《家用和类似用途制冷器具用端子连接器可靠性要求和试验方法》标准解读

于玲 唐微 涂圣波 张惠敏 徐盈利

（1.中国家用电器研究院，北京 100176；2.中家院（北京）检测认证有限公司，北京 100176）

端子连接器作为家用制冷器最常用的关键部件，其作用是为了让导线更好的连接与应用，部分端子连接器的应用有效的减少了电子产品的体积，从而降低了生产成本。由于生产厂家、材料特性的不同，产品的质量也参差不齐。

连接器是电子设备中不可缺少的部件，但是无论什么样的连接器，其目的都是要保证电流顺畅连续和可靠地流通。这就说明连接器的可靠性非常重要，实际应用环境下要求端子连接器具有所需的时间内承受给定环境和/或机械压力的能力，比如高低温和高湿度的环境的使用要求下。因此连接器在类似给定的条件下运行时，必须在一段定义的时间内保持一组明确的性能水平。

目前与连接器相关的国家标准有GB/T 13140.1-2008《家用和类似用途低压电路用的连接器件 第1 部分：通用要求》、GB/T 17196-2017《连接器件 连接铜导线用的扁形快速连接端头 安全要求》、GB/T 24976.7-2010《电器附件环境设计导则 第7 部分：家用和类似用途低压电器用连接器件》、GB/T 34989-2017《连接器 安全要求和试验》，这几部相关标准主要聚焦在端子连接器的材料规格、分类、结构设计、部分安全、选型、标示等方面，而对于端子连接器的关键可靠性要求缺乏统一的量化指标，因此从安全、可靠角度来考虑，制定统一的连接器可靠性测试方法是有必要的。

该标准规定了家用和类似用途制冷器具用端子连接器可靠性评价的技术要求、试验方法。比如确定了高温高湿、冷热冲击等环境试验评价产品可靠程度；为检验产品结构耐热性，标准给出了球压试验和灼热丝试验，同时选择盐雾试验进行耐腐蚀性的考核；为评价端子连接器产品的用电安全和绝缘性能，进行绝缘电阻和电气强度试验等试验项目，全面的考核端子连接器的性能和可靠性。

1 标准编制过程

2018 年9 月10 日《家用和类似用途制冷器具用端子连接器可靠性要求和试验方法》标准编制工作立项。

2018 年11 月1 日，中国标准化协会电子电器分委会组织在北京召开了《电冰箱用连接器使用规范及测试方法》标准启动暨标准草案讨论会。

2019 年1 月4 日，工作组完成各单位现有试验验证数据的搜集整理，完成《家用和类似用途制冷器具用端子连接器测试方法》第一次讨论稿的修改；2019 年1 月6 日进行内部第二次讨论会议。第二次讨论会议对标准的各个章节进一步剖析讨论和确定，内容包括：范围、规范性引用文件、术语和定义、技术要求、试验方法、试验报告要求等。

2019 年1 月17 日，中国标协电子电器分委会组织在北京召开了《家用和类似用途制冷器具用端子连接器测试方法》团体标准的技术讨论会，参会人员对《家用和类似用途制冷器具用端子连接器测试方法》第二次讨论形成的修订稿进行内容确认。

2019 年1 月18 日，《家用和类似用途制冷器具用端子连接器测试方法》团体标准审查会在北京召开；审查会上，审查专家对标准编写提出了修改意见，建议对第5 章技术要求和第6 章试验方法，按试验顺序合理安排结构。

2019 年1 月19 日至2019 年3 月24 日对标准送审稿进行函审。2019 年3 月25 日形成报批稿。

2 重点内容解读

2.1 技术要求

针对端子连接器的相关可靠性，考虑如下因素：首先是端子连接器产品的设计和产品制造的材料；其次是连接器产品使用的操作环境；最后是功能要求应用的环境，尤其是温湿度等，这决定了产品失效程度。标准从这几方面综合考虑，给出了端子连接器外观尺寸、基本性能参数、可靠性相关方面的技术要求，标准技术要求部分重点注意：

（1）可靠性相关试验前后，最基本的要求是产品的基本性能参数具有一致性，无异常波动变化，外观需要外壳外观应无破损、裂缝、变形、无毛刺、飞边等异常现象，金属件表面应无氧化发黑现象，无锈斑和脏污，周围无毛刺，镀层均匀不易脱落等，这是保证产品基本性能的基础要求。

（2）端子接触电阻阻值越高，则接触电阻处的压降越大，因而接触点释放的热量将越多。如果温度上升到一定的极限，其中的接触点就会损坏。温度越高，损坏就越快，这种现象就会迅速蔓延。因此标准接触电阻章节中要求端子连接器初期接触电阻不大于10 mΩ，一些电路对接触电阻的变化很敏感，因此在高温高湿、振动等环境试验后，除产品外观需要满足无肉眼可见的裂纹和变形，并不应变成粘性的或油腻状要求，接触电阻的测量结果要求变更为不大于20 mΩ。为验证产品的使用寿命、稳定性等特性，通常会测试产品的温升情况，标准在该章节给出：要求产品的温升不超过30 K。

（3）从产品应用的整机的安全要求和电源环境考虑，端子连接器产品需要有足够的绝缘性能，标准中要求端子连接器的绝缘电阻不小于100 MΩ，这样能够保证使用安全。

（4）产品在工作时，在承受额定工作电压作用的同时，还会承受操作过程中短时过电压的作用，该电压常常高于其额定工作电压。在过电压的作用下，产品绝缘材料的内部结构会产生变化，当电压达到较高数值时，其电场强度会使绝缘击穿，产品将被损坏而功能失效，无法正常工作，使用人员有可能触电而危及到人身安全。因此需要电气强度试验（俗称耐压试验）用以衡量电器的绝缘结构在电场作用下耐击穿的能力。本标准要求端子连接器产品在初期电气强度试验以及在后续的低温存储和冷热冲击等试验过后，其试验结果不应出现闪络或击穿现象。

（5）对于端子连接器特有的机械结构，实现端子连接器连接电路的功能，因此需要对连接器进行塑壳锁定力和端子保持力提出要求。塑壳能够在连接器中保持端子在位、提供电气防护。塑壳锁定力是将配套的塑壳配插后，固定塑壳一端，将另一端塑壳沿轴向拔出所需要的力。标准要求该塑壳锁定力应满足：端子间距2.5 mm 以下塑壳锁定力不小于5 N；端子间距2.5 mm 以上（含2.5 mm）：两孔以上塑壳锁定力不小于30 N，两孔以下（含两孔）锁定力不小于20 N。另外端子保持力是连接器在正常使用期间插入，保持系统承受可能存在轴向机械应力，标准中要求产品的端子保持力应满足：端子间距2.5 mm 以下端子保持力不小于5 N；端子间距2.5 mm 以上（含2.5 mm）端子保持力不小于20 N。

（6）产品应用在家用和类似用途制冷器具中，这样的应用环境要求产品结构材料具有一定的耐热性，因此标准要求进行球压试验并给出了连接器压痕直径不大于2 mm 的试验结果要求。对于灼热丝试验给出了参考试验标准以及不同负载条件下试验灼热丝温度，并要求试验期间连接器不起燃或起燃后产生的火焰持续时间不超过2 s。标准还加入了盐雾试验用以考核产品耐腐蚀性，该章节要求试验后产品接触电阻应不大于20 mΩ。除此之外，标准还增加进行耐漏电起痕试验，并要求试验过程中过流装置不应发生动作、试件不应击穿。

2.2 试验方法

本标准的试验方法部分在协调完善试验相关的一些要求和细节，保证试验的一致性和合理规范性同时，也详细的给出了测试项目的试验条件及相关的测试方法。

2.2.1 试验要求

按照标准进行试验时，每组试验样品的数量为5 个，同一组试验的先后顺序应满足标准中附录A 的要求。因为接触电阻、温升、绝缘电阻和电气强度等试验过程及结果互相没有影响，因此附录A 中将上述几个产品性能测量的试验归为一组，选择一组样品进行试验，其他试验项目单独作为一组进行，达到考核不同方面可靠性的目的。样品进行试验之前，需提前检测接触电阻，接触电阻应不大于10 mΩ，因为在部分可靠性试验后，产品的接触电阻会发生变化。

2.2.2 振动

端子连接器在实际应用环境中可能受到机械振动的幅度和频率较低，选择扫频振动合适的试验条件即可以评价端子连接器的振动相关的可靠性，参考GB/T 2423.10-2019《环境试验 第2 部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）》进行试验，试验时阴连接器与阳连接器处于连接状态，模拟实际应用状态，试验条件最终确定为扫频振动：频谱变化规律为10 Hz—55 Hz—10 Hz，振幅：1.5 mm，轴向：X、Y、Z 3 轴，时间：每轴循环25 min。

2.2.3 接触电阻

连接器是连接电路的关键器件，其接触电阻是不可忽略的，尤其是在微电子电路中，接触电阻会对电路性能的提升造成阻碍，因此接触电阻的测量是有必要的。其他环境试验项目后，仍需要进行接触电阻的测量，并确定试验结果是否满足要求。试验时按照GB/T 5095.2-1997《电子设备用机电元件 基本试验规程及测量方法 第2 部分：一般检查、电连续性和接触电阻测试、绝缘试验和电压应力试验》中的试验2a 的规定进行测量端子连接器的接触电阻，测量时采用直流测量，允许三次测量循环后取平均值，增加结果的准确度。试验中测量接触电阻的方法即毫伏法，试验时加上测量电压，接触点就不应再动作，避免对受试接触件施加不正常的压力。因为进行三次测量循环，为减少扰动，多次循环测量应该紧接着连续进行，同时注意直流测量的接触电阻应该是正反方向通过电流时两种读数的平均值，减少电流极性对测试结果的影响。

2.2.4 温升

温升试验的目的是将被测产品置于高于其额定工作温度的某一特定温度下运行，稳定后记录其元件高于环境温度的温升，验证此产品的设计是否合理。温升试验时按照GB/T 17196-2017《连接器件 连接铜导线用的扁形快速连接端头 安全要求》中第8.3 条进行试验，试验电流按照表1 进行，以导线最大横截面积或AWG 线规号码选择电流，温升试验结果符合对应章节的要求。

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表1 温升试验负载电流

2.2.5 绝缘电阻

电气设备在用电过程中就存在着用电安全问题，绝缘电阻测试属于电气设备的例行试验，是用于检查电气设备绝缘缺陷的方法之一，其目的在于考察设备绝缘的情况，及早发现产品内在缺陷并保证和提升产品质量水平。绝缘电阻测量时需要分别在相邻端子之间施加500 V 直流电压，持续时间为1 min，试验结果满足要求。

2.2.6 电气强度

电路系统在运行过程中可能由于雷击、操作、故障或电气设备的参数配合不当等原因，引起系统中某些部分的电压突然升高，大大超过其额定电压，这便是过电压。在电压的作用下，产品绝缘材料发生闪络或击穿，这种情况下绝缘材料被破坏，产品防触电保护的功能就会失效。因此，必须对产品的绝缘结构进行电气强度检验，考核产品在设计和制造上是否能够使用安全、可靠。

标准中规定电气强度试验时，分别在相邻端子之间施加表2 所示50 Hz 交流电压，历时 1 min，试验观察是否出现闪络或者击穿现象发生。

表2 电气强度试验条件

2.2.7 结构稳定性相关试验

为考核端子连接器的结构稳定性，对连接器进行塑壳锁定力和端子保持力的可靠性评价测试。塑壳能够保持端子固定在位并保证电器安全，因此对其评价是有必要的。塑壳锁定力试验测试示意图如图1。试验时注意阴连接器与阳连接器需要处于连接状态，因为试验针对塑壳结构可靠性进行评价，所以塑壳内不含端子，固定一端塑壳，另一端沿轴向施加拉力，记录塑壳脱落时的拉力来评价端子连接器塑壳的锁定力强弱。

图1 塑壳锁定力测试示意图

连接器在正常使用期间插入端子保持系统承受可能存在轴向机械应力，从而影响到端子连接器的寿命。测量端子保持力时，将正确压接好的端子装入塑壳中，固定塑壳，对线束施加轴向拉力，试验结果应符合标准对应章节的要求。

2.2.8 环境可靠性评价相关试验

分析家用和类似用途制冷器具用端子连接器在实际应用环境下，可能受到的环境应力，并确定需要进行的环境可靠性试验类型，分析试验的严酷程度是否能够评价端子连接器的可靠性。可靠性环境试验类型包括高温高湿、低温存储、高温存储以及冷热冲击试验。例如在空调外机中，随着空调制冷制热的变化，附近的端子连接器可能受到不同程度的环境温度湿度的影响，以及在不同地区气候下使用和运输时也会受到特定环境一定时间的影响，有可能发生性能特性改变甚至失效的情况。因此对可能的特定条件下的端子连接器可靠性评价很有必要。标准中以下四个环境试验时，均需要整套样品处于连接状态，由技术要求部分可知，环境试验后需要样品的外观、温升等性能指标时候仍满足要求，详细的试验说明如表3 所示。

表3 可靠性环境试验条件及说明

2.2.9 耐热、耐腐蚀及耐漏电起痕

电子产品的设计需要考虑着火风险和潜在的着火危险，为了评价产品结构材料的耐热性，进行球压和灼热丝试验，两个试验均参照GB/T 5169 系列相应标准试验方法进行，球压试验评价产品材料在负重时的软化温度和材料流动性，试验时温度选择125℃。灼热丝试验将会评价产品在规定试验条件下，暴露在电热源中的耐起燃性能力或起燃后耐火焰蔓延能力。试验时将连接器样品放置在温度85℃、湿度85%的环境下放置168 h，试验的结果应符合对应技术要求。

选择盐雾试验评价连接器、端子、镀层耐盐雾腐蚀情况，试验参照GB/T 2423.17-2008《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Ka：盐雾》中的试验方法，试验时间为48 h，试验后取出样品，用清水冲洗干净。试验结果满足对应章节要求。产品在使用过程中，可能由于环境的污染导致绝缘材料表面有污物、潮气进而产生漏电，由此诱发腐蚀而损坏绝缘性能。耐漏电起痕试验主要是模拟产品在实际使用中，不同极性带电部件在绝缘材料表面沉积的导电物质是否引起绝缘材料表面爬电、击穿短路和起火危险而进行的检验。试验参照GB/T 4207-2012《固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法》中的试验方法进行，测试电压为250 V。

3 结束语

标准《家用和类似用途制冷器具用端子连接器可靠性要求和试验方法》规定了端子连接器外观尺寸及试验要求，并对应技术要求规定了端子连接器相关可靠性试验条件和测试方法。此标准的规定有效评价了端子连接器的可靠性。

标准从安全、可靠角度出发，制定统一的连接器测试方法，标准的制定及发布填补我国家用和类似用途制冷器具用端子连接器可靠性要求和试验方法的标准空白；对于整机企业可以为其选购优质产品提供技术支撑方案或者对已采购产品进行测试评价，进一步提升整机质量和寿命；参考标准可以为零部件尤其是端子连接器生产企业，提供对产品品质考核的测试服务，提升产品质量控制。标准制定推动了行业发展，对提升行业整体竞争力具有重要意义，标准规范并有效指导端子连接器上下游行业的有序发展，规范了市场行为，保证产品性能、质量，保障用户权益。