חומרי בידוד

סקירה כללית

האמינות התפעולית וחיי השירות של אשַׁנַאיעם זאת, תלוי במידה רבה בחומרי הבידוד המשמשים. חומרים מבודדים, הידועים גם בשם דיאלקטריים, הם חומרים בעלי התנגדות גבוהה ומוליכות נמוכה. ניתן להשתמש בחומרי בידוד על מנת לבודד מוליכים טעונים או בפוטנציאלים שונים ולאפשר לזרם לזרום בכיוון מסוים. במוצרי שנאים, חומרי בידוד ממלאים גם את התפקידים של פיזור חום, קירור, תמיכה, קיבוע, כיבוי קשת, שיפור שיפוע פוטנציאלי, עמיד בפני לחות, עמיד בפני טחב והגנה על מוליכים. תחת פעולת מתח DC, רק כמות קטנה מאוד של זרם עוברת דרך חומר הבידוד. ההתנגדות שלו (הכוונה להתנגדות הנפח באוויר) גבוהה יחסית, בדרך כלל 108~1020Ω·cm (ההתנגדות של מוליכים היא 10-6~10-3Ω·cm, וההתנגדות של מוליכים למחצה היא {{ 6}}~108Ω · ס"מ).

לחומרי בידוד יש עמידות גבוהה מאוד לזרם DC. בשל ההתנגדות הגבוהה שלהם, תחת פעולת מתח DC, למעט זרם דליפה משטח קטן מאוד, הם למעשה כמעט לא מוליכים; בעוד שעבור זרם AC, יש להם קיבול. זרם חשמלי עובר דרכו, והוא נחשב בדרך כלל כלא מוליך. ככל שההתנגדות של חומר הבידוד גבוהה יותר, כך תכונות הבידוד שלו טובות יותר.

חומרי בידוד משמשים בשנאים לבידוד חלקים מוליכים זה מזה ומהאדמה (פוטנציאל אפס). בשימוש בתומכים שונים, הם צריכים להיות גם בעלי תכונות מכניות טובות. בנוסף, חומרים מבודדים ממלאים גם תפקידים נוספים, כגון פיזור חום, קירור, קיבוע, אגירת אנרגיה, כיבוי קשת, שיפור שיפוע פוטנציאלי, חסין לחות, חסין טחב והגנה על מוליכים.

בדרך כלל, חומרי בידוד מחולקים לשלוש קטגוריות:

1) חומרי בידוד גזים: תחת טמפרטורות ולחצים רגילים, לגזים יבשים כלליים יש תכונות בידוד טובות, כגון אוויר, חנקן, מימן, פחמן דו חמצני, הגופרית הקספלואוריד וכו'. ביניהם משתמשים באוויר והקספלואוריד גופרית בשנאים. במידה רבה;

2) חומר בידוד נוזלי: חומר בידוד נוזלי קיים בדרך כלל בצורת שמן, הידוע גם בשם שמן בידוד. כגון שמן מינרלי, שמן צמחי, אסטר סינטטי וכו';

3) חומרי בידוד מוצקים: כגון צבע בידוד, דבק בידוד, נייר בידוד, קרטון בידוד, קרטון גלי, פלסטיק וסרטים חשמליים, למינציה חשמלית (מוטות, צינורות), שרף אפוקסי יצוק, חרסינה חשמלית, גומי, מוצרי נציץ וכו'. .

שמן בידוד

שמן בידוד מאופיין בחוזק חשמלי גבוה, ברק גבוה, נקודת הקפאה נמוכה, ביצועים גבוהים תחת פעולת חמצן, טמפרטורה גבוהה ושדה חשמלי חזק, לא רעיל, לא קורוזיבי, צמיגות נמוכה ונזילות טובה. הוא נמצא בשימוש נרחב במוצרי חשמל כגון שנאים, מתגי שמן, קבלים וכבלים. הוא ממלא את התפקיד של בידוד, קירור, הספגה ומילוי. בנוסף, הוא גם ממלא את התפקיד של כיבוי קשת במתגי שמן ואגירת אנרגיה בקבלים.

שמן בידוד ממלא את התפקידים הכפולים של בידוד וקירור בשנאים;

שמני בידוד מחולקים כיום בדרך כלל לקטגוריות הבאות:

1) שמן מינרלי: כגון שמן שנאים, שמן מתגים, שמן קבלים, שמן כבלים;

2) שמן סינטטי: כגון דודקילבנזן, שמן סיליקון, אסטר סינתטי וכו';

3) שמן צמחי;

שרף אפוקסי

שרף אפוקסי הוא תרכובת פולימר. שרף מאופיין בחומר אורגני מוצק, מוצק למחצה או מעין מוצק בעל מסה מולקולרית לא ודאית (בדרך כלל גבוהה יותר), נטייה לזרום כאשר הוא נתון ללחץ, ובדרך כלל טווח ריכוך או התכה, והחתך המוצק הוא לעתים קרובות בצורת קליפה. בעל המאפיינים הבסיסיים הבאים:

1) השרשרת המולקולרית ארוכה מאוד, כל שרשרת מכילה מאות או אפילו עשרות אלפי אטומים, הקשורים זה לזה באופן קוולנטי;

2) שרשרת מולקולרית ארוכה מורכבת מהיחידה החוזרת הקטנה ביותר, כלומר, חוליית שרשרת. מספר חוליות השרשרת במולקולה נקרא דרגת פילמור;

3) הכוח הבין-מולקולרי הכולל של מקרומולקולות עולה לרוב על כוח הקשר הכימי בין אטומים במולקולה, מה שגורם לתרכובת הפולימר להפגין סדרה של מאפיינים: למשל, אין פולימר גזי, תהליך פירוק הפולימר איטי מאוד וכו' אם יש קשרים צולבים בין מולקולות, תכונה זו בולטת עוד יותר.

שרף אפוקסי מתייחס לאוליגומר המכיל קבוצות פונקציונליות אפוקסי. שרף אפוקסי החל להופיע בשנת 1891. לאחר 1947, חברות רבות בארצות הברית ובשווייץ תיעשו וסינתזו בהצלחה שרף אפוקסי ביספנול A. ארצנו החלה בייצור בשנת 1956.

תכונות הבידוד החשמלי של חומרי אפוקסי יוצאות דופן במיוחד. ללא חומרי מילוי, ה-EB של המוצר הנרפא גבוה מ-16MV/m, pV גבוה מ-1011Ω·m, εr הוא 3 עד 4, ו-tanδ הוא בערך 0.002 בתדר הספק. לכן, 20% חומר אפוקסי שרפי חמצן משמשים לבידוד חשמלי ואלקטרוני. לדוגמה, צבע הספגה אפוקסי משמש כצבע בידוד מסוג B להספגת פיתולי הסטטור של מנועים קטנים ובינוניים; צבע נטול ממס אפוקסי משמש להספגת ואקום של פיתולי סטטור של מנועים גדולים; לרבדים (צלחות, צינורות, מוטות) משמשים כטריזי חריצים וכריות עבור מנועים ומוטות הפעלה של מתג מתח גבוה; דבקים משמשים להדבקת תותבי חרסינה במתח גבוה; יציקות משמשות לבידוד דיסקים במכשירי חשמל משולבים (GIS) סגורים לחלוטין עם גופרית, כגון מבודדים, שנאים וקבלים קרמיים במתח גבוה. נכון לעכשיו, שמות המותג של שרפי אפוקסי מתוצרת מקומית או שרפי אפוקסי מתוקנים עדיין אינם אחידים. יצרני שרף אפוקסי שונים ברחבי העולם נקראים גם הם שונים וצריכים להיות מזוהים באמצעות סימן מסחרי.

שרפי אפוקסי הם פשוט אוליגומרים ויש לרפא אותם לפני השימוש. חומר הריפוי יכול להגיב עם שרף האפוקסי כדי לצלב את מולקולות השרף ממבנה ליניארי למבנה ליניארי. מאיץ/זרז הוא תוסף שיכול להפחית את אנרגיית ההפעלה של התגובה ויכול לקדם/להתאים את תהליך תגובת הג'ל של היציקה. חומר המרפא משתמש במימן הפעיל שהוא מכיל כדי לבצע תגובת הוספה של פתיחת טבעת עם קבוצת האפוקסי הפעילה בשרף כדי להשיג ריפוי. המימן הפעיל הוא -NH2, -NH-, -C00H, -OH ו-SH בחומר המרפא או המאיץ. של מימן. חומרי ריפוי נפוצים כוללים אמינים ואנהידרידים חומציים. חלק מחומרי הריפוי דורשים מאיצים/זרזים, חלקם דורשים תנאי טמפרטורה גבוהים, וחלקם יכולים להגיב באלימות בטמפרטורות נמוכות. הבדלים בחומרי ריפוי יובילו גם להבדלים עצומים במאפיינים של מוצרים נרפאים, שתהיה להם השפעה משמעותית על הביצועים הסופיים של המוצר. לכן, חשוב מאוד לתכנן ולבחור חומרי ריפוי במערכות ניסוח שרף אפוקסי.

בידוד אפוקסי משמש בשנאים מהסוג היבש והוא פיתוח חדש ב-40 השנים האחרונות. חיי התכנון של סליל השנאי נדרשים להגיע ל-30 שנה, ורמת ההתנגדות לחום מגיעה לרמת F. קשה לחומרים רגילים לעמוד בדרישות.

לשם כך יש לתכנן, לייעל, לבדוק ולאמת את החומרים בהם נעשה שימוש, מערכות הנוסחה והתהליכים שלהם על מנת להשיג את התוצאות האידיאליות. בשנאים מבודדים מהסוג היבש, מערכת שרף האפוקסי מיוצרת על ידי יציקה או טבילה, ולאחר מכן מרפאה בחום ליצירת בידוד סליל (כלומר, בידוד אורכי). במהלך כל פעולת השנאי היבש, בידוד שרף האפוקסי חייב להבטיח גם את הבידוד החשמלי של הסלילים. וחוזק מכני, ומפזר את החום בתוך הסליל באמצעות הולכה תרמית.

החולשה הגדולה ביותר שלו היא חוסר ההשבה וחוסר התיקון של פגמים ונזקים של בידוד שרף (בדרך כלל פגמים מתרחשים במהלך תהליך הייצור ונזק מתרחש במהלך הפעולה). לכן, חשוב ביותר להימנע מסדיקה של בידוד מוצק, להימנע מליקויי יציקה ולהימנע מפריקה חלקית (כלומר פריקה חלקית). זה הפך למפתח לטכנולוגיית ייצור בידוד מוצק ולמוקד התחרות בין היצרנים.

בשל עליית הטמפרטורה הגבוהה הנגרמת כתוצאה מהפסדים במהלך פעולת השנאי, בידוד השרף פועל בטמפרטורות גבוהות במשך זמן רב (לדוגמה, טמפרטורת הפעולה המיועדת המקסימלית של שנאים מסוג F היא בדרך כלל בסביבות 140 מעלות ). השנאי עשוי להיות בטמפרטורות גבוהות לפני הפעלתו ובמהלך תחזוקה. טמפרטורה נמוכה (כגון -30 מעלות ), והשנאי יהיה נתון לפגיעת ברק במתח גבוה או להשפעת חשמל אדירה במהלך קצר חשמלי בכל עת. סלילים מבודדים בשרף צריכים להיות מסוגלים להסתגל לשינויים אלה ולעמוד או לעמוד בפני השפעות אלקטרודינמיות קצרות מעגל תחת טמפרטורות גבוהות ונמוכות קיצוניות. לכן, מונחות דרישות מחמירות ביותר לתכונות התרמיות, המכניות והחשמליות של מערכת הבידוד האפוקסי.

כיום קיימות שתי מערכות חומר בידוד לשנאים יצוק שרף, האחת היא "יציקת שרף טהורה + חיזוק סיבי זכוכית בקצב מילוי גבוה", השנייה היא "יציקת אבקת שרף קוורץ + חיזוק מקומי לרשת זכוכית ספוג מראש".

מערכת הבידוד (הידועה בכינויה מבנה הבידוד) מכסה תחום רחב יותר ממערכת חומרי הבידוד. הכוונה היא לבידוד הציוד החשמלי (או מרכיביו העצמאיים), לרבות לא רק חומרי הבידוד ושילוביהם, אלא גם הבידוד והמוליכים. או הקשר בין מגנטים, הקשר עם שדות חשמליים, הקשר בין בידוד לסביבה הסובבת (גז או נוזל ותנאיו, זיהום פני השטח, תנאי פיזור חום, כוח מכני או השפעות קרינה וכו') וכו', והן שלו. יכולת הסתגלות לפרמטרים התפעוליים של מערכת החשמל זה התאמת הבידוד. תנאי זרימת האוויר ופיזור החום, תנאי לחץ הבידוד וכו' בשנאים מהסוג היבש הם כולם בגדר מערכת הבידוד שיש לקחת בחשבון.

נייר בידוד

נייר סיבים צמחיים מחולק לסיבי עץ, סיבי כותנה וסיבי קנבוס. ביניהם, הנפוץ ביותר הוא נייר סיבי עיסת עץ סולפט טהור. חומר הגלם שלו הוא עץ. עץ רך בשימוש נפוץ הוא עץ Pinaceae, כגון אורן צהוב, אורן לבן ואורן אדום. המרכיב העיקרי בעץ כמו אשוח ואורן אדום הוא תאית, שהיא תרכובת פולימר טבעית. שיטת הייצור של נייר בידוד מאמצת שיטות כימיות, כמו שיטת הסולפט. בשיטה זו, המרכיב העיקרי בנוזל הבישול הוא סודיום גופרתי (Na2S). נתרן גופרתי עובר הידרוליזה ליצירת סודיום מימן גופרתי ונתרן הידרוקסיד. סודיום מימן גופרתי יכול להגיב עם עץ שאינו תאית. התאית מגיבה וממיסה אותה בתמיסת האלקלי. נוזל הבישול מתון יחסית, כך שהמשקל המולקולרי של התאית יורד מעט מאוד. ניירות בידוד תאית צמחיים הנפוצים בשנאים כוללים: נייר כבל חשמל, נייר כבלים במתח גבוה ונייר בידוד בין-סיבובי שנאים וכו'.

1) נייר כבלים: נייר כבלים עשוי מעיסת סולפט. הציונים הם DL08, DL12 ו-DL17. העוביים הם 0.08 מ"מ, 0.12 מ"מ ו-0.17 מ"מ בהתאמה. הוא מסופק בגלילים. לאחר הספגה של נייר הכבלים בשמן שנאי, החוזק המכני שלו והחוזק החשמלי ישתפר משמעותית. לדוגמה, החוזק החשמלי של נייר כבל חשמל באוויר הוא 6~9×103kV/m, ולאחר ייבוש והספגה של שמן שנאים, החוזק החשמלי שלו מגיע ל-70~90×103kV/m. יש לו יציבות תרמית מספקת והוא משמש בדרך כלל כבידוד מתפתל ובידוד בין-שכבתי. נייר כבלים כולל גם נייר כבלים במתח גבוה, נייר כבלים במתח נמוך, נייר כבלים בצפיפות גבוהה ונייר קרפ מבודד. נייר כבלים במתח גבוה מתאים לשנאים ושנאים 110-330kV, עם ערך משיק של אובדן דיאלקטרי נמוך; נייר כבלים במתח נמוך משמש לבידוד של כבלי חשמל ושנאים או מוצרים חשמליים אחרים של 35kV ומטה; נייר קרפ מבודד עשוי מנייר בידוד חשמלי עשוי מעיבוד קמטים, יש קמטים לאורך הכיוון הרוחבי שלו, והוא נמשך זה מזה בעת מתיחה. הוא משמש לעתים קרובות לעיטוף בידוד של שנאים טבולים בשמן, כגון עטיפת בידוד של ראשי סליל, מובילים והתקני מיגון אלקטרוסטטי; נייר כבלים בצפיפות גבוהה הוא גם חומר מבודד. מעין נייר קרפ, החוזק החשמלי שלו גבוה ב-100% עד 150% מנייר קרפ רגיל וחוזקו המכני גבוה ב-50%. יש לו חוזק חשמלי גבוה, עמידות טובה בשמן, גמישות טובה וקל למתוח אותו. זה יכול לשמש כמו עופרת במקום סרט בד לכה. ובידוד של חיבורי חוטים וכיפופים.

2) נייר טלפון: נייר טלפון עשוי גם הוא מעיסת סולפט והוא נפוץ בשימוש בכבלי טלפון. יש לו חוזק מכני גרוע והוא משמש בדרך כלל כבידוד סיבובים, בידוד שכבות או בידוד כיסוי של מוליכים.

3) נייר קבלים: נייר קבלים מחולק ל-Class A ו-Class B לפי דרישות השימוש. נייר קבלים מסוג A משמש עבור קבלים דיאלקטריים של נייר מתכת בתעשיית האלקטרוניקה. Class B משמש בעיקר כדיאלקטרי בין-אלקטרודה של קבלי הספק. נייר קבל מאופיין באטימות גבוהה ובעובי דק. בדרך כלל, נייר קבלים משמש לעתים קרובות עבור שנאי זרם ובתדירות נמוכה יותר עבור שנאים.

4) נייר בידוד פצע: נייר בידוד פצע משמש כנייר הבסיס של הנייר הדביק. נייר ההדבקה משמש לליפוף הגליל (הצינור) המבודד והתותב הקיבולי. המאפיין שלו הוא שגובה ספיגת המים גבוה מזה של נייר הכבלים ונמוך מזה של הנייר הספוג. עיתון. נייר מסטיק מחולק לדבק חד צדדי או דו צדדי (שרף פנולי או אפוקסי), אשר מתרפא בטמפרטורה נמוכה. בעת גלגול צינורות נייר או לחיצת מוצרים למינציה, הדבק מתרפא לבסוף כאשר הוא מחומם ובלחץ. , הגליל משתמש בדרך כלל בסרט חד צדדי, ולוח הסרט הדחוס משתמש בסרט דו צדדי. בנוסף, קיים נייר דבק נקודות יהלום (נייר דבק נקודות רשת), המשמש לבידוד בין-שכבתי של סלילים טבולים בנייר כסף. לאחר הריפוי, הוא מבטיח את ההידבקות בין בידוד ובין בידוד לרדיד, ומשפר את החוזק הטוב וחדירות השמן טובה.

ניירות בידוד שנאים הנפוצים הם נייר כבלים, נייר קרפ ונייר מנוקד מעוינים, המשמשים בשנאים כבידוד בין-סיבובים, בידוד בין-שכבתי, כריכת עופרת וכו'. ככלל, המחירים של סוגים שונים של נייר בידוד הם בערך אותו. זה יהיה גדול מדי, בערך 20 יואן/ק"ג.