研究工程师和技术顾问伊丽莎白·格林伯格
当设计工程师为他们的产品选择组件时,他们会寻找组件的形式、适用性和功能。一般来说,选择连接器没有什么不同,但当指定用于交流、直流或射频应用的高压连接器时,功能驱动了选择。这意味着要选择适合该任务的连接器,防止绝缘体损坏,并尽量减少连接器内的环境影响。
虽然本简介将涉及有关高压应用的法规和标准,但它将主要讨论大气/环境影响,以及影响连接器选择的几何和材料考虑因素。有了这种认识,设计工程师就可以更容易地指定高压连接器,以提供最大的性能,最佳的寿命,长期的可靠性和最终的安全性。
IEC(国际电工委员会)60038:2009规定了用于设备和系统设计参考的标准电压值。然而,什么构成高电压因工业和应用而异。了解与您的产品相关的规则、法规和标准,以及在您的产品发布之前需要哪些测试要求,这是很重要的。如果要为应用程序选择正确的连接器,所有这些都是必要的。最后,决定总是归结于分析形式、适合性、功能以及连接器将使用的环境。
功能驱动高压连接器选择
在选择电连接器时,很明显,必须避免触电,连接器必须使用适合使用和环境的材料,连接器必须是耐用的,不能引起火灾。当指定高压连接器时,最大限度地减少电晕和电弧的风险是关键考虑。
电晕和电弧
电晕会引发电弧,而电弧又会引起火灾。电晕会导致功率损失、热击穿和可能的电磁/射频干扰。电晕也可能引起绝缘体的击穿。减少电晕和电弧的关键标准是大气/环境条件和连接器的几何形状和材料。大气条件包括温度、压力、微粒和湿度。几何上,关键考虑的是导体之间的间距和其他金属元件以及尖角的影响。由于电晕对多孔绝缘子的影响大于非多孔绝缘子,因此也应考虑这个因素。
大气条件
从1889年Paschen开始,人们广泛地讨论了气体中两导体的击穿电压与气体中压力和间隙距离的关系。moonilan包括了温度和湿度对电晕起始电压的影响,表明较低的压力和较高的温度在较低的电压下产生电晕,而相对湿度本身没有太大的影响。1然而,即使在干旱气候下,温度的大变化也会导致污染冷凝,必须防止其进入连接器,因为它降低了电晕放电的起始电压。2
几何形状和绝缘退化
考虑到导体之间的距离会影响电晕的起始电压,其目标是使导体引脚与连接器内部其他金属部件之间的距离最大化。通过了解部件对局部放电活动的响应,可以优化材料选择、几何形状和接口,以提高耐久性和可靠性。
邓巴等人深入讨论了局部放电(电晕是一种局部放电)如何破坏绝缘体。而在交流和直流系统中,击穿电压与环境因素和间距的关系更大,而在射频系统中,多重击穿是频率(MHz)倍间距的函数。3.
最好避免尖锐的边缘,尽量使用光滑和圆润的表面,因为前者也会降低起始电压。无孔绝缘体一般较好地防止击穿,但在连接器等小空间内并不总是实用的。在连接器设计中加入绝缘材料,如PEEK, Teflon和硅橡胶,将最大限度地提高爬电距离和空气间隙。
除了电晕、电弧、大气效应、几何形状和绝缘劣化,还必须考虑其他变量,如脉冲电压和电压浪涌。高压连接器供应商已经在所有这些考虑上花费了时间、精力和研究,以使他们的产品满足客户的关键需求。详细讨论您的所有要求,它们将确保您为您的特殊高压应用选择最佳的连接器。
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参考文献
1d . Moongilan电源和射频设备中的电晕和电弧。2009 IEEE产品遵从性工程研讨会,多伦多,on, 2009,第1-7页。
2李宇春等。干旱地区水滴对复合绝缘子电晕放电特性的影响。2019第二届电气材料与动力设备国际会议,中国,广州,2019,pp. 467-472。
3.j·l·拉什高压连接器和终端的局部放电测试和交流特性.2010 IEEE功率调制器与高压电源会议,台北,2010,pp. 521-525。
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