Los conectores de baja resistencia al contacto son el corazón de los conectores de alta corriente

Las aplicaciones que requieren la transferencia de electricidad de alta corriente y alta tensión a través de conectores siguen creciendo. Estas aplicaciones incluyen la recarga de vehículos eléctricos, baterías de reserva para toda la casa y baterías para la producción y el almacenamiento inteligentes de electricidad. También se encuentran en el campo en expansión de los centros de datos, donde las unidades de distribución de energía (PDU), los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS), los routers y las estanterías de alimentación gestionan entradas de alta corriente a alta tensión. Los sistemas de fabricación y de planta, la robótica y los controles medioambientales también requieren estos conectores especializados.

Los conectores de estas aplicaciones deben admitir entradas de alta corriente y alta tensión en espacios cada vez más reducidos sin pérdidas innecesarias. La transferencia eficiente de energía también es importante para evitar las caídas de tensión que conducen al sobrecalentamiento, que puede dañar los equipos y provocar incendios. Al mismo tiempo, estos conectores deben permitir un montaje rápido y automatizado a prueba de errores para evitar daños en los equipos y repeticiones.

Una tecnología de alta corriente y alto voltaje que funciona en muchos tipos diferentes de conectores es la tecnología de conectores COEUR de Molex, que minimiza la resistencia de contacto en aplicaciones de alta corriente. Los productos fabricados en torno a los conectores COEUR garantizan conexiones seguras, permiten que quepan más dispositivos en menos espacio y agilizan la fabricación.

El núcleo de los conectores de alta corriente y alta tensión

Los zócalos COEUR tienen forma de cono en el que se disponen en círculo múltiples haces de contactos en ángulo fabricados en oro de alta conductividad (figura 1). Los diámetros oscilan entre 3.40 mm y 11.00 mm, y van emparejados con pasadores de plata dimensionados para un ajuste a presión.

Figura 1: Los conectores hembra COEUR ofrecen una baja resistencia de contacto para aplicaciones de alta corriente y alto voltaje con haces de contactos de oro dispuestos en forma cónica que se ensanchan en la parte superior (Fuente de la imagen: Molex).

Los pines tocan los haces de contacto en los puntos más estrechos de los conos, más allá de los cuales los haces se ensanchan ligeramente en las puntas de los conos. La forma angular garantiza que cada barra tenga un área de contacto elíptica, no sólo un punto de contacto, con el pasador insertado. La mayor superficie de contacto reduce la resistencia de contacto, lo que disminuye las caídas de tensión y el calor generado por los conectores.

Otra ventaja de este diseño de baja resistencia al contacto es la posibilidad de empaquetar los componentes electrónicos más juntos, lo que ahorra espacio. Todos los conectores COEUR tienen 10.0 mm de altura, una altura que se adapta a múltiples escenarios de conexión, como cable a placa, cable a cabezal, placa a placa y placa a barra de bus.

Características del conector de alta tensión y alta corriente

Las soluciones de conectividad que utilizan la tecnología de enchufes COEUR están diseñadas para soportar corrientes y tensiones elevadas. Por ejemplo, el sistema de interconexión de pines y conectores Sentrality puede soportar de 75 A a 350 A a hasta 1,000 V con resistencias de contacto de entre 0.20 mΩ y 0.40 mΩ. Estas características permiten al sistema (Figura 2) conectar eficazmente placas de circuito impreso (PCB) entre sí o a barras colectoras en aplicaciones de almacenamiento de energía doméstica, automatización industrial, redes y telecomunicaciones.

Figura 2: En el sistema de interconexión de pines y conector hembra Sentrality, los conectores COEUR permiten una conectividad de alta corriente y alto voltaje con placas de circuito impreso y barras colectoras. El sistema minimiza la altura de apilamiento de las placas y mejora la tolerancia de apilamiento con ±1.00 mm de autoalineación radial. (Fuente de la imagen: Molex)

En los conectores de cable a placa SW1, los conectores COEUR con una resistencia de contacto de 0.25 mΩ permiten la transmisión segura de 120 A a 300 A a 1,000 V sobre tamaños de cable que van de 2 a 4/0 AWG (0.258 in a 0.45 in de diámetros). Los conectores envolventes de tereftalato de polibutileno (PBT) (Figura 3) son habituales en fábricas, robótica y aplicaciones domésticas de almacenamiento de energía.

Figura 3: Los interconectores SW1 utilizan conectores COEUR para conectar de forma segura cableado de alta corriente y alta tensión con placas de circuito impreso y barras colectoras. El diseño de bloqueo positivo con una sola mano también elimina los dobleces del cable con una conexión de 90°. (Fuente de la imagen: Molex)

Los conectores de alta tensión y alta corriente se adaptan perfectamente

La tecnología de conectores COEUR reduce al mínimo el espacio necesario para realizar conexiones de alta tensión y alta corriente. Los conectores como el sistema Sentrality mantienen reducida la altura de apilamiento entre placas de circuito impreso o barras de bus. Mientras que una tarjeta tiene la opción de montaje a presión o en superficie (SMT), los diseñadores pueden elegir para la otra un montaje a presión para una altura de pila de 1.50 mm, un montaje SMT para una altura de pila de 1.75 mm o una opción de montaje atornillado para una altura de pila de 4.5 mm.

El conector HyperQube de cable a placa o de cable a barra de bus (Figura 4) también ocupa poco espacio, 12.3 mm por 15.5 mm. Utiliza la tecnología de conector COEUR para manejar 120 A con una resistencia de contacto de 0.20 mΩ sobre cables de 6 AWG a 2 AWG (0.162 in a 0.258 in de diámetro). Las dimensiones de HyperQube son 19.5 mm por 43.7 mm por 17.7 mm.

Figura 4: Los conectores HyperQube son una forma compacta de conectar hilos o cables de alta corriente a placas CI o barras colectoras. El diseño de montaje con tornillos extraíbles, las clavijas de fijación con chaveta mecánica y la codificación por colores agilizan la instalación de HyperQube. (Fuente de la imagen: Molex)

Además del uso eficiente del espacio de la placa, los diseñadores de electrónica se preocupan por acomodar los radios de curvatura mínimos de los cables. Buscan diseños que permitan conectar los cables sin doblarlos, por ejemplo, con una opción de diseño de 90° y rotación de 360° durante el montaje. Los conectores HyperQube y SW1 habilitados para COEUR lo hacen. Los conectores UltraWize también tienen una geometría de 90° para unir cables a placas de circuito impreso con patillas de localización escalonadas que ahorran espacio (figura 5) y pueden soportar 170 A y 125 V con una resistencia de contacto de 0.4 mΩ.

Figura 5: Los conectores UltraWize tienen pines de localización escalonadas para conectar eficazmente cables que transportan hasta 170 A a 125 V a las placas. Tienen resistencia a la inflamabilidad UL94V-0, resistencia dieléctrica de 125 V_CA y resistencia de aislamiento de 500 V_CC. (Fuente de la imagen: Molex)

Algunos productos, como el sistema Sentrality y las interconexiones PowerWize Blind-Mate Interface (BMI) (Figura 6), también permiten la autoalineación radial, lo que puede ayudar a aliviar el apilamiento de tolerancias. Los conectores PowerWize BMI de panel a placa y de panel a barra de bus gestionan ±2.00 mm de autoalineación radial, junto con carriles guía incorporados para una alineación bruta, en aplicaciones que manejan de 75 A a 185 A con 0.10 mΩ a 0.25 mΩ de resistencia de contacto.

Figura 6: Los conectores PowerWize BMI admiten acoplamiento ciego con rieles guía y autoalineación de ±2.00 mm. Las opciones de montaje con tornillos y cola de soldadura los fijan a barras colectoras y placas de circuito impreso. (Fuente de la imagen: Molex)

Los diseñadores de sistemas electrónicos de alta corriente y alto voltaje también necesitan agilizar el montaje. Muchos conectores compatibles con COEUR se suministran en forma de cinta o carrete, o en bandejas de recogida y colocación para montaje automatizado. Funciones como el tecleado mecánico, la codificación por colores y los clics audibles eliminan los errores humanos durante el montaje. Todos los conectores con zócalo COEUR están homologados para un mínimo de 200 ciclos de acople-desacople según EIA-364.

Garantizar la seguridad en un entorno de alta corriente y alta tensión

Para las aplicaciones que trabajan con corrientes y tensiones elevadas, la seguridad es al menos tan importante como el ahorro de espacio y la eficacia del montaje. Diseños seguros al tacto, retardantes del fuego, materiales menos tóxicos y amplios rangos de temperatura de funcionamiento son algunas de las formas en que los diseñadores de componentes han hecho más seguros estos conectores.

Muchos conectores que utilizan conectores COEUR para permitir el flujo eficaz de corrientes elevadas están diseñados para ser seguros al tacto, lo que significa que los componentes que transportan corriente están cubiertos, encerrados o protegidos de otro modo del contacto humano directo. Entre los conectores diseñados para ser seguros al tacto se incluyen los conjuntos y conectores crimpados de cable a placa HyperQube, PowerWize y BMI (Figura 7). Los conectores crimpados PowerWize utilizan una geometría de crimpado de ocho caras para unir de forma segura cables de 10 AWG a 1/0 AWG (0.120 in a 0.525 in de diámetros) a placas de circuito impreso o barras de bus. Su diseño atornillado incluye un cabezal de bloqueo PBT a prueba de contacto y un receptáculo con retroalimentación audible.

Figura 7: Los componentes de los conectores de crimpado PowerWize utilizan un perfil de crimpado de 8 lados para mantener baja la resistencia de contacto en cables de 10 a 1/0 AWG que soportan de 120 A a 175 A a 300 V a 600 V. Los cabezales, las carcasas de los conectores y los conjuntos son PBT a prueba de contacto. (Fuente de la imagen: Molex)

El PBT es habitual en aplicaciones electrónicas debido a su excelente aislamiento eléctrico. Se utiliza en los conectores UltraWize, PowerWize, HyperQube y SW1. Estos conectores también están clasificados como de bajo contenido en halógenos o libres de halógenos, lo que garantiza a los usuarios que, en caso de incendio, el humo de los componentes será menos tóxico.

El PBT también tiene buenas propiedades ignífugas, incluso sin el uso de retardantes del fuego basados en halógenos. Todos los conectores mencionados anteriormente están clasificados como ignífugos UL 94V-0, lo que significa que cualquier llama se autoextinguirá en 10 segundos desde la retirada de la fuente de ignición sin producir ningún goteo llameante.

Conclusión

Los múltiples ángulos de contacto de la tecnología de conector COEUR garantizan una baja resistencia de contacto para permitir una alta transferencia de corriente con mínimas caídas de tensión o generación de calor. Con estas propiedades, los conectores COEUR constituyen el núcleo de múltiples tipos de conectores diseñados para transportar electricidad de alta corriente y alta tensión.

Los conectores que utilizan zócalos COEUR también están diseñados para ahorrar espacio y facilitar el montaje en placas de circuito impreso, barras colectoras, paneles y mamparos. Los materiales ignífugos y seguros al tacto, la cuidada codificación mecánica y por colores y las múltiples opciones de montaje hacen que los conectores con tomas COEUR sean una buena elección para aplicaciones que van desde el almacenamiento de energía en el hogar y la carga de vehículos eléctricos hasta las fábricas y los centros de datos.