Application Notes - High Voltage Power Supplies

Keep it short if you can. High voltage cable lengths discussed.

AN-19

Spellman的大多数电源产品都使用某类电缆将高压电源的输出连接至客户“负载”上。这些电缆多为同轴电缆。除具有噪声抑制性和良好的电源至负载的接地通路外,这些同轴电缆本身的接地屏蔽层还具有安全保护作用。

然而同轴电缆会增加输出电容。根据所使用的同轴电缆类别,每英尺高压电缆的电容可能达到30pF甚至更大。在超高电压下,Spellman的电源产品即使在标称电容下,也能储存大量的电能。电容器中的电能储存计算公式为:

储存电能(焦耳)=½ CV²,其中C指电容,V指外加电压。

由于电压是平方数,因此即使很小的电容在高压下也能产生很大的储存电能。在一些情况下,高压电缆的储存电能比电源的输出电容更大。

这些电缆电容被视为电源的外部电容。电源产品必须负荷和驱动这些电容,因此在某些情况下可能会出现问题。但真正的问题是电弧作用下出现的情况。由于电缆电容所处的位置,没有电阻器与电能来源串联以驱散储存电能。电源输出上带有电弧限制电阻器,可将电源电弧放电量限制在安全和可预见的水平内。然而电缆电容没有这一限制,所以在电弧作用下,放电电流非常大,电能也会导致出现电压循环;由此所产生的“振铃效应”将极大地危害电缆和电源。最后,电能只有在出现超高电压的振铃效应后才会通过电弧阻抗和其他消耗元件消散。这样可能会损害微小的客户负载并对接地设备造成严重破坏。

为此,在良好的工程实践中,应使高压电缆长度尽可能短。这是否意味着不能使用长电缆供应电源呢?当然不是。但在所有条件都相同的情况下,较短的高压电缆设置比更长的高压电缆设置可能出现的问题更少。