Высоковольтный кабель источника питания
Длина высоковольтного кабеля
В большинстве источников питания высокого напряжения компании используется тот или иной вид кабеля для подключения выхода источника питания высокого напряжения к нагрузке. Используемые кабели часто являются коаксиальными. Коаксиальный кабель обладает встроенной защитой благодаря заземленной экранирующей оболочке, а также обеспечивает шумоподавление и хорошее соединение заземления между источником питания и нагрузкой.
Однако коаксиальный кабель увеличивает емкость выходной цепи. В зависимости от типа коаксиального кабеля, емкость может составлять 30 пФ или более на фут (100 пФ / м - прим. пер.) длины высоковольтного кабеля. При очень высоком напряжении, которое выдают высоковольтные источники питания, даже незначительная электрическая емкость может накапливать большое количество энергии. Накопленная в конденсаторе энергия рассчитывается по формуле:
[накопленная энергия (в джоулях) = 1/2 CU2, где C – его емкость, а U – приложенное напряжение].
Отсюда очевидно, что даже небольшая емкость при высоком напряжении может накапливать большое количество энергии, поскольку при увеличении напряжения емкость возрастает в геометрической прогрессии. В некоторых случаях кабель высокого напряжения накапливает энергию, превышающую выходную емкость источника питания.
Эта емкость кабеля рассматривается как внешняя емкость относительно источника питания. Источнику питания необходимо зарядить подключенную к нему емкость, и в определенных случаях это может вызвать проблемы. Однако настоящая проблема появляется при возникновении дугового разряда. Учитывая расположение обладающего емкостью кабеля, последовательно подключенный резистор, который рассеивал бы накопленную энергию, отсутствует. Источник питания оснащен встроенными в выходной контур резисторами, ограничивающими силу тока дугового разряда до безопасного и предсказуемого уровня. Емкость кабеля не имеет такого ограничения, поэтому ток дугового разряда может иметь огромную силу, а количество энергии может привести к циклическому изменению напряжения, способному повредить как кабель, так и источник питания. В конечном итоге энергия будет рассеяна дуговым сопротивлением и другими рассеивающими элементами, но это произойдет уже после возникновения циклических скачков напряжения. При этом также возможно повреждение чувствительного оборудования клиента и разрушительные последствия для оборудования без надлежащего заземления.
Поэтому рекомендуется по возможности использовать как можно более короткие кабели высокого напряжения. Значит ли это, что с источником питания нельзя использовать длинный кабель? Нет. Но, при прочих равных, конфигурация с коротким кабелем высокого напряжения с меньшей вероятностью вызовет проблемы, чем та же конфигурация с длинным кабелем.
Номинальное напряжение коаксиального высоковольтного кабеля RG8U
Выходной кабель и коннекторы – немаловажные элементы высоковольтных источников питания с выходным напряжением 1000 вольт и более. Применяемые кабели и коннекторы должны функционировать совместно, как единая система, чтобы обеспечить безопасное и надежное подключение и подачу питания на нагрузку.
Во многих областях применения высоковольтных источников питания используются экранированные коаксиальные кабели с полиэтиленовой изоляцией. Кабели с полиэтиленовой изоляцией обеспечивают высокие характеристики диэлектрической изоляции высоковольтных линий в компактной и надежной форме. Защитный медный проводник в коаксиальном кабеле действует как экранирующая клетка для центрального проводника кабеля, на который подается потенциал высокого напряжения. В случае пробоя основного изолятора ток высокого напряжения будет направлен на заземленный защитный проводник, который окружает основной изолятор. Эта внутренняя защитная функция – одно из преимуществ использования высоковольтного коаксиального выходного кабеля.
RG8U давно применяется в высоковольтной промышленности в качестве высоковольтного выходного кабеля. Существует модификация RG8U, в которой используется твердый полиэтиленовый сердечник. Технические характеристики такого кабеля не содержат указания на номинальное высокое напряжение, поскольку данный кабель разработан и изготовлен не для высоковольтной промышленности. Фактически RG8U не рассчитан на номинальное высокое напряжение. В течение нескольких лет в высоковольтной промышленности эти кабели применялись для напряжения 20 кВ, 30 кВ и даже для более высоких значений.
Такие кабели имеют ту же общую конструкцию, как описано выше, но диаметр материала изолирующего сердечника соответствующим образом увеличен, чтобы обеспечить необходимую диэлектрическую изолирующую способность. Часто в модификациях такого кабеля, рассчитанных на высокое напряжение, используется тонкий полупроводниковый экран для защиты от коронного разряда. Такой экран для защиты от коронного разряда расположен между металлическим центральным проводником и основным полиэтиленовым изолирующим сердечником. Данный экран для защиты от коронного разряда помогает выровнять геометрические градиенты напряжения проводника и тем самым уменьшает коронный разряд
Качество системы высоковольтных кабелей и коннекторов зависит от использованных при их производстве материалов. Используя кабели, предназначенные именно для высокого напряжения, соответствующие техническим условиям и успешно прошедшие необходимые испытания, вы получаете гарантию того, что такие кабели были выполнены из материалов, указанных в рекомендациях по проектированию.
Разъемы высоковольтных источников питания
В высоковольтных источниках используется один или два типа высоковольтных разъемов (кабелей), однако возможна установка и других типов – стандартных (Alden, Lemo, Kings, SHV Coax и др.).
Во многих модульных источниках питания вывод выполнен по типу высоковольтного микрокабеля, длина и тип которого соответствуют номиналу выходного напряжения, и который неразрывно соединен с источником. В зависимости от модели, кабель может быть с экраном или без него.
Стандартные кабели имеют фиксированную длину, возможна поставка изделий с длиной кабеля по заказу.
Большинство высоковольтных источников, рассчитанных на более высокую мощность, поставляются с кабелями разработки и изготовления производителя - это съемные высоковольтные коммутационные конструкции (кабель / разъем), известные также под названием дерлиновых (т.е. на основе полиформальдегида) разъемов.
В типовом исполнении глубоко утопленный гнездовой разъем располагается в источнике, а к нему подключается ответная часть, состоящая из коаксиального полиэтиленового кабеля и разъема. На небольшом участке кабеля ПХВ-оболочка и экранирующая оплетка снята, и полиэтиленовая изоляция оголена. Длина оголенной части зависит от номинала напряжения источника.
На конце кабеля к центру проводника приделана вилка с подпружиненными контактами, а для заделки оголенной части на ее конце встроена модифицированная оболочка УВЧ или MS разъема, либо без него. Этим обеспечивается простое и надежное высоковольтное соединение. Кабель легко подсоединяется и отсоединяется от прибора.