คำอธิบายโดยละเอียด
สายไฟ แรงดัน สูง คือ อะไร
สายไฟ แรงดัน สูง คือ ตัวนำ ยืดหยุ่น แกน เดียว ที่ มี ผนัง ฉนวน หนา ออก แบบ เพื่อ ทน แรงดัน DC ตั้งแต่ 3 kV ถึง 100 kV และ มาก กว่า — ไม่ ใช่ ใน ฐานะ สายเคเบิล ส่ง กำลัง แต่ เป็น สายไฟ เชื่อม ต่อ สำหรับ การ เชื่อม ต่อ ไฟฟ้า ภายใน ของ อุปกรณ์ แรงดัน สูง มัน คือ สายไฟ ที่ เชื่อม ต่อ แหล่ง จ่าย ไฟ HV ไป ยัง หลอด เอกซเรย์, สายไฟ จาก ชุด ตัว เก็บ ประจุ ไป ยัง หลอด แฟลช, สายไฟ จาก หม้อ แปลง ฟลายแบ็ก ไป ยัง แอโนด CRT
ต่าง จาก สายเคเบิล กำลัง ซึ่ง ออก แบบ สำหรับ การ ติด ตั้ง แบบ อยู่ กับ ที่ ใน ราง เดินสาย, ท่อ และ ร่อง เดิน สาย ด้วย รัศมี การ โค้ง งอ และ แรง ตึง ลาก ที่ กำหนด สายไฟ HV ออก แบบ เพื่อ ถูก จับ ถือ — ถูก เดิน สาย โดย ช่าง ประกอบ อุปกรณ์ ผ่าน โครง เครื่อง, จัด เรียง รอบ ขาตั้ง และ ต่อ ปลาย ที่ จุด บัดกรี หรือ ขั้ว สกรู ฉนวน ต้อง รอด การ จัด การ นี้ โดย ไม่ เสียหาย แล้ว ทน แรงดัน พิกัด ต่อเนื่อง ตลอด อายุ การ ทำงาน ของ อุปกรณ์ โดย ไม่ มี การ เสื่อม จาก โคโรนา
วัสดุ ฉนวน ที่ พบ มาก ที่สุด คือ ยางซิลิโคน ซิลิโคน เป็น ตัว เลือก ที่ เลือก ใช้ สำหรับ สายไฟ HV ด้วย สาม เหตุ ผล:
- ความ ทนทาน ต่อ โคโรนา: เมื่อ สนาม ไฟฟ้า ที่ ผิว ตัวนำ เกิน ความ แกร่ง ทาง ไดอิเล็กทริก ของ อากาศ โดย รอบ (ประมาณ 3 kV/mm สำหรับ จุด แหลม, ต่ำ กว่า ที่ ระดับ ความ สูง) จะ เกิด การ คาย ประจุ โคโรนา — การ ไอออไนซ์ เฉพาะ จุด ของ อากาศ รอบ ตัวนำ โคโรนา นี้ โจมตี ผิว ฉนวน กัด เซาะ มัน ที ละ โมเลกุล ยางซิลิโคน กัด เซาะ เป็น ผง ซิลิกา (SiO₂) ที่ ไม่ นำ ไฟฟ้า ซึ่ง ยัง คง อยู่ บน ผิว และ ทำ หน้า ที่ เป็น ตัว กั้น บาง ส่วน โพลีเมอร์ อินทรีย์ (PE, PVC, XLPE) กัด เซาะ เป็น คาร์บอน ที่ นำ ไฟฟ้า ซึ่ง เร่ง อัตรา การ กัด เซาะ
- ความ เสถียร ทาง ความ ร้อน: อุปกรณ์ HV มัก เกิด ความ ร้อน อย่าง มี นัยสำคัญ — ขด ลวด หม้อ แปลง, เซมิคอนดักเตอร์ แหล่ง จ่าย ไฟ, หลอด เอกซเรย์ พิกัด ต่อเนื่อง 180–200°C ของ ซิลิโคน ให้ ส่วน เผื่อ เหนือ สิ่ง ที่ ฉนวน PVC (105°C) หรือ XLPE (125°C) รองรับ ได้
- ความ ยืดหยุ่น และ การ จัด การ: ซิลิโคน เป็น วัสดุ ฉนวน ที่ ยืดหยุ่น ที่สุด ใน ทุก อุณหภูมิ สายไฟ ซิลิโคน 50 kV งอ ได้ ถึง 3 เท่า ของ เส้น ผ่าน ศูนย์กลาง โดย ฉนวน ไม่ เสียหาย ความ ยืดหยุ่น นี้ สำคัญ ยิ่ง สำหรับ การ เดินสาย อุปกรณ์ ที่ พื้น ที่ จำกัด และ ช่าง ประกอบ ต้อง เดิน สาย ผ่าน เส้น ทาง โครง เครื่อง ที่ แคบ
การ เลือก วัสดุ ฉนวน ตาม การ ใช้ งาน
| วัสดุ ฉนวน | แรงดัน สูงสุด (DC, โดย ทั่วไป) | พิกัด อุณหภูมิ | ความ แกร่ง ทาง ไดอิเล็กทริก | ความ ทนทาน ต่อ โคโรนา | เหมาะ สำหรับ |
|---|---|---|---|---|---|
| ยางซิลิโคน | 100 kV | 180–200°C | 20 kV/mm | ดี เยี่ยม | เอกซเรย์, เลเซอร์, อุปกรณ์ ทดสอบ — มาตรฐาน สำหรับ สายไฟ HV |
| XLPE | 50 kV | 125°C | 35 kV/mm | ดี | อุปกรณ์ จำกัด พื้น ที่; ผนัง บาง กว่า สำหรับ แรงดัน เดียว กัน |
| PE ดัด แปลง (ฉาย รังสี) | 50 kV | 105–125°C | 40 kV/mm | ปานกลาง | ชุด ประกอบ HV ขนาด เล็ก มาก; ความ แกร่ง ทาง ไดอิเล็กทริก สูงสุด |
| FEP | 30 kV | 200°C | 22 kV/mm | ดี | สภาพ แวด ล้อม สารเคมี; ฉนวน โปร่งใส สำหรับ การ ตรวจ สอบ ด้วย ตา |
| PTFE | 30 kV | 260°C | 20 kV/mm | ดี | อวกาศ, การทหาร; อุณหภูมิ สุด ขีด |
โคโรนา — ข้อ จำกัด การ ออก แบบ สายไฟ HV
โคโรนา เป็น ข้อ พิจารณา การ ออก แบบ ที่ สำคัญ ที่สุด อย่าง เดียว สำหรับ สายไฟ HV ที่ ใช้ ใน อากาศ ที่ ผิว ของ ตัวนำ เส้น ผ่าน ศูนย์กลาง เล็ก ที่ แรงดัน สูง สนาม ไฟฟ้า อาจ เกิน ความ แกร่ง ทาง ไดอิเล็กทริก ของ อากาศ (ประมาณ 3 kV/mm ที่ ความ ดัน บรรยากาศ มาตรฐาน) ทำ ให้ เกิด การ ไอออไนซ์ เฉพาะ จุด เมื่อ โคโรนา ติด ไฟ แล้ว มัน:
- ผลิต โอโซน (O₃) ซึ่ง โจมตี ผิว ฉนวน ทาง เคมี
- สร้าง รังสี อัลตราไวโอเลต ซึ่ง ทำ ให้ โซ่ โพลีเมอร์ อินทรีย์ เสื่อม
- เกิด กรด ไนตริก ใน การ มี ความ ชื้น เร่ง การ กัด เซาะ พื้น ผิว
- ผลิต สัญญาณ รบกวน แม่เหล็ก ไฟฟ้า (EMI) ซึ่ง อาจ รบกวน วงจร วัด ที่ ไว ต่อ สัญญาณ
ซึ่ง หมายความ ว่า:
- ตัวนำ เส้น ผ่าน ศูนย์กลาง 1 mm (AWG 18, 0.82 mm²) จะ เริ่ม แสดง โคโรนา ที่ ประมาณ 3 kV
- ตัวนำ เส้น ผ่าน ศูนย์กลาง 3 mm (16 mm²) จะ เริ่ม แสดง โคโรนา ที่ ประมาณ 9 kV
- ตัวนำ เส้น ผ่าน ศูนย์กลาง 10 mm (70 mm²) จะ เริ่ม แสดง โคโรนา ที่ ประมาณ 30 kV
แนว ทาง การ ออก แบบ เชิง ปฏิบัติ สำหรับ การ เลือก สายไฟ HV
- เส้น ผ่าน ศูนย์กลาง ตัวนำ กำหนด สมรรถนะ โคโรนา ไม่ ใช่ เพียง ampacity: สำหรับ สายไฟ HV ให้ เลือก เส้น ผ่าน ศูนย์กลาง ตัวนำ สำหรับ การ ควบคุม โคโรนา ก่อน แล้ว ตรวจ สอบ ว่า หน้า ตัด ตรง ตาม ข้อ กำหนด การ นำ กระแส ใน การ เดินสาย ภายใน อุปกรณ์ ส่วน ใหญ่ กระแส เป็น มิลลิแอมป์ ถึง สอง สาม แอมป์ — ตัวนำ ใหญ่ เกิน พิกัด สำหรับ พิกัด กระแส ของ มัน เพราะ การ ควบคุม โคโรนา ต้อง การ เส้น ผ่าน ศูนย์กลาง ที่ ใหญ่ กว่า
- ชั้น กึ่ง ตัวนำ สำหรับ ≥15 kV DC: การ ระบุ ชั้น กึ่ง ตัวนำ ระหว่าง ตัวนำ และ ฉนวน หลัก แนะนำ สำหรับ พิกัด แรงดัน ≥15 kV ต้นทุน เพิ่ม เล็ก น้อย และ การ ขจัด PD ยืด อายุ การ ใช้ งาน อย่าง มี นัยสำคัญ
- ระยะ ห่าง อากาศ และ ระยะ ผิว ฉนวน: ฉนวน สายไฟ ไม่ ใช่ องค์ประกอบ ทน แรงดัน เพียง อย่าง เดียว ปลาย ขั้ว (ฉนวน ที่ ลอก ออก, ตัวนำ เปลือย) และ จุด เชื่อม ต่อ ที่ ไม่ หุ้ม ฉนวน ใด ๆ ต้อง ตรง ตาม ข้อ กำหนด ระยะ ห่าง อากาศ และ ระยะ ผิว ฉนวน ของ IEC 60664-1 (หรือ UL 840) สำหรับ หมวด แรงดัน เกิน และ ระดับ มลภาวะ ของ อุปกรณ์
- การ ลด พิกัด ความ ถี่ สูง: เมื่อ สายไฟ HV นำ สัญญาณ ที่ มี ส่วน ประกอบ ความ ถี่ สูง อย่าง มี นัยสำคัญ (คอนเวอร์เตอร์ สวิตชิ่ง ที่ 20–300 kHz, กำลัง พัลส์ ที่ เวลา ขาขึ้น นาโนวินาที) ฉนวน ถูก เค้น ทั้ง ทาง ไดอิเล็กทริก และ ทาง ความ ร้อน (การ สูญ เสีย ไดอิเล็กทริก เพิ่ม ตาม ความ ถี่ × tan δ × V²) ยางซิลิโคน มี tan δ 0.001–0.01 ที่ ความ ถี่ กำลัง ซึ่ง เพิ่ม ขึ้น ที่ ความ ถี่ สูง สำหรับ งาน HV ความ ถี่ สูง PTFE (tan δ <0.0002) หรือ PE (tan δ <0.0005) อาจ เลือก ใช้ แม้ ความ ทนทาน ต่อ โคโรนา แย่ กว่า
- การ สัมผัส โอโซน และ สภาพ แวด ล้อม: ใน อุปกรณ์ ปิด ที่ โอโซน จาก โคโรนา สะสม ฉนวน ต้อง ทน ต่อ การ แตก จาก โอโซน ซิลิโคน (โครง สร้าง หลัก อนินทรีย์) และ FEP/PTFE (ฟลูออรีน เต็ม) ดี เยี่ยม; XLPE และ PVC แย่ และ ไม่ ควร ใช้ ใน สภาพ แวด ล้อม ที่ เกิด โอโซน โดย ไม่ มี การ ระบาย อากาศ
ทำไม จึง เลือก สายไฟ แรงดัน สูง ของ Yichi
- ยางซิลิโคน เป็น มาตรฐาน — วัสดุ ที่ ถูกต้อง สำหรับ สายไฟ HV: ความ ทนทาน ต่อ โคโรนา, ความ เสถียร ทาง ความ ร้อน และ ความ ยืดหยุ่น ใน การ จัด การ ของ ซิลิโคน ทำ ให้ เป็น ฉนวน อันดับ หนึ่ง สำหรับ สายไฟ เชื่อม ต่อ แรงดัน สูง เรา ผลิต สายไฟ HV ซิลิโคน ครบ ช่วง 3–100 kV DC — ถ้า ซิลิโคน ไม่ ใช่ วัสดุ ที่ ถูกต้อง สำหรับ การ ใช้ งาน ของ คุณ เรา มี ตัว เลือก XLPE, PE ดัด แปลง, FEP และ PTFE
- สายไฟ ที่ ผ่าน การ ทดสอบ โคโรนา สำหรับ พิกัด ≥15 kV: สายไฟ HV ทุก เส้น ที่ มี พิกัด แรงดัน ≥15 kV DC ได้ รับ การ ทดสอบ แรงดัน ดับ โคโรนา ตาม ASTM D1868 ค่า CEV ต้อง ≥1.2 เท่า ของ แรงดัน DC พิกัด — มั่นใจ ว่า โคโรนา ใด ๆ ที่ อาจ เริ่ม เกิด ที่ แรงดัน เกิน ชั่ว ขณะ จะ ดับ ลง เมื่อ แรงดัน กลับ สู่ ปกติ
- ตัว เลือก ชั้น กึ่ง ตัวนำ — ขจัด PD ที่ ผิว ตัวนำ: สำหรับ พิกัด แรงดัน ≥15 kV ตัว เลือก ชั้น กึ่ง ตัวนำ ขจัด การ คาย ประจุ ช่อง อากาศ ที่ เกิด ระหว่าง เส้น ลวด ตัวนำ แต่ ละ เส้น กับ ฉนวน นี่ คือ ความ ต่าง ระหว่าง สายไฟ ที่ ทำงาน เงียบ ที่ แรงดัน พิกัด กับ สายไฟ ที่ ปล่อย PD ตั้ง แต่ วัน แรก
- ชิ้น ส่วน ที่ รับรอง UL — ลด ความ ซับซ้อน การ รับรอง อุปกรณ์: การ ขึ้น ทะเบียน ชิ้น ส่วน ที่ รับรอง UL 3239, UL 3289 และ UL 3398 หมาย ความ ว่า อุปกรณ์ ของ คุณ ใช้ สาย เดินสาย ภายใน ที่ รับรอง แล้ว ลด ความ ซับซ้อน ของ กระบวนการ ขึ้น ทะเบียน ผลิตภัณฑ์ สำเร็จ รูป UL มี หมายเลข ไฟล์ UL และ ข้อมูล การ ทดสอบ สำหรับ การ ยื่น ขอ รับรอง
- แถบ สี, รหัส สี และ การ มาร์ก ตาม สั่ง: สี ทึบ มาตรฐาน หรือ รหัส สี เฉพาะ ของ คุณ; การ มาร์ก ตาม ยาว ทุก เมตร ตาม คำ ขอ สำหรับ การ ผลิต ตัด ตาม ความ ยาว; แถบ สี พิเศษ บน ปลอก สำหรับ การ ระบุ ขั้ว ใน ชุด ประกอบ แรงดัน สูง
- การ สนับสนุน การ เลือก สายไฟ HV: ส่ง แรงดัน ปฏิบัติการ, รูป คลื่น (DC, AC, พัลส์, HF), กระแส สูงสุด, อุณหภูมิ สภาพ แวด ล้อม และ ข้อ จำกัด ด้าน พื้น ที่ ใด ๆ ของ คุณ — ทีม วิศวกร ของ เรา แนะนำ วัสดุ ฉนวน, ขนาด ตัวนำ และ ว่า ต้อง การ ชั้น กึ่ง ตัวนำ หรือ ไม่ สำหรับ การ ทำงาน แบบ ปราศจาก โคโรนา