接线方式；同时，为了避免在连接外部电源线时对内部布线产生影响，外部电源线不允许与内部导线共用同一个端口。此外，为了避免电源线固定装置失效时出现电击的危险，对于Ⅰ类电气产品而言，一旦出现电源线受到外力被拔出的情形时，相线应当比接地线先被绷紧和脱落。

对于内部导线，同样需要根据工作电流的大小选用截面积合适的导线。内部的截面积可以根据实际工作电流的大小进行选用，不一定需要与电源线的截面积相同。在实际生产装配过程中，一些工厂为了避免混淆不同截面积的导线，通常会使用不同的颜色来区分不同截面积的导线，此时需要注意有黄—绿组合的双色标识导线应只用作保护接地导线。选用内部导线时，还要注意一般不应选用铝线。

内部导线由于处在外壳防护下，因此，在机械强度、绝缘等方面的要求都比外部电源线的要求较低，基本绝缘的导线甚至裸露导线在一定情形下都是允许使用的。需要注意的是，由于布线等原因（例如连接产品不同部位之间的导线）裸露在外、使用中可以被接触的导线，虽然它们在许多场合被称为内部导线（相对电源线而言），但是在产品安全领域，这些导线由于不在外壳防护下，因此同样属于外部电气连接组件的一部分，应当参照电源线来进行要求，除非它们属于安全特低电压（SELV）电路。

在内部布线的结构安排上，应注意以下几点。

内部导线应当有效地固定，使用线扎将多股内部导线扎在一起进行固定是实际中常见的固定方式，但必须注意线扎的耐热特性和老化问题。

裸露的内部布线必须是刚性的，并且使用机械方式可靠固定，在正常使用中不可能发生移位情况，防止由此导致爬电距离、电气间隙过小而引起短路或电击危险。

防止导线与运动部件接触，避免运动部件刮、擦导线而损坏导线的绝缘。对于可能与锐利边、棱接触的导线，应当提供外加护套，避免在正常使用时因为移动、震动等而损坏导线的绝缘。

内部导线应当远离热源，导线周围环境的温度不应超过导线允许使用的温度范围。对于热源附近的导线，应当选用适当的耐高温导线或采取适当的隔热措施，例如使用耐热套管等。

印制电路板可以认为是一种特殊的内部电气连接组件，但是由于印制电路板是依靠铜箔实现电气连接的，因此，印制电路板的载流能力是不强的，这一点在设计时必须充分注意。

在内部电气连接中，有两种常见的问题需要特别注意。

一个问题是焊接可靠性的问题。除了关注虚焊等传统的工艺问题外，必须注意焊接对多股软线的影响。多股软线在焊接后，焊锡凝固的部位无法像原来一样保持柔韧性，因此，软线在焊接的交界部位会因为机械应力、震动等原因而逐渐断裂，因此，多股软线的固定一般不可以依赖于焊接。同时，为了避免断开后的导线自由移动而影响内部的电气间隙、爬电距离，在多股软线焊接部位的附近应当有附加的固定装置。例如，可以使用热缩套管来同时固定导线绝缘和焊接部位。总之，尽量减小焊接交界部位的受力。对于一些焊接端有孔眼的情形，只要导线穿过的孔眼不过大，除了箔线以外，在焊接前勾进孔眼也是一种合适的方法。至于缠绕后焊接的情形，焊接的部位应当是在顶端，以便缠绕部分能够起到附加固定的作用。

此外，还应注意近年来多个国家和地区对焊锡中含铅量的限制问题。越来越多的焊接已经采用无铅焊接工艺，但是工艺要求相对较高，而且可能出现的“锡须”对电气间隙、爬电距离等会有影响。这是未来电气产品安全领域需要关注的一个重点问题。

另一个问题是电气连接中的压力传递问题。一般，为了维持接触的可靠性，确保回路的载流能力，尤其是对于通过的电流超过0.5A的情形，电气连接（包括提供保护接地连续性的连接）的接触压力不应当依靠易于收缩或变形的绝缘材料来保持、传递，除非是陶瓷材料。使用有弹力的金属部件来进行压力补偿，是实践中一种有效的方法。

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