Современная электроника №8/2024

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2024 Зарубежные коаксиальные высоковольтные соединители В статье рассмотрены области применения высоковольтных соединителей: в приборах для атомной энергетики, медицинских систем визуализации, телекоммуникаций, испытательной и измерительной техники, а также основные требования, предъявляемые к высоковольтным соединителям. Приведены основные параметры соединителей HN, BNC HT/MHV, SHV, THT 20 с напряжением до 20 кВ. Рассмотрены конструктивные особенности этих соединителей. Статья написана на основе открытой доступной информации из зарубежных источников. Таблица 1. Классификация уровней напряжения Уровни напряжения по классификации IEC Переменный ток Постоянный ток Факторы риска Высокое·напряжение >·1000·Vrms >·1500·V Образование·электрической·дуги Низкое·напряжение 50–100·Vrms 120–1000·V Поражение·электрическим·током· Сверхнизкое·напряжение· 50·Vrms <·120·V Низкий·риск Примечание: ·Vrms·–·среднеквадратичное·(действующее)·значение·напряжения. Кива Джуринский Введение Прежде всего следует определиться, какое напряжение можно считать высо - ким. Ответ на этот вопрос даёт Между - народная электротехническая комис - сия (IEC) (табл. 1) [1]. Однако то, что представляет собой высокое напряжение, зависит от обла - сти применения. На низком уровне напряжение более 50 В, приложенное к сухой неповреждённой коже челове - ка, может вызвать фибрилляцию серд - ца, если оно создаёт электрические токи в тканях тела, которые проходят через область грудной клетки. С другой сто - роны, в технике передачи электро- энергии высоким напряжением обыч - но считается любое напряжение свыше ~35 000 В [1]. Высоковольтные коаксиальные сое - динители и кабели для совместной работы с соединителями являются специализированными компонента - ми, незаменимыми для приложений, в которых важна безопасная и эффек - тивная передача энергии при высоком действующем значении напряжения выше 1 кВ [1–4]. Для эффективной пере - дачи энергии (без отражения и потерь) применяемые радиочастотные соеди - нители и кабели должны иметь близ - кие волновые сопротивления. Для рабо - ты с высоковольтными соединителями применяют гибкие кабели RG58, RG141, RG142, RG214, RG400 и многие другие, а также полужёсткий кабель RG401. В ряде случаев высоковольтные соединители и кабели должны быть устойчивыми к экстремальным усло - виям работы: температура от –55°C до 150°C и давление окружающей сре - ды, соответствующее высоте 21,3 км (70 000 футов) [4]. Кроме того, к высоковольтным соеди - нителям предъявляют следующие тре - бования [3–4]: минимальные потери при передаче; безопасность; прочная механическая конструкция, надёжность и долговечность; высокая радиационная стойкость (для специальных применений); приемлемые стоимость и доступ - ность. Высоковольтные коаксиальные сое - динители применяют в различных аэрокосмических, оборонных системах, в системах телекоммуникации, в испы - тательном и измерительном оборудова - нии, высоковольтных источниках пита - ния, масс-спектрометрах, плазменных и рентгеновских установках, атомной энергетике и др. [5–14]. Данная статья посвящена рассмотре - нию следующих высоковольтных коак - сиальных соединителей: HN, BNC HT/ MHV, SHV, THT 20 с напряжением до 20 кВ [2]. Соединители HN Соединитель HN, разработанный в конце 1950-х годов и стандартизиро - ванный в соответствии с IEC 60169–2, является высоковольтной версией сое - динителя N. По размерам он прибли - зительно на 50% больше соединителя N (рис. 1) [13]. Соединитель HN имеет волновое сопротивление 50 Ом, коаксиальную линию размерами 11×3,35 мм и резь - бовой механизм соединения вилки и розетки (резьба 0,750-20UNEF). Резьбо - вое соединение обеспечивает надёж - ное сопряжение вилки и розетки, пре - дотвращая их случайное отсоединение из-за натяжения кабеля и вибрации. Для обеспечения высокой диэлектриче - ской прочности и предотвращения про - боев в конструкции соединителя пред - усмотрено перекрытие диэлектриков вилки и розетки при их сочленении. На рис. 1 видно, что в соединителе HN фто - ропластовый изолятор расположен на уровне наружного проводника и даже несколько выступает из него. Предусмо - трено также закрепление центрально - го проводника с целью устранения его перемещения при изменении темпера - туры и при механических воздействиях. Внешний вид кабельных (кабель мар - ки RG58, RG142 и RG400) соединителей HN вилка и розетка приведён на рис. 2 [10]. Усреднённые значения параме - тров соединителей HN и других высо - ковольтных соединителей приведены в табл. 2 [1, 3–20]. Корпус соединителя изготавлива - ют из латуни с покрытием никелем или серебром, реже из пассивирован - ной нержавеющей стали, внутренний гнездовой проводник – из упрочнён - ной бериллиевой бронзы с серебряным или золотым покрытием. Серебряное покрытие уже давно стало стандартом для радиочастотных соединителей с латунными корпусами, но его высо - кая стоимость и низкая коррозионная стойкость не позволяют использовать его в соединителях высокой надёжно - сти с длительным сроком хранения.