Los vehículos ocupan un papel preponderante en la economía moderna. Durante las décadas pasadas se ha observado un fuerte auge del mercado de vehículos eléctricos en paralelo al creciente coste medioambiental de los vehículos tradicionales. A los coches y camiones eléctricos se han unido el ferrocarril e incluso aviones alimentados con electricidad. La conectividad en estos sistemas de alta potencia supone una serie de retos que aún son mayores por los entornos adversos en los que funcionan estos vehículos.

Con el fin de abordar estos desafíos caracterizados por entornos adversos y alta potencia, Positronic ha presentado la familia Panther (Panther I – serie PA y Panther II – serie PB), capaces de ofrecer unas altas prestaciones bajo todo tipo de condiciones. La combinación de contactos eléctricos de alta fiabilidad y alta capacidad junto con materiales avanzados son factores clave para resolver los problemas de suministro eléctrico en los mercados ferroviario, industrial, de vehículos y aviones eléctricos.

Diseñados para condiciones adversas
El desarrollo de conectores destinados a entornos adversos tiene en cuenta sus prestaciones. Así, la carcasa del conector se debe fabricar con materiales capaces de resistir su exposición a unas condiciones extremas, impactos físicos y contaminantes. Los contactos integrados en el conector han de resistir fuertes vibraciones para ofrecer una conexión fiable. Las juntas de goma que rodean la estructura del conector deben ser flexibles en un amplio rango de temperaturas. (Position A)

Para lograr este nivel de fiabilidad, los diseñadores deben conocer muy bien las condiciones bajo las que funcionarán sus equipos, que deben resistir choques, vibraciones y contaminación. Esta podría consistir simplemente en lluvia y agua pulverizada, pero también es necesario ofrecer protección frente a sustancias más agresivas. El combustible, los lubricantes y los fluidos hidráulicos que son habituales en las aplicaciones de transporte pueden afectar al funcionamiento seguro de los equipos.

La serie de conectores Panther tiene la clasificación IP69K. Esto significa que el conector está protegido frente al agua, incluso si se somete a pulverización de alta presión, por lo que el conector Panther es ideal para el exterior. Además, el Panther funcionará bajo las condiciones adversas que caracterizan al chasis y el motor del vehículo. (Position B)

Los materiales adecuados
La selección del material de aislamiento adecuado es fundamental para el diseño del conector. El aislante en los conectores de la serie Panther es un polímero de alto rendimiento que se caracteriza por su estabilidad a alta temperatura y su resistencia mecánica, de ahí que sea ideal para entornos exigentes. Panther I utiliza polieterimida (PEI), cuya temperatura de trabajo es de 160°C, mientras que el Panther II se fabrica a partir de polímero de cristal líquido (Liquid Crystal Polymer, LCP), cuya temperatura máxima de trabajo es de 200°C, considerablemente más elevada que en otros conectores alternativos. Ambos materiales ofrecen una buena resistencia frente a la pulverización de agua salada y cumplen las normas ferroviarias internacionales sobre toxicidad y seguridad frente la acción del humo y el fuego. (Position C)

Ambos materiales polímeros permiten que aislante de los conectores Panther consista en una sola pieza. El diseño trapezoidal del aislante ofrece polarización para impedir una conexión incorrecta y el diseño en una sola pieza agiliza el montaje. Ambos miembros de la familia Panther incorporan accesorios de acero inoxidable para proporcionar un cierre positivo y una conexión segura, incluso en entornos con fuertes choques y vibraciones. (Position D)

Los contactos son fundamentales en el diseño del conector
Las prestaciones y la fiabilidad de un conector dependen del diseño correcto del contacto y de los materiales. Positronic está especializada en la fabricación de contactos mecanizados y ello repercute mucho sobre las prestaciones de los conectores. El contacto eléctrico se mecaniza a partir de metal sólido, por lo que es más fuerte y duradero. Un contacto con una sólida sección transversal tiene más masa, lo cual crea una resistencia eléctrica más baja y permite que los conectores conduzcan más corriente y eleven la temperatura al mínimo. (Position E)

Estas prestaciones se pueden ver mejoradas aún más fabricando contactos con un material de alta conductividad. El contacto estándar utilizado por Positronic es una aleación de cobre. Sin embargo, el uso de cobre y telurio incrementa la conductividad y reduce el aumento de temperatura. Los contactos de cobre y telurio están instalados de serie para toda la familia Panther, permitiendo así que los ingenieros aprovechen este material de alto rendimiento.

Contactos de entrada cerrados
Con el proceso de mecanizado se pueden obtener contactos de entrada cerrados. Los contactos eléctricos tradicionales se suelen basar en un diseño de entrada abierta donde la zona de unión del contacto hembra incorpora una sección dividida o área de contacto bifurcada. La sección dividida está sujeta a posibles fallos de unión o a sufrir daños provocados por objetos extraños que pueden deformar el contacto. Estos posibles daños disminuyen la fuerza normal que asegura la fiabilidad de contacto y pueden reducir sus prestaciones eléctricas, especialmente bajo condiciones adversas. (Position F)

El mecanizado de metal sólido permite que los contactos de entrada cerrados presentan un anillo ininterrumpido de material sólido hacia el contacto. Esto evita una unión incorrecta y los daños producidos por otros objetos, mejorando así la fiabilidad mecánica y eléctrica del conector.

Positronic utiliza una abrazadera elástica por separado con el fin de proporcionar la fuerza elástica positiva al interior del contacto. Gracias al diseño del contacto, este se puede fabricar con cobre y berilio para aprovechar sus propiedades elásticas. El tamaño más pequeño recurre a contactos Posiband, patentados por Positronic, mientras que los contactos más grandes se basan en un diseño LSA (Large Surface Area) o Crown Band de tipo cesta. En ambos casos, la abrazadera elástica proporciona una fuerza de retención constante y una gran superficie de contacto para que la conductividad sea la mejor posible.

La seguridad es lo primero
Una vez descritos los elementos técnicos del diseño, es preciso destacar que la seguridad constituye la máxima prioridad para los vehículos eléctricos. Los vehículos modernos, y especialmente los que utilizan electricidad para suministrar tracción, generan circuitos con valores elevados de corriente y tensión. Si funciones de seguridad adicionales, esta elevada potencia puede representar un riesgo significativo para el personal encargado del mantenimiento. Los contactos de mayor potencia empleados en los conectores Panther están diseñados teniendo en cuenta la seguridad. Los contactos macho incorporan capuchones aislantes y los contactos hembra se encuentran embutidos de forma segura dentro del aislante del conector, todo ello con el objetivo de asegurar que los operarios no puedan tocar circuitos con corriente eléctrica de manera accidental. (Position G)

El desarrollo de conectores destinados a aplicaciones ferroviarias y de transporte público exigen otra serie de requisitos. Si bien los diseñadores han de tener siempre en cuenta la seguridad, cualquier situación que afecte al público en general exige un nivel aún mayor de seguridad. Junto con la seguridad eléctrica, los diseñadores son conscientes de la necesidad de productos que minimicen los peligros provocados por el fuego, el humo y la toxicidad. Los componentes diseñados para ser utilizados en vehículos de pasajeros deben cumplir unas exigentes normas con el fin de garantizar su idoneidad para la aplicación.

Los conectores Positronic se comercializan en España a través de Powell Electronics