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如何正确使用高压和低压?

Sam Holland 2019-06-26

为实现5G,电子制造商需要生产新的器件来支持5G网络。下一代网络需要更快、更可靠、更安全。sQl电子头条

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什么是HV(高压)?sQl电子头条

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全球电气标准协会以不同的方式定义高压。例如,IEC(国际电工委员会)、IET和IEEE将HV定义为高于1000 VAC或1500 VDC的任何电压;在区分大于或小于600V的电压时,2011年的美国国家电气规范对HV没有固定值。在不同国家工作的工程师在设计应用程序时必须考虑当地和国家标准。sQl电子头条

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电力传输和配电网络图。图片由国家公园管理局提供。sQl电子头条

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电力通常在高电压和低电流(安培数)下远距离传输。其主要目的是通过最小化由导体中的高电阻和I2R加热引起的损耗来提高效率。因此,电力可以使用更薄的导体进行远距离传输。另一方面,大电流下的电力传输将需要更大的导体,这使该过程变得非常昂贵。高压的一些重要应用包括配电网、粒子科学研究、阴极射线管和放大器真空管。sQl电子头条

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什么是LV(低压)?sQl电子头条

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和高压一样,LV(低压)也是一个相对分类。IEC认为低电压是50至1000 V交流电或120至1500 V直流电。在配电系统中,低电压指在家用和轻工业/商业应用中使用的电源电压,可以是100到240V交流电。电气设备、LED灯、风扇和个人计算机可以看作是低压设备。低压的重要工业应用包括轴流和径向风机、离心和半潜式泵、冷却器和铣床。sQl电子头条

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架空输电线路垂度和间隙。图片由Research Gate提供。sQl电子头条

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高低电压工作sQl电子头条

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确定电压水平的正确使用以允许工程师设计高效安全的设备和装置。在较高电压下工作的三个基本考虑因素涉及:物理尺寸;无源元件;连接器和电缆。sQl电子头条

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物理尺寸sQl电子头条

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在设计高压系统时,导体间距是一个重要的考虑因素。基本的“经验法则”是允许空气中介电强度为每英寸7.5 kV至10 kV。工程师必须确定的两个基本变量是间隙和爬电距离。间隙是导体与地面之间的最短距离,通过绝缘介质测量。爬电距离是沿着绝缘材料表面测量的两个导体之间的最短距离。对于防止电弧和闪络等危险,最小化爬电距离至关重要。为确定导体的理想间距,我们将均方根(RMS)电压乘以3。工程师可在其设计中使用IEC指南和规范。sQl电子头条

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无源电气元件。图片由Pixabay提供。sQl电子头条

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无源元件sQl电子头条

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设计高压系统的工程师通常比设计低压系统的工程师更关心与他们一起工作的无源元件(如电阻、电容器和开关设备)的容差和最大电压额定值,因为低压系统很少让元件承受更高的电压。在高压设计中,选择具有更高最大额定电压值的无源元件可以防止过早甚至是灾难性的故障。为了安全起见,工程师必须选择安全系数比预期最大电压大几倍的器件。sQl电子头条

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连接器和电缆sQl电子头条

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连接器和电缆连接提供电气设备的各个器件之间的连接。为了设计最佳的电气布线布局,工程师必须再次考虑爬电距离和间隙。此外,在为高压装置选择无源元件时,设计人员必须选择具有足够最大额定电压的电缆,以避免过热和绝缘击穿等问题。 sQl电子头条

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用手操作的电压调节装置。图片由Pixabay提供。sQl电子头条

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高压和低压的重要安全考虑sQl电子头条

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在高压和/或低压应用中保持高度安全对于防止危险工作场所、电气设备损坏和生命损失至关重要。当不严格遵守标准安全预防措施时,高低压都是危险的。例如,暴露在220伏交流电可以诱发房颤,而高压电击可能对人体重要的内脏器官造成生理损害。能源最常见的危险方式是通过接触或电弧。前者发生在人体接触裸导体时;后者发生在人体距离电气设备很近,特别是当通过周围空气发生高压放电时。带电接触可导致触电死亡,而电弧会导致严重烧伤。sQl电子头条

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通过“锁定,挂牌”程序隔离电气系统。图片由Bigstock提供。sQl电子头条

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为了最大限度地减少在低电压和高电压下工作时的接触发生率,工程师必须使用适当的额定部件,保持装置和工作场所不受潮,使用适当的个人防护设备,并在不使用电源时隔离电源(即使用行业安全程序,例如“锁定,挂牌”)。工程师可以通过使用过电流保护装置来防止电弧放电,例如断路器和在异常条件下快速打开电路的保险丝。同样重要的是切断设备的电源,并在所有高压装置上证明已关闭,以确保杂散电流不会释放到周围的空气中。sQl电子头条