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案例問題

 

在GB/T14536.1-2008《家用很類似用途電自動控制器 第1部分：通用要求》第19章中要求，載流接頭不應(yīng)該用非金屬材料（陶瓷除外）傳遞壓力。市面上最為常見的塑料外殼的KSD溫控器（見圖1），它采用的是非金屬材料制成的外殼/基座。動、靜觸頭分別固定在外殼/基座上。那么它是否就不符合標準中19章的要求呢？我們又該如何去判斷？

 

 

圖1  KSD型雙金屬片溫控器

 

標準條款解讀

 

 

圖2 GB/T14536.1-2008《家用很類似用途電自動控制器 

 

第1部分：通用要求》截圖

 

圖2為標準中關(guān)于載流觸頭接觸壓力要求的相關(guān)條款。首先我們逐句解讀一下：

 

1

 

“除非相應(yīng)的金屬部件有足夠的彈性來補償非金屬材料的收縮和變形”。字面意思已經(jīng)說得非常直白，只要產(chǎn)品的設(shè)計上載流的金屬部件可以產(chǎn)生足夠的彈性來補償非金屬材料在控制器工作中產(chǎn)生的形變的話，是可以采用非金屬材料來支撐載流觸頭的。

 

2

 

 “載流接頭不應(yīng)該用非金屬材料傳遞壓力”。載流接頭為了保證其可靠連接，那么在接頭（觸頭）間應(yīng)該有一個相互貼緊的壓力。而力是相互的，要產(chǎn)生這個接觸壓力，固定這動、靜接頭（觸頭）的位置就會受到一個反作用力。通常該力作用于外殼/基座之上。

 

3

 

 “陶瓷或其特性不低于陶瓷的非金屬材料除外”最后一個條件是陶瓷和特性不低于陶瓷的非金屬材料除外。因為陶瓷的熱穩(wěn)定性非常高，一般情況下不可能發(fā)生形變。

 

為什么標準規(guī)定了不能通過非金屬傳遞接觸壓力呢？

 

其實原因很簡單，因為我們的非金屬材料一般都采用塑料，不管是什么類型的塑料都有一定的熱穩(wěn)定性。一般溫度越高越容易發(fā)生收縮變形。如果通過塑料傳遞接觸壓力，那么當(dāng)溫控器工作在一個較高的環(huán)境溫度下，或載流件自身發(fā)熱時，塑料的熱穩(wěn)定溫度會降低變形，從而導(dǎo)致觸頭沒有足夠的接觸壓力，使觸頭間的接觸電阻變大，從而產(chǎn)生高溫損壞觸頭。因此塑料不能傳遞接觸壓力。

 

 

圖3 KSD溫控器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

 

 

圖4 KSD溫控器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

 

案例分析

 

根據(jù)標準的解讀，那么是不是KSD這種結(jié)構(gòu)的溫控器就不能使用非金屬外殼/基座呢？答案是可以使用非金屬材料作為外殼/基座。但需要分析其結(jié)構(gòu)工藝，看看是否滿足標準要求。

 

根據(jù)圖5的結(jié)構(gòu)圖可以分析出，當(dāng)觸點閉合時，由動觸片產(chǎn)生的彈力讓動、靜觸點緊密地結(jié)合在一起，那么同時動、靜觸片上的反作用力會傳遞到各自與外殼固定的位置。從圖3上可以看到，動靜觸片是通過鉚釘固定在外殼/基座上，并且與接線端子連接。而該鉚接結(jié)構(gòu)則是我們需要的分析重點。

 

 

圖5 鉚釘與動觸片連接結(jié)構(gòu)

 

情況1：動觸片與鉚釘松動連接，鉚釘頭將動觸片壓在外殼/基座上。

 

若圖5的結(jié)構(gòu)中，把外殼部分（陰影）挖掉，動觸片與鉚釘是松動的。則我們可以判斷，在組裝好溫控器后動觸片是被鉚釘頭壓在外殼基座上從而固定的。那么動觸片大部分接觸壓力會傳遞到外殼基座上。則這種結(jié)構(gòu)是不符合標準要求的。而且往往這種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品在進行17章耐久性試驗會出現(xiàn)不合格的現(xiàn)象。同時可能發(fā)現(xiàn)端子松動。這都是因為該鉚釘將端子和觸片壓在非金屬的外殼上，由于耐久試驗長期在高溫下進行，導(dǎo)致塑料變形，從而使得觸片、鉚釘、端子三者連接出現(xiàn)松動。因此情況1屬于不符合標準要求。

 

情況2：動觸片與鉚釘緊固連接，鉚釘、觸片、端子鉚接在一起。

 

還是圖5的結(jié)構(gòu)，如果把外殼部分（陰影）挖掉，鉚釘、觸片和端子仍然會保持著有效連接，且3者之間不會出現(xiàn)松動移位。這種情況，動觸片的接觸壓力大部分傳遞到了鉚釘上，并通過鉚釘再分散到外殼。當(dāng)溫控器長時間在高溫下工作時，即使高溫使塑料產(chǎn)生一定的變形，鉚釘、動觸片、端子不會因為塑料變形（一定量的變形）了而導(dǎo)致接觸壓力減小，從而保持了觸點連接的相對穩(wěn)定。因此情況2符合標準要求。同時根據(jù)我們多年來測試的總結(jié)該類型的結(jié)構(gòu)質(zhì)量會比情況1好很多。

 

如何判斷：

 

如何判斷溫控器的結(jié)構(gòu)是情況1還是情況2?其實非常簡單，我們可以拿一個未經(jīng)任何測試的樣品，將外殼塑料部分去除（圖6），然后觀察觸片、鉚釘、端子的結(jié)構(gòu)是否固定還是松動來判斷。另外我們還要通過材料試驗，主要是球壓試驗來考核其塑料件的熱穩(wěn)定性。以及通過耐久試驗后的結(jié)果來輔助判斷。

 

 

圖6 去除塑料外殼后的觸片鉚釘及端子

 

  結(jié)  論  

 

KSD溫控器是可以使用非金屬材料作為外殼/基座的。要判斷是否通過非金屬材料傳遞壓力，可以通過判斷其載流件的連接工藝來判斷，同時通過材料試驗，和耐久性試驗的結(jié)果進行驗證。