Разъем постоянного тока (или вилка постоянного тока , как один из распространенных типов) — это электрический разъем , который обеспечивает подачу питания постоянного тока (DC).
По сравнению с бытовыми вилками и розетками переменного тока , разъемы постоянного тока имеют гораздо больше стандартных типов, которые не являются взаимозаменяемыми. Размеры и расположение разъемов постоянного тока могут быть выбраны для предотвращения случайного соединения несовместимых источников и нагрузок. Типы варьируются от небольших коаксиальных разъемов, используемых для питания портативных электронных устройств от адаптеров переменного тока , до разъемов, используемых для автомобильных аксессуаров и для аккумуляторных батарей в портативном оборудовании.
Эти сверхнизковольтные разъемы рассчитаны на напряжение не выше 120 В постоянного тока.
Маленькие цилиндрические разъемы бывают разных размеров. Они могут быть известны как «коаксиальные разъемы питания», «бочкообразные разъемы», «концентрические бочкообразные разъемы» или «концевые разъемы».
Эти штекеры предназначены для использования на кабеле, подключенном к внешнему адаптеру переменного тока ( источнику питания ). Соответствующее гнездо или розетка постоянно установлены для питания оборудования. Некоторые из этих гнезд содержат нормально замкнутый контакт, который может использоваться для отключения внутренних батарей при подключении источника питания, что позволяет избежать риска утечки или взрыва батареи из-за неправильной перезарядки батареи.
Цилиндрические вилки обычно имеют изолированный наконечник, сконструированный для приема вставки штыря. Внешний корпус вилки представляет собой один контакт, чаще всего, но не всегда, отрицательную сторону источника питания. Вилки с обратной полярностью могут повредить и повреждают схему при подключении, даже если напряжение правильное; не все оборудование оснащено защитой. Штырь, установленный в розетке, контактирует со вторым внутренним контактом. Внешний контакт вилки часто называют стволом , втулкой или кольцом , в то время как внутренний называется наконечником .
Существует большое разнообразие размеров и конструкций этих разъемов питания, и многие из них кажутся довольно похожими друг на друга, но не совсем совместимы механически или электрически. В дополнение к множеству общих конструкций (чей оригинальный разработчик неизвестен), существует по крайней мере два национальных стандарта — EIAJ в Японии и DIN в Германии , а также разъем JSBP, используемый на некоторых ноутбуках. Японский стандарт EIAJ включает пять размеров, каждый из которых поддерживает определенный диапазон напряжений. Однако большинство других коаксиальных разъемов питания постоянного тока не имеют определенной связи с напряжением. Общие разъемы часто называют по диаметру штыря, для которого они предназначены.
Многие непатентованные коаксиальные силовые вилки имеют наружный диаметр (OD) 5,5 мм (0,22 дюйма) и длину 9,5 мм (0,37 дюйма). Для этого размера корпуса вилки в гнездах стандартны два размера штырей: 2,1 мм (0,083 дюйма) и 2,5 мм (0,098 дюйма), и вилки должны совпадать. Если размер неизвестен, трудно отличить на глаз или путем измерения вилки с внутренним диаметром 2,1 мм и 2,5 мм; некоторые поставщики предлагают простые методы. [1]
Максимальные номинальные значения тока обычно варьируются от неуказанных до 5 А (11 А для уникальных мощных версий некоторых компаний [2] ), при этом 1 А, 2 А и 5 А являются общими значениями. [3] Меньшие типы обычно имеют более низкие номинальные значения, как для тока, так и для напряжения. «Наконечник» (т. е. внутренний проводник) обычно несет положительный (+) полюс, но некоторые устройства и их источники питания используют отрицательный наконечник. Размер разъема обычно не указывает на напряжение. Невозможно, за исключением некоторых фирменных разъемов, надежно вывести какую-либо информацию о параметрах питания (ток, напряжение, полярность, даже переменного или постоянного тока) путем осмотра разъема.
Разъемы питания постоянного тока Snap and Lock похожи на разъемы Mini-DIN , но имеют 3 или 4 более толстых контакта и немного большую ответную оболочку. Из-за этого они не сопрягаются ни с одним из стандартизированных разъемов Mini-DIN. Однако некоторые устройства используют вместо этого правильный 4-контактный разъем Mini-DIN для питания, что создает возможность сопряжения такого разъема с неправильным портом (например, выходом S-Video ).
Разъемы Molex часто использовались в качестве разъемов питания постоянного тока в персональных компьютерах, для дисководов, жестких дисков и CD-дисков. Эти разъемы имеют четыре контакта: +5 В (красный), 2 общих заземления (черный) и +12 В (желтый). Периферийные устройства SATA используют другой тип разъема.
Запирающиеся разъемы Molex доступны в конфигурациях с 3, 4 и 6 клеммами.
Припойные клеммы в первую очередь предназначены для пайки проводников в линию. Этот тип клеммы в основном разработан как прецизионный штифт для вставки в корпуса разъемов. [6]
Международная электротехническая комиссия (МЭК) разработала стандарт для системы 2-контактных вилок и розеток для бытовых и аналогичных целей в стационарных и переносных приложениях, как в помещении, так и на открытом воздухе. Безопасные вилки и розетки сверхнизкого напряжения (SELV) выдерживают ток до 16 ампер и имеют восемь вариантов ключа для указания 6, 12, 24 или 48 вольт переменного или постоянного тока .
Разъем имеет круглую форму, причем штыревой разъем имеет два контакта, симметрично расположенных внутри круглого экрана, а гнездовой разъем имеет два гнезда, окруженные круглой канавкой для размещения штыревого экрана, который в свою очередь окружен вторым круглым экраном, выступающим на 6 мм (0,24 дюйма) за сопрягаемую поверхность и охватывающим штыревой разъем. (Он несколько напоминает меньший разъем IEC 60309. )
Размеры следующие: [7]
В щитке-папе есть два выступающих внутрь ключа, которые вставляются в пазы в корпусе-маме. Больший ключ находится под прямым углом к штырям, имеет ширину 2,0 ± 0,1 мм (0,079 ± 0,004 дюйма) и заканчивается на радиусе 4,9 ± 0,1 мм (0,193 ± 0,004 дюйма) от центра разъема. Соответствующий паз имеет ширину 2,3 ± 0,1 мм (0,091 ± 0,004 дюйма) и заканчивается на радиусе 4,6 ± 0,1 мм (0,181 ± 0,004 дюйма) от центра разъема.
Угол второго ключа от первого указывает на напряжение и тип тока. Восемь разрешенных углов кратны 30°, но не кратны 90°. Углы ±30° и ±60° указывают на переменный ток (50 или 60 Гц), тогда как углы ±120° или ±150° указывают на постоянный ток, при этом штифт в положении 90° является отрицательным, а штифт в положении 270° — положительным.
Второй ключ меньше первого, шириной 1,5 ± 0,1 мм (0,059 ± 0,004 дюйма) и заканчивается радиусом 6,4 ± 0,1 мм (0,252 ± 0,004 дюйма) от центра разъема. Соответствующая выемка в корпусе гнездового разъема имеет ширину 1,8 ± 0,1 мм (0,071 ± 0,004 дюйма) и заканчивается радиусом 6,2 ± 0,1 мм (0,244 ± 0,004 дюйма) от центра разъема.
При измерении углов по часовой стрелке, если смотреть на гнездовой разъем (против часовой стрелки, если смотреть на штекерный разъем), различные ключевые положения указывают:
Так называемые «мини-разъемы IEC» не имеют к ним никакого отношения и даже не стандартизированы IEC; они так называются, потому что напоминают меньший разъем IEC C13 .
Международная электротехническая комиссия (МЭК) стандартизировала набор многоконтактных винтовых разъемов, соответствующих метрической резьбе ISO , доступных в размерах M5, M8 и M12. Разъемы M5 имеют очень низкий ток, обычно используются только для сигнальной проводки, в то время как некоторые конфигурации контактов M8 рассчитаны на ток до 3 А, а некоторые конфигурации M12 доступны на ток до 16 А. Многоконтактная конструкция подходит для Ethernet, одно- и трехфазного переменного тока, а также постоянного тока с одним или несколькими напряжениями. Номиналы постоянного тока обычно составляют 60 В и ниже, однако F-кодирование рассчитано на 300 В (см. #IEC 61076 (LV) ниже).
Разъемы Tamiya обычно используются в аккумуляторных батареях и зарядных устройствах для радиоуправляемых (игрушечных) машин.
Разъем серии JST RCY имеет шаг 2,5 мм и производится компанией JST Mfg. Co., Ltd. [8] В кругах радиоуправления он известен как схема выпрямителя батареи (BEC) или разъем P. JST также производит другие типы разъемов, которые используются в радиоуправляемой и любительской электронике. [9]
Разъем Deans style T-Plug — это поляризованный разъем высокой мощности, который препятствует случайным обратным соединениям. Это также применяется, в частности, для предотвращения вспышки LiPo, которая может привести к ожогам или связанным с этим повреждениям. В зависимости от марки разъемы Deans чувствительны к перегреву во время пайки, так как пластик может стать мягким, а поверхности разъема могут легко скручиваться. В зависимости от конструкции они могут поддерживать ток до 40 А (импульсный до 70 А) [ необходима цитата ] .
Обычное назначение контактов T-Plug: отрицательный (-) — параллельный контакт; положительный (+) — перпендикулярный контакт.
Инверторные выводы/наконечники доступны в размерах 2, 4 и 8 AWG . Они предназначены для передачи очень больших токов при напряжении до 600 В постоянного тока к аккумуляторным батареям, инверторам и другим сильноточным нагрузкам и от них к клеммной шине.
В прошлом использовались два разных стандарта системы питания в сиденьях (ISPSS) для постоянного тока. American Airlines в прошлом использовала вспомогательную автомобильную розетку . Большинство других авиакомпаний, которые обеспечивают постоянный ток, используют меньшую систему EmPower , которая имеет 4-контактный разъем Hypertronics D-series. Она может обеспечивать 15 вольт максимум 5 ампер.
Соединители Powerpole — это серия, разработанная Anderson Power Products[10] и доступная в различных размерах и цветах. Обычно используемые соединители серий 15/30/45 совместимы и используют те же корпуса, но разные контакты для разных размеров проводов и требований к току.
Разъемы Powerpole физически и электрически бесполые, что избавляет от необходимости беспокоиться о том, на каком конце находится вилка, а на каком розетка, или какой конец имеет правильную полярность, как в случае с физически, но не электрически бесполой двухпроводной вилкой прицепа .
Powerpoles были приняты в качестве стандартного разъема 12 В постоянного тока большинством организаций RACES Radio Amateur Civil Emergency Service и подразделений ARES Amateur Radio Emergency Service . Они обеспечивают хорошую токовую мощность для своих размеров и обеспечивают очень легкое подключение для людей без хорошего зрения или хорошего освещения. Однако они могут быть повреждены относительно быстро и, если неправильно обжаты, могут иногда легко отделяться друг от друга с минимальным усилием, если не приняты дополнительные меры по удержанию.
Разъем SAE — это физически самосопрягающийся гермафродитный двухпроводной разъем постоянного тока, обычно используемый в солнечных и автомобильных приложениях (включая мотоциклы ). Он назван так в честь Общества инженеров-автомобилестроителей , которое создало спецификации, на которых основан этот разъем.
Хотя вилка физически является гермафродитной, и любой разъем SAE может быть подключен к любому другому разъему SAE, они НЕ являются электрически гермафродитными , и необходимо соблюдать осторожность, чтобы соблюдать правильную полярность при подключении разных вилок.
Этот разъем обычно подает заряд для поддержания заряда на аккумулятор транспортного средства. При установке в транспортное средство и присоединении к аккумулятору полярность разъема всегда такова, что короткого замыкания не произойдет, если открытая клемма коснется шасси транспортного средства. В большинстве транспортных средств это означает, что открытая клемма подключается к отрицательной клемме аккумулятора. И наоборот, положительная клемма на зарядном устройстве для аккумулятора открыта для сопряжения со скрытой клеммой на стороне транспортного средства. (Это происходит наоборот на транспортных средствах с рамой с положительным заземлением, таких как старинные британские мотоциклы.)
Хотя существует риск короткого замыкания зарядного устройства, этот риск минимален и часто смягчается схемой самого зарядного устройства. С другой стороны, ток короткого замыкания свинцово -кислотных аккумуляторов, установленных в транспортных средствах, достаточно велик, чтобы короткое замыкание могло привести к пожару или взрыву. Поэтому приоритет отдается предотвращению коротких замыканий аккумулятора транспортного средства, а не зарядного устройства.
Хотя термин «разъем SAE» обычно используется для обозначения изображенного двухконтактного разъема, SAE International обозначает множество различных стандартов разъемов , которые также могут называться этим термином. Кроме того, хотя конструкция рассматриваемого разъема была вдохновлена и основана на стандартах SAE, сам разъем не имеет официального обозначения SAE.
В ходе исследования мы обнаружили, что не существует спецификации, касающейся двухконтактного литого разъема SAE. Спецификация SAE (Общество инженеров-автомобилестроителей) J928 касается «Электрических клемм – штыревого и розеточного типа», а SAE J1239 касается четырех-, пяти- и восьмиконтактных разъемов прицепа, но, похоже, спецификации SAE для двухконтактной литой конфигурации не существует.
Похоже, что конфигурация 2-контактного формования была своего рода ответвлением, разработанным в начале 80-х годов с использованием интервала от разъема SAE 4-контактного, рассматриваемого в SAE J1239. Таким образом, технически говоря, конфигурация 2-контактного соединения не регулируется никаким стандартом SAE, но они были разработаны для соответствия SAE J928 и J1239.
Разумеется, перспектива SAE была направлена на автомобильные приложения, включая: сцепное устройство/проводку освещения прицепа, бортовые механизмы (например, электрические стеклоподъемники) и обслуживание аккумуляторных батарей.
— https://web.archive.org/web/20190701114324/http://sae2pin.com/tag/j928/ Получено 21 мая 2020 г.
Спецификации SAE доступны для J928 и J1239, но для просмотра требуется оплата.
Автомобильная вспомогательная розетка также называется гнездом прикуривателя или гнездом прикуривателя сигар, поскольку изначально она была разработана как прикуриватель для сигар, отсюда и ее довольно большой размер. В настоящее время она используется для питания автомобильных аксессуаров, таких как портативные инверторы, зарядные устройства для мобильных телефонов и портативные холодильники.
Эти розетки изначально не были предназначены для подачи постоянного тока и не являются идеальным разъемом постоянного тока по нескольким причинам [ требуется цитата ] , но все еще широко используются для совместимости с существующими аксессуарами. Существуют три размера, один для 6 В постоянного тока и два для 12 В постоянного тока [ требуется цитата ] , и сопряжение разных размеров вилок и гнезд 12 В постоянного тока проблематично. [ требуется цитата ] Из-за этого, а также из-за небольшого сечения провода, который иногда используется, они могут обеспечивать ненадежное подключение питания. [ требуется цитата ]
Полярность для розеток 12 В постоянного тока : центральный штырь положительный (+), внешний воротник отрицательный (−). Обратная полярность может повредить некоторые электронные устройства.
Хотя номинальное напряжение свинцово-кислотной батареи 12 В составляет 12 В постоянного тока , при работающем двигателе система зарядки аккумулятора автомобиля доведет напряжение системы до 13,8 В постоянного тока или выше. [10] Возможный диапазон напряжений батареи от 11 до 15 В постоянного тока должен учитываться устройствами, подключенными к гнезду прикуривателя.
Этот разъем также часто используется для питания аксессуаров на мотоциклах, таких как одежда с подогревом (жилетки, перчатки и т. д.) или GPS-устройства. Это упрощает «подключение» в перчатках. Поскольку аксессуар не имеет собственного питания, нет риска «закоротить» открытый разъем. [ необходима цитата ]
_and_cigarette-lighter_2.jpg/1280px-Four_plugs_for_handlamp_sockets_(iso_4165)_and_cigarette-lighter_2.jpg)
По своей концепции разъем ISO 4165 схож с автомобильным прикуривателем, но он короче и меньше.
Чаще всего встречается на мотоциклах, также известен как разъем «BMW Accessory», «Hella», «Merit», «Norm» [ требуется ссылка ] или «Powerlet».
В вещательной, кино- и телевизионной индустрии 4-контактный разъем XLR является стандартом для питания 12 В. Разъемы подключаются следующим образом: контакт 1 отрицательный, контакт 4 положительный. Часто контакты 1 и 2 будут отрицательными, 3 и 4 положительными для более высокого номинального тока. Гнездовые разъемы используются в качестве источника питания, а штыревые разъемы используются для нагрузки. Большинство аккумуляторных поясов и источников питания выдают 13,2 В, но оборудование обычно может работать в диапазоне 11–18 вольт для размещения аккумуляторных батарей с различным напряжением и зарядки во время работы.
Некоторые производители также используют общедоступные разъемы XLR3 в качестве вилок питания, несмотря на то, что они являются общепринятым стандартом для других целей.
В Австралии розетка Clipsal Т-образной конфигурации используется для розеток постоянного тока сверхнизкого напряжения , например, в автономных системах электропитания (SAPS) или на судах, чтобы предотвратить случайное подключение приборов на 12 В к розеткам на 240 В. [11] Этот разъем также используется для временного оборудования в аварийных транспортных средствах.
Контакты разъема взаимно перпендикулярны и обычно ориентированы так, чтобы напоминать заглавную букву Т. Полярность на выходе может быть случайной и должна проверяться во избежание повреждения оборудования.
Из-за популярности USB для мобильных телефонов и планшетов, USB-розетки и вилки стали обычным выбором для других небольших устройств, которым требуется пять вольт или меньше, даже тех, которые не требуют подключения к данным. Примерами являются фонарики, игрушки, такие как небольшие вертолеты, и аккумуляторные батареи (которые, в свою очередь, обеспечивают пять вольт через USB для подзарядки других устройств). Доступны настенные розетки со встроенными USB-адаптерами питания и USB-розетки.
В 2009 году ЕС создал общую спецификацию внешнего источника питания , добровольную спецификацию, которая поощряла производителей мобильных телефонов использовать разъем micro USB-B . По состоянию на 2016 год большинство новых мобильных телефонов использовали этот разъем для зарядки. [ необходима цитата ]
В 2012 году была выпущена спецификация USB Power Delivery (PD). Спецификация USB PD обеспечивает возможность для 5-вольтовых устройств получать более (предел спецификации зарядки аккумулятора USB в размере) 7,5 Вт мощности от портов USB «PD-aware» при использовании USB-кабелей PD-aware. Спецификация также позволяет портам USB PD обеспечивать еще большую мощность при более высоких напряжениях по кабелям PD-aware — до 36 Вт при 12 В и 60 Вт при 20 В (для разъемов micro-USB) и до 60 Вт при 12 В и 100 Вт при 20 В (для стандартных разъемов USB A/B). [12]
.jpg/1280px-MacBook_with_Retina_Display_(5).jpg)
После того, как предыдущие разъемы были признаны устаревшими в USB 3.2, новый разъем USB-C стал новым стандартом для зарядки (и передачи данных) через USB. [13]
В Европейском союзе Директива о радиооборудовании 2021/0291 требует, чтобы новые смартфоны использовали USB-C в качестве универсального зарядного устройства к концу 2024 года, а ноутбуки — к 2026 году. [14] [15]
Эти низковольтные разъемы рассчитаны на напряжение не выше 1500 В постоянного тока.
Серии разъемов Anderson SBS [17] и SBS Mini рассчитаны на напряжение до 600 В постоянного тока при (в зависимости от разъема) 50 А, 75 А или 110 А. Однако они рассчитаны на отключение под нагрузкой только при напряжении до 120 В постоянного тока. [17]
Эти разъемы используются в качестве разъемов для батарейных блоков в системах ИБП повышенной мощности , где напряжение батарейных блоков составляет от 48 В до 500 В постоянного тока.
Разъемы MC4 распространены на фотоэлектрических панелях . Поскольку эти панели подвергаются воздействию погодных условий в течение десятилетий, MC4 включает в себя резиновое уплотнительное кольцо для защиты от влаги. Поскольку солнечные панели часто укладываются в гирлянды по сотни вольт, MC4 имеет фиксирующие зажимы для удержания проводов вместе. Поскольку солнечные панели можно соединять в последовательные гирлянды или параллельные массивы, положительные и отрицательные клеммы используют отдельные разъемы.
Международная электротехническая комиссия (МЭК) стандартизировала набор многоштырьковых винтовых заглушек, соответствующих метрической резьбе ISO , доступных в размерах M5, M8 и M12 (см. #IEC 61076 (ELV) выше). F-кодировка M12 рассчитана на 300 В.
Стандарт IEC TS 62735 [18] определяет разъемы, способные выдерживать напряжение от 294 до 400 В постоянного тока. В стандарте есть два разъема с номиналом 2,6 кВт и 5,2 кВт. [19] Вилку с меньшим током можно вставить в розетку с большим током, но вилка с большим током не будет сопрягаться с розеткой с меньшим током. Вилку с номиналом 2,6 кВт можно отсоединить под нагрузкой, а вот вилку с номиналом 5,2 кВт — нет. [20]
Эти разъемы, разработанные в первую очередь для подачи питания на компьютерное и коммуникационное оборудование, призваны позволить центрам обработки данных перейти на питание оборудования постоянным током в качестве альтернативы переменному току.
Разъем Saf-D-Grid [21] обеспечивает до 600 В постоянного тока при силе тока до 30 А, при этом разъем занимает то же пространство, что и разъем IEC 320 C13/C14, обычно ограниченный 250 В переменного тока при силе тока 10 А. Разъем также можно отсоединить под нагрузкой.
Как и IEC 62735, этот разъем был разработан для замены разъема IEC, используемого в компьютерных блоках питания, чтобы они могли работать от 380–400 В постоянного тока. Представленный в январе 2009 года [22] , он появился раньше конкурирующего стандарта IEC, однако, несмотря на это, не получил широкого распространения.
Разъем Imperium от Molex предназначен для автомобильных приложений и рассчитан на 1000 В постоянного тока при 250 А. [23] По состоянию на 2021 год производитель классифицировал этот разъем как устаревший. [24]
Чтобы избежать установки на борту транспортных средств мощных трансформаторов, для зарядки аккумуляторных батарей электромобилей трансформаторы устанавливаются на наземной станции, а питание транспортного средства осуществляется постоянным током напряжением около 400 вольт.
Существуют некоторые конкурирующие стандарты:
Эти высоковольтные разъемы рассчитаны на напряжение свыше 1500 В постоянного тока.
Соединитель типа «банан» , обычно рассчитанный только на сверхнизкое напряжение, также доступен в варианте высокого напряжения. Эта версия соединителя содержит толстый кожух вокруг как мужских, так и женских соединителей, что позволяет использовать его при напряжении до 30 кВ. Кожух обычно достаточно глубокий, чтобы предотвратить подключение с помощью традиционных вилок типа «банан». Этот тип соединителя часто можно увидеть на высоковольтном испытательном оборудовании, таком как источники питания и вольтметры, способные работать с напряжением 10 кВ и выше.
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .