رزین مقره و بوشینگ اپوکسی
فهرست مطالب
رزین‌های اپوکسی چه نقشی در مقره و بوشینگ دارند
رزین‌های اپوکسی مقره و بوشینگ، عایق‌های الکتریکی بسیار عالی هستند و از قطعات الکتریکی در برابر اتصال کوتاه، گرد و غبار و رطوبت محافظت می‌کنند. این عایق‌ها را می‌توان از یک سیستم رزین اپوکسی مانند بیس فنل آ به همراه یک سخت کننده یا هاردنر ساخت. برای این کار معمولا از رزین‌های آلیفاتیک یا سیکلوآلیفاتیک استفاده می‌شود.
عایق الکتریکی ماده‌ای است که بارهای الکتریکی داخلی آن آزادانه در جریان نیستند، در نتیجه رسانش جریان الکتریکی تحت تأثیر میدان الکتریکی تقریباً غیرممکن است.
عایق های اپوکسی در دهه‌های 1940 و 1950 به صورت تجاری معرفی شدند. رزین‌های اپوکسی بیسفنول A، برای ساخت عایق‌های الکتریکی برای کاربردهای داخلی استفاده می‌شوند، در حالی که رزین‌های سیکلوآلیفاتیک به طور گسترده برای سیستم‌های عایق خارجی و نیمه بسته استفاده می‌شوند.
فرمولاسیون‌های رزین‌های ریخته گری در صنعت برق بسیار مهم است و در ساخت موتورها، ژنراتورها، ترانسفورماتورها، تابلو برق، بوشینگ‌ها و مقره‌ها کاربرد دارد .
زمانی که عایق‌های الکتریکی در معرض ولتاژ بالا قرار می‌گیرند از پدیده‌ی تخریب الکتریکی رنج می‌برند. رزین‌های اپوکسی قدرت شکست الکتریکی بسیار بالایی دارند. این قدرت برای رزین‌های اپوکسی داخلی 20-30 kw/mm (کیلوولت بر میلی متر)، و برای رزین‌های اپوکسی فضای باز 20-35 کیلو ولت بر میلی متر است. در نتیجه مقاومت بسیار بالایی را ارائه می‌دهند.
مقره چیست
مقره‌ها به عنوان محافظ یا عایق در برابر جریان الکتریکی، تولید و استفاده می‌شوند. جزء کلیدی خطوط هوایی هستند. مقره‌ها برای عایق بندی هادی‌ها، استفاده می‌شوند. مواد عایق باید از نظر مکانیکی قوی باشند تا بتوانند بار کششی و وزن هادی را تحمل کنند، استحکام دی الکتریک بالا برای تحمل تنش‌های ولتاژ و مقاومت بالای عایق برای جلوگیری از نشتی جریان ضروری است.
مهم‌ترین ویژگیهای مقره
- استحکام دی الکتریک بالا
- نفوذ ناپذیری در برابر آب، رطوبت، آلودگی و گرد و غبار
- مقاومت مکانیکی بالا
- ضریب ایمنی بالا
- مقاومت در برابر تغییرات دمایی
- مقاومت الکتریکی بالا
- عدم تغییر شکل در برابر حرارت
انواع مقره
پین
- ویژگی‌ها: برای انتقال و توزیع برق تا ولتاژ 33 کیلو ولت استفاده می‌شود. برای انتقال ولتاژ تا 11 کیلو ولت از عایق تک پین و برای ولتاژهای بالاتر، از عایق دو، سه یا چهار پین استفاده می‌شود.
- کاربرد: خطوط انتقال مستقیم
سیستم تعلیق یا دیسکی
- ویژگی‌ها: از مواد چینی یا شیشه: سبک، کوچک، نشکن، ضد خم، استحکام بالا، مقاوم در برابر انفجار، مقاومت مکانیکی بالا، محدوده‌ی ولتاژ 11-76 کیلو ولت بر سانتی متر
- کاربرد: خطوط انتقال یا توزیع هوایی
سیستم تحت فشار
ویژگی‌ها: عمود بر برج یا موازی بر زمین است، و در ولتاژ بالای 33 کیلو ولت استفاده می‌شوند
کاربرد: خطوط انتقال هوایی
سیستم قلاب یا قرقره ای
ویژگی‌ها: اندازه ی کوچک، تحمل ولتاژ تا 33 کیلوولت، از نوار فلزی برای اتصال عایق زنجیر در خط توزیع استفاده می‌شود و در حالت چرخشی- دایره ای یا خمشی کار می‌کند.
کاربرد: به صورت عمودی یا افقی در شبکه‌های توزیع ولتاژ پایین استفاده می‌شود
عایق‌های بوشینگ اپوکسی
بوشینگ نیز نوعی مقره است که در صنعت برق به عنوان عایق استفاده می‌شود، در واقع یک عایق الکتریکی توخالی است که به هادی، اجازه می‌دهد تا به طور ایمن از یک مانع رسانا، مانند ترانسفورماتور یا قطع کننده مدار، بدون تماس الکتریکی با آن عبور کند. به صورت یک استوانه‌ی عایق است که هادی‌ها از داخل این استوانه عبور می‌کنند. بوشینگ‌ها معمولا از چینی یا پُرسِلن ساخته می‌شوند.
اگرچه از مواد عایق دیگر هم استفاده می‌شود. در صورت استفاده از ترانسفورماتور فشار قوی، بوشینگ باید به جرقه گیر متصل باشد تا ولتاژهای ایجاد شده از طریق بوشینگ به بدنه و سپس از طریق سیم به زمین منتقل شود. زیرا در غیر این صورت باعث انفجار و آتش سوزی بوشینگ‌ها می‌شود.
بوشینگ‌ها شکل و قدرت میدان الکتریکی را کنترل می‌کنند و تنش‌های الکتریکی موجود در مواد عایق را کاهش می‌دهند.
طراحی بوشینگ‌ها بر چه اساسی است
بوشینگ‌ها باید طوری طراحی شوند که در برابر شدت میدان الکتریکی تولید شده در عایق مقاومت کنند. با افزایش قدرت میدان الکتریکی، ممکن است مسیرهای نشتی در داخل عایق ایجاد شود. اگر انرژی مسیر نشتی بر استحکام دی الکتریک عایق غلبه کند، عایق را سوراخ کرده و به انرژی الکتریکی اجازه می‌دهد تا به نزدیکترین ماده زمین هدایت شود و باعث سوختگی و ایجاد قوس شود.
یک بوشینگ، معمولا شامل یک هادی مانند مس یا آلومینیوم می‌باشد، که به جز انتهای ترمینال با عایق احاطه شده است. بوشینگ‌های عایق را می‌توان در داخل و یا در فضای باز نصب کرد.
انواع بوشینگ
بطور کلی بوشینگ‌ها، ازنظر ظاهری مشابه هستند، معمولا استوانه ای و خمره ای شکل هستند. برجستگی‌های یکنواخت و موازی روی بوشینگ‌ها برای سهولت استفاده از آ نها می‌باشد. بوشینگ‌ها بر اساس کاربردها، ویژگیهای الکتریکی و نوع عایق داخلی یا خارجی تقسیم می‌شوند.
بوشینگ پُرسلِن یا چینی
پُرسلِن، یک ماده‌ی سرامیکی است که با حرارت دادن موادی مانند کائولن، در کوره تا دمای بین 1200 تا 1400 درجه‌ی سانتیگراد ساخته می‌شود. از خاک رس، کوارتز یا آلومینیوم سیلیکات و فلدسپات ساخته می‌شود و در نهایت با لعاب پوشانده می‌شوند تا گرد و غبار را کاملا از بین ببرد. پرسلن باید کاملا بدون تخلخل باشد، زیرا در این صورت مقاومت دی الکتریک از بین می‌رود.
در اولین طرح‌های ساخت بوشینگ، از پرسلن استفاده می‌شد. مقره ای تو خالی و بزرگ، که به عنوان عایق خارجی استفاده می‌شده و امروزه تولید آن به حداقل رسیده است، داخل این بوشینگ اغلب با روغن پر می‌شود تا خاصیت عایق مضاعف شود. در مواردی که تخلیه‌ی جزئی مورد نیاز است، هادی های عایق شده از کاغذ و رزین به همراه پرسلن استفاده می‌شوند.
مزایای پرسلن
- هزینه‌ی ساخت پایین
- غیر قابل نفوذ در برابر رطوبت
- مقاومت مکانیکی بالا
- وزن سبک
- شکل پذیری بالا
بوشینگ از نوع شیشه
مزایا
- استحکام دی الکتریک بالاتر از پرسلن
- ضریب انبساط حرارتی پایین تر
- استحکام کششی بالاتر
- طول عمر بیشتر
- ارزان تر از پرسلن
معایب
- تجمع رطوبت روی سطح شیشه، منجر به نشتی جریان می‌شود
- مقاومت پایین در دماهای بالا
بوشینگ از نوع رزین یا پلیمر
این نوع عایق، به دلیل ویژگیهای فوق العاده از سال 1965 نسبت به بقیه‌ی عایق‌ها پیشی گرفته است.
- برای کاربردهای عایق داخلی مناسب می‌باشند
- مفتول یا سیم مسی از درون استوانه‌ی عایق کاری شده عبور می‌کند
- قسمت بالای این بوشینگ برای سهولت اتصال دارای پیچ و مهره می‌باشد
- این نوع بوشینگ، همیشه حاوی روغن می‌باشد (جدا از روغن موجود در ترانسفورماتور)
- بوشینگ‌های عایق رزین در ولتاژ بالا کاربرد دارند (اکثر بوشینگ‌ها با ولتاژ بالا، اغلب از کاغذ آغشته به رزین در اطراف هادی استفاده می‌کنند)
- به میزان محدودی در ترانسفورماتورهای ولتاژ متوسط، در فضای باز نصب می‌شوند
مزایای بوشینگ‌های عایق پلیمری نسبت به بوشینگ‌های دیگر
- اندازه کوچک
- کاهش هزینه‌ی نصب
- مقاومت دی الکتریک بالا
- مقاومت کششی بالا
- مناسب برای مناطق آلوده
- انعطاف پذیری
- استحکام دی الکتریک بالا
- جایگزین عایق کاغذی
- آبگریز بودن (خاصیت خود تمیز کنندگی)
- نیاز به مونتاژ خاصی ندارند در نتیجه احتمال خرابی و نشت کمتری دارند
- به دلیل ایجاد پیوند‌های عرضی، استحکام بسیار بالایی دارند
کاربرد بوشینگ‌های عایق پلیمری
- پانل‌های کنترل
- ترانسفورماتورها
- کانال‌های باسداکت
بوشینگ با عایق کاغذی
یکی از اشکال اولیه‌ی عایق، کاغذ بوده که جاذب رطوبت می‌باشد. عایق کاغذی بیشتر همراه با روغن کاربرد دارد تا با رزین. بوشینگ عایق کاغذی شبیه بوشینگ رزین است، اما بواسطه‌ی لوله‌های آلومینیومی پیچیده شده بر روی کاغذ، ظرفیت خازن بالایی دارد.
انواع بوشینگ‌ها از لحاظ کاربری
- روغن به هوا (تحمل ولتاژ 24-55 کیلوولت) و تا محدوده ی جریان 3150 آمپر در دسترس هستند
- هوا به هوا ( در سایت‌های نیروگاهی و پست‌های برق در مصارف دیواری کاربرد دارند)
- روغن به روغن
- هوا به sf6
بوشینگ از نوع عایق داخلی
- کاغذ آغشته به روغن (OIP) Oil Impregnated Paper Bushing
این دسته از بوشینگ‌ها با پیچاندن کاغذ کرافت تصفیه نشده با منافذ رسانا در اطراف یک لوله ی مرکزی تولید می‌شوند.
کاربرد: ترانسفورماتورها
- کاغذ آغشته به رزین (RIP) Resin Impregnated Paper
ساختاری غنی از رزین و بدون فضای خالی است. در نتیجه در برابر ولتاژ بالا، چرخه‌ی حرارتی و لرزش مکانیکی مقاوم هستند.
کاربرد: بر روی بوشینگ‌های کندانسورها
- گاز به SF6
بوشینگ از نوع عایق خارجی
- پلیمر
- پرسلن
بوشینگ‌ها توسط دو روش تولید می شوند
- ماشین APG، روش ژل سازی خودکار
- ریخته گری در شرایط خلاء
اکثر عایق‌های اپوکسی مدرن با روش APG، ریخته گری می‌شوند. در این روش، پس از آماده سازی و اختلاط، ترکیب رزین ریخته گری شده و تحت فشار در قالبی بر روی یک واحد گیره ای بر اساس فرایند ژل سازی فشار خودکار، ریخته می‌شود. از انقباض قالب در طول فرایند پخت باید اجتناب شود.
برای عایق‌ها یا بوشینگ‌ها با هندسه‌ی پیچیده می‌توان از فرایند ریخته گری در شرایط خلاء استفاده کرد.
این دو روش، فرایند ساخت را به دقت کنترل و نظارت می‌کنند تا از احتمال سوراخ‌ها، حفره‌ها و عیوب سطحی جلوگیری شود. تمامی بوشینگ‌ها، مطابق با استانداردهای IS/BS/IEC و سایر استانداردهای بین المللی یا مطابق با نیاز مشتری تولید و عرضه می‌شوند.
علت خرابی بوشینگ‌ها چیست
بوشینگ‌ها گاهی اوقات به دلیل تخلیه جزئی از کار می‌افتند. تخریب آهسته و پیشرونده عایق در طول چندین سال یا طی یک فرایند با انحطاط سریع، باعث این خرابی می‌شود.
ویژگی بوشینگ
- ظرفیت حرارتی بالا
- وزن سبک و طراحی ایده آل
- استحکام خمشی و کششی بالا
- مقاومت در برابر ضربه
- قدرت دی الکتریک عالی
- ضد صدا و لرزش
کاربرد بوشینگ
- استفاده در تیرهای چراغ برق
- ترانسفورماتورهای ابزار
- ترانسفورماتورهای روغنی
- سایر تجهیزات فشار متوسط
گردآوری و ترجمه: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر – نسیم مهین عبدالله زاده
منابع:
دیدگاهتان را بنویسید