دانشنامه جامع اپوکسی عایق الکتریکی7
7
فصل ۷: عایق‌کاری تجهیزات برقی و الکترونیکی با رزین اپوکسی؛ اصول، کاربردها و ملاحظات فنی
مقدمه
رزین‌های اپوکسی عایق الکتریکی از مهم‌ترین گروه‌های مواد پلیمری مورد استفاده برای پوشش‌دهی، عایق‌کاری، محافظت و تثبیت قطعات و تجهیزات برقی و الکترونیکی هستند.
این مواد می‌توانند با ایجاد یک لایه پیوسته روی سطح یا با پر کردن فضای اطراف قطعه، از تماس ناخواسته هادی‌ها با یکدیگر یا با محیط جلوگیری کنند.
با این حال، کاربرد اپوکسی در صنعت برق فقط به «نارسانا بودن» آن محدود نمی‌شود. یک سیستم عایق مناسب باید متناسب با شرایط واقعی تجهیز انتخاب شود؛ زیرا ولتاژ، دما، رطوبت، ضخامت، شکل هندسی، فاصله‌ها، ارتعاش، آلودگی سطح و کیفیت اجرای پوشش همگی می‌توانند بر عملکرد نهایی تأثیر بگذارند.
—
۱. رزین اپوکسی عایق تجهیزات برقی چیست؟
رزین اپوکسی عایق تجهیزات برقی، یک سیستم پلیمری است که برای ایجاد یا تقویت عایق الکتریکی در یک تجهیز استفاده می‌شود.
این سیستم ممکن است به شکل:
– پوشش نازک،
– لایه محافظ،
– رزین ریختگی،
– ماده پرکننده،
– پوشش سیم‌پیچ،
– پوشش ترمینال،
– عایق اتصالات،
– ماده ترمیمی
به کار رود.
هدف بسته به پروژه می‌تواند متفاوت باشد؛ برای مثال ممکن است هدف اصلی افزایش مقاومت سطحی، جلوگیری از تماس هادی‌ها، محافظت در برابر رطوبت یا تثبیت مکانیکی یک قطعه باشد.
—
۲. چرا اپوکسی برای تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود؟
اپوکسی‌ها به دلیل امکان دستیابی به ترکیبی از ویژگی‌های زیر مورد توجه هستند:
– چسبندگی مناسب به بسیاری از زیرلایه‌ها،
– قابلیت تشکیل لایه پیوسته،
– عایق بودن در فرمولاسیون‌های مناسب،
– مقاومت مکانیکی،
– امکان تنظیم سختی،
– مقاومت شیمیایی،
– قابلیت استفاده در ضخامت‌های مختلف،
– امکان استفاده برای پوشش یا ریختگی.
البته وجود هر یک از این ویژگی‌ها باید در مورد محصول مشخص بررسی شود.
—
۳. نارسانا بودن با عایق الکتریکی صنعتی تفاوت دارد
یکی از اشتباهات رایج این است که هر ماده‌ای که جریان برق را به‌خوبی عبور نمی‌دهد، برای عایق‌کاری صنعتی مناسب فرض شود.
در طراحی عایق الکتریکی ممکن است نیاز باشد مواردی مانند:
– ولتاژ شکست،
– استقامت دی‌الکتریک،
– مقاومت حجمی،
– مقاومت سطحی،
– جذب رطوبت،
– پایداری حرارتی
بررسی شود.
بنابراین «غیررسانا بودن» به‌تنهایی معیار کافی برای انتخاب یک پوشش عایق نیست.
—
۴. محصول مرجع این دانشنامه؛ اپوکسی عایق برق پادنار 8119
در این دانشنامه، رزین اپوکسی عایق برق پادنار کد 8119 به عنوان محصول مرجع مطرح می‌شود.
طبق اطلاعات ارائه‌شده:
گواهی: وزارت نیرو – دانشکده شهید عباسپور
شماره تأییدیه: 84-4-11
روش اعمال مورد اشاره در اطلاعات محصول: یک لایه به ضخامت یک میلی‌متر روی سطح مقره چرخی.
نتایج اعلام‌شده:
شرایط آزمون| نتیجه اعلام‌شده
ولتاژ شکست در حالت خشک| ۲۱,۰۰۰ ولت
ولتاژ شکست در حالت مرطوب| ۱۴,۰۰۰ ولت
استقامت یک دقیقه‌ای در حالت خشک| ۳,۵۰۰ ولت
استقامت یک دقیقه‌ای در حالت مرطوب| ۲,۵۰۰ ولت
این اعداد مربوط به شرایط آزمون اعلام‌شده هستند و نباید بدون بررسی استاندارد آزمون، ضخامت و هندسه نمونه، مستقیماً به ظرفیت ولتاژی تمام تجهیزات تعمیم داده شوند.
برای دریافت اطلاعات فنی و بررسی کاربرد محصول 09221696509.
—
۵. تفاوت پوشش، عایق و محفظه رزینی
در صنعت برق، رزین ممکن است به سه شکل کلی استفاده شود.
پوشش
رزین به صورت یک لایه روی سطح قرار می‌گیرد.
عایق
رزین بخشی از سیستم عایقی تجهیز را تشکیل می‌دهد.
محفظه یا Encapsulation
رزین اطراف قطعه را احاطه کرده و آن را از محیط جدا میکند.
این سه کاربرد از نظر طراحی و الزامات فنی یکسان نیستند.
—
۶. کاربرد در ترمینال‌های برق
ترمینال‌ها محل اتصال هادی‌ها هستند و بنابراین طراحی عایقی آنها اهمیت زیادی دارد.
رزین می‌تواند برای:
– محافظت مکانیکی،
– جلوگیری از آلودگی سطحی،
– کاهش احتمال تماس ناخواسته،
– تثبیت مکانیکی اتصال
استفاده شود.
اما نباید رزین باعث ایجاد مشکل در اتصال الکتریکی یا تعمیر و نگهداری شود.
—
۷. کاربرد در کانکتورها
کانکتورها در بسیاری از تجهیزات صنعتی، خودروها و سامانه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند.
در برخی کاربردها، رزین می‌تواند اطراف قسمت اتصال را محافظت کند.
اما در کانکتورهای قابل تعمیر، استفاده از رزین دائمی ممکن است تعمیرات آینده را دشوار کند.
بنابراین باید از ابتدا مشخص شود که اتصال:
– دائمی،
– نیمه‌دائمی،
– یا قابل تعمیر
است.
—
۸. عایق‌کاری سیم و کابل
رزین اپوکسی می‌تواند در برخی کاربردهای خاص برای محافظت و عایق‌کاری بخش‌هایی از سیم و کابل مورد استفاده قرار گیرد.
در این کاربرد باید موارد زیر بررسی شود:
– انعطاف‌پذیری،
– چسبندگی،
– دمای کار،
– ولتاژ،
– ضخامت پوشش،
– شعاع خم،
– مقاومت محیطی.
اپوکسی بسیار سخت ممکن است برای کابل‌هایی که دائماً خم می‌شوند مناسب نباشد، مگر اینکه سیستم برای چنین کاری طراحی شده باشد.
—
۹. عایق‌کاری سیم‌پیچ
سیم‌پیچ موتور و ژنراتور از مهم‌ترین کاربردهای مواد عایقی هستند.
رزین می‌تواند برای:
– تثبیت سیم‌ها،
– پر کردن فضای خالی،
– کاهش حرکت سیم،
– ایجاد لایه محافظ،
– تقویت سیستم عایقی
به کار رود.
اما سیستم رزینی باید با سایر اجزای عایق سیم‌پیچ سازگار باشد.
برای بررسی کاربرد در سیم‌پیچ موتور یا ژنراتور، 09221696509.
—
۱۰. نقش رزین در کاهش حرکت سیم‌پیچ
حرکت مکانیکی سیم‌پیچ می‌تواند به مرور زمان باعث سایش یا آسیب به سیستم عایقی شود.
اگر رزین بتواند سیم‌ها را به شکل مناسب تثبیت کند، ممکن است از برخی حرکات ناخواسته جلوگیری شود.
با این حال، افزایش بیش از حد صلبیت همیشه مطلوب نیست؛ زیرا انبساط حرارتی و ارتعاش نیز باید در نظر گرفته شوند.
—
۱۱. کاربرد در موتورهای الکتریکی
در موتورهای الکتریکی، شرایط محیطی می‌تواند شامل:
– گرما،
– لرزش،
– رطوبت،
– روغن،
– گردوغبار،
– چرخه روشن و خاموش شدن
باشد.
بنابراین رزین عایق موتور باید متناسب با شرایط واقعی موتور انتخاب شود.
در موتورهای با دمای بالا، بررسی محدوده دمایی رزین اهمیت ویژه‌ای دارد.
—
۱۲. کاربرد در ژنراتورها
ژنراتورها نیز دارای سیم‌پیچ‌ها و سیستم‌های عایقی حساس هستند.
رزین ممکن است در فرآیندهای:
– عایق‌کاری،
– تثبیت سیم‌پیچ،
– ترمیم،
– پوشش‌دهی
مورد استفاده قرار گیرد.
در اینجا نیز خواص مکانیکی و الکتریکی باید همزمان مورد بررسی قرار گیرند.
—
۱۳. کاربرد در ترانسفورماتورها
در برخی ترانسفورماتورها، رزین‌های مختلف در بخش‌های عایقی و حفاظتی کاربرد دارند.
انتخاب رزین به نوع ترانسفورماتور، روش خنک‌کاری، دمای کار، سطح ولتاژ و ساختار عایقی بستگی دارد.
نباید یک رزین پوششی را بدون بررسی، جایگزین سیستم عایقی طراحی‌شده کارخانه سازنده کرد.
—
۱۴. کاربرد در تابلوهای برق
تابلوهای برق ممکن است در محیط‌هایی با:
– گردوغبار،
– رطوبت،
– بخارات شیمیایی،
– تغییرات دما
قرار داشته باشند.
پوشش مناسب می‌تواند در برخی شرایط از سطح تجهیزات در برابر آلودگی و رطوبت محافظت کند.
اما باید توجه داشت که پوشش رزینی به‌تنهایی جایگزین طراحی مناسب فاصله‌های هوایی و خزشی نیست.
—
۱۵. فاصله هوایی و خزشی
در طراحی عایق الکتریکی دو مفهوم مهم عبارت‌اند از:
Clearance: فاصله در هوا
Creepage: فاصله روی سطح عایق
وجود یک لایه رزین ممکن است شرایط سطح را تغییر دهد، اما نباید تصور کرد که هر نوع پوشش رزینی به‌صورت خودکار فاصله‌های موردنیاز طراحی را حل میکند.
این موضوع به ولتاژ، آلودگی، محیط، جنس عایق و استاندارد مربوطه بستگی دارد.
—
۱۶. عایق‌کاری در محیط مرطوب
رطوبت یکی از عوامل مهم در عملکرد عایق‌های الکتریکی است.
در برخی شرایط، آب و رطوبت می‌توانند:
– مقاومت سطحی را کاهش دهند،
– مسیرهای نشتی ایجاد کنند،
– خواص دی‌الکتریک را تغییر دهند،
– احتمال تخلیه سطحی را افزایش دهند.
بنابراین عملکرد محصول در حالت مرطوب باید جداگانه ارزیابی شود.
برای همین در مشخصات محصول مرجع این فصل، نتیجه خشک و مرطوب جداگانه اعلام شده است.
—
۱۷. رزین عایق ضدآب
عبارت «ضدآب» نیز باید با دقت استفاده شود.
ضدآب بودن یک پوشش ممکن است به معنای کاهش نفوذ آب به زیرلایه باشد، اما لزوماً به معنی حفظ تمام خواص الکتریکی در هر شرایطی نیست.
برای کاربرد الکتریکی حساس، باید عملکرد عایق در شرایط رطوبتی مشخص بررسی شود.
—
۱۸. مقاومت حرارتی
دمای بالا می‌تواند روی پلیمرها اثر بگذارد.
افزایش دما ممکن است باعث:
– کاهش سختی،
– تغییر مدول،
– تغییر چسبندگی،
– افزایش تغییر شکل،
– پیرشدگی
شود.
بنابراین «مقاوم به حرارت» باید همراه با محدوده دمایی مشخص بیان شود.
—
۱۹. تفاوت مقاومت حرارتی و مقاومت در برابر شعله
این دو اصطلاح یکسان نیستند.
مقاومت حرارتی
به توانایی ماده برای حفظ عملکرد در دمای بالا مربوط می‌شود.
مقاومت در برابر شعله
به رفتار ماده در برابر آتش و شعله مربوط است.
بنابراین یک اپوکسی ممکن است در دمای نسبتاً بالا پایدار باشد ولی الزاماً دارای رتبه مشخص ضدشعله نباشد.
برای کاربردهای حساس باید آزمون مربوط به همان ویژگی بررسی شود.
—
۲۰. کاربرد در کوره‌های القایی
کوره القایی یکی از کاربردهای مهمی است که در انتخاب عایق الکتریکی باید به‌صورت ویژه بررسی شود.
در این تجهیزات ممکن است همزمان با:
– دمای بالا،
– میدان الکترومغناطیسی،
– چرخه‌های حرارتی،
– ارتعاش،
– رطوبت یا آلودگی صنعتی
مواجه باشیم.
بنابراین رزین مورد استفاده باید بر اساس شرایط واقعی محل اجرا انتخاب شود.
در کوره القایی، تنها دانستن اینکه رزین «اپوکسی» است کافی نیست.
برای بررسی انتخاب رزین مناسب کوره القایی، 09221696509.
—
۲۱. تعمیر و ترمیم مقره
رزین اپوکسی می‌تواند در برخی عملیات تعمیراتی مقره برای پر کردن یا پوشش‌دهی نواحی آسیب‌دیده مورد بررسی قرار گیرد.
قبل از اجرا باید مشخص شود:
– جنس مقره چیست؟
– ترک سطحی است یا عمیق؟
– آسیب مکانیکی است یا الکتریکی؟
– سطح تا چه اندازه آلوده است؟
– رطوبت وجود دارد؟
– سطح برای اجرای رزین آماده شده است یا خیر؟
در تعمیر مقره، کیفیت آماده‌سازی سطح اهمیت زیادی دارد.
—
۲۲. آماده‌سازی سطح مقره
سطح باید تا حد امکان:
– تمیز،
– خشک،
– عاری از چربی،
– عاری از گردوغبار،
– بدون آلودگی‌های سطحی
باشد.
وجود آلودگی بین رزین و سطح می‌تواند باعث کاهش چسبندگی یا ایجاد مسیرهای ضعیف شود.
برای مشاوره درباره آماده‌سازی سطح و ترمیم مقره، 09221696509.
—
۲۳. حباب در رزین عایق
حباب‌های هوا می‌توانند یکی از مشکلات مهم در مواد عایق باشند.
وجود حفره در داخل لایه ممکن است باعث ایجاد تمرکز میدان الکتریکی شود.
در کاربردهای ولتاژ بالا، کنترل:
– اختلاط،
– هواگیری،
– ضخامت،
– سرعت اجرا،
– پخت
اهمیت بیشتری پیدا میکند.
—
۲۴. ضخامت لایه
ضخامت رزین باید براساس کاربرد تعیین شود.
ضخامت بیشتر لزوماً به معنی عملکرد بهتر نیست.
افزایش بیش از حد ضخامت ممکن است باعث:
– حبس هوا،
– پخت نامناسب،
– تنش داخلی،
– افزایش زمان پخت
شود.
از طرف دیگر، ضخامت ناکافی ممکن است پوشش مورد نیاز را ایجاد نکند.
—
۲۵. آیا هرچه ضخامت بیشتر باشد ولتاژ شکست بیشتر می‌شود؟
نمی‌توان چنین رابطه ساده‌ای را برای همه سیستم‌ها در نظر گرفت.
ولتاژ شکست به عوامل متعددی مانند:
– جنس رزین،
– ضخامت،
– یکنواختی،
– حباب،
– رطوبت،
– دما،
– هندسه الکترودها
وابسته است.
بنابراین افزایش ضخامت بدون کنترل کیفیت الزاماً باعث افزایش متناسب عملکرد الکتریکی نمی‌شود.
—
۲۶. اپوکسی در PCB و بردهای الکترونیکی
در بردهای الکترونیکی، رزین ممکن است برای:
– حفاظت در برابر رطوبت،
– تثبیت قطعات،
– جلوگیری از آلودگی،
– افزایش استحکام مکانیکی
استفاده شود.
اما برای PCB معمولاً باید به موضوعاتی مانند تعمیرپذیری، دفع حرارت و سازگاری شیمیایی نیز توجه شود.
گاهی یک Conformal Coating مناسب‌تر از پوشش ضخیم اپوکسی است.
—
۲۷. تفاوت پوشش کانفورمال و اپوکسی
پوشش کانفورمال معمولاً لایه‌ای نازک است که سطح برد و قطعات را دنبال میکند.
اما Potting یا Encapsulation می‌تواند حجم قابل‌توجهی از فضای اطراف قطعه را با رزین پر کند.
اپوکسی ممکن است در هر دو حوزه استفاده شود، اما فرمولاسیون و الزامات محصول می‌تواند متفاوت باشد.
—
۲۸. اپوکسی در سنسورها
سنسورها ممکن است در محیط‌هایی با:
– رطوبت،
– گردوغبار،
– لرزش،
– مواد شیمیایی
کار کنند.
رزین می‌تواند برای محافظت مکانیکی و محیطی مورد استفاده قرار گیرد.
اما باید مراقب بود که رزین عملکرد سنسور را مختل نکند.
برای مثال در یک حسگر دما، عایق حرارتی بیش از حد ممکن است زمان پاسخ را تغییر دهد.
—
۲۹. انتخاب رزین بر اساس شرایط محیط
پیش از خرید باید این پرسش‌ها پاسخ داده شوند:
1. ولتاژ کاری چقدر است؟
2. آیا تجهیز در معرض رطوبت است؟
3. محدوده دمایی چقدر است؟
4. آیا لرزش وجود دارد؟
5. آیا سطح فلزی، سرامیکی یا پلیمری است؟
6. پوشش دائمی است یا قابل تعمیر؟
7. ضخامت موردنظر چقدر است؟
8. آیا تست الکتریکی لازم است؟
9. آیا ماده در معرض روغن یا مواد شیمیایی قرار می‌گیرد؟
10. آیا نیاز به انعطاف‌پذیری وجود دارد؟
—
۳۰. جدول انتخاب اولیه
شرایط کاربرد| ویژگی مهم
موتور| عایق الکتریکی + تحمل حرارتی و ارتعاش
سیم‌پیچ| چسبندگی + عایق الکتریکی + پایداری حرارتی
مقره| عایق الکتریکی + چسبندگی + مقاومت محیطی
کوره القایی| عایق الکتریکی + پایداری حرارتی + سازگاری با شرایط کاری
تابلو برق| عایق سطحی + مقاومت محیطی
PCB| عایق + محافظت محیطی + سازگاری الکترونیکی
کانکتور| عایق + چسبندگی + امکان یا عدم امکان تعمیر
ترانسفورماتور| سازگاری با سیستم عایقی و حرارتی تجهیز
—
۳۱. کنترل کیفیت پس از اجرا
پس از اجرای رزین، می‌توان موارد زیر را بررسی کرد:
– یکنواختی سطح،
– عدم وجود ترک،
– عدم وجود حباب قابل مشاهده،
– چسبندگی،
– پخت،
– ضخامت،
– تغییر رنگ غیرعادی،
– جداشدگی.
در تجهیزات حساس، آزمون‌های الکتریکی نیز باید بر اساس استاندارد و مشخصات پروژه انجام شوند.
—
۳۲. آیا رزین اپوکسی می‌تواند جایگزین همه عایق‌ها شود؟
خیر.
در صنعت برق مواد متعددی وجود دارند، از جمله:
– اپوکسی،
– پلی‌یورتان،
– پلی‌استر،
– شارلاک،
– لاک‌های عایق،
– سیلیکون،
– مواد سرامیکی،
– نوارها و فیلم‌های عایق.
هرکدام برای شرایط خاصی طراحی شده‌اند.
انتخاب باید بر اساس عملکرد موردنیاز باشد، نه صرفاً نام ماده.
—
۳۳. نکته مهم درباره ولتاژ بالا
اگر محصولی دارای نتیجه آزمایش ولتاژ شکست باشد، این نتیجه به معنی آن نیست که هر تجهیزی را می‌توان تا همان ولتاژ استفاده کرد.
برای مثال، نتیجه اعلام‌شده ۲۱ کیلوولت ولتاژ شکست برای محصول مرجع، یک نتیجه آزمون است.
«ولتاژ نامی تجهیز» موضوع متفاوتی است و به طراحی کامل سیستم، هندسه، فاصله‌ها، محیط و استاندارد مربوط می‌شود.
این تفاوت باید در تمام تبلیغات فنی عایق‌های الکتریکی رعایت شود.
—
۳۴. پرسش‌های متداول
آیا رزین اپوکسی عایق برای همه تجهیزات برقی مناسب است؟
خیر. نوع رزین باید متناسب با ولتاژ، دما، رطوبت، مکانیک و ساختار تجهیز انتخاب شود.
آیا اپوکسی معمولی را می‌توان برای عایق برق استفاده کرد؟
صرفاً بر اساس عنوان «اپوکسی» نمی‌توان چنین نتیجه‌ای گرفت. خواص الکتریکی محصول باید بررسی شود.
آیا اپوکسی برای موتور مناسب است؟
در صورت انتخاب سیستم سازگار با شرایط موتور، می‌تواند در برخی کاربردهای عایقی مورد استفاده قرار گیرد.
آیا اپوکسی برای کوره القایی قابل استفاده است؟
ممکن است، اما باید شرایط حرارتی و الکتریکی واقعی کوره بررسی شود.
آیا اپوکسی برای تعمیر مقره استفاده می‌شود؟
در برخی عملیات ترمیمی ممکن است استفاده شود، اما نوع آسیب و جنس مقره باید بررسی شود.
آیا اپوکسی ضدآب همان اپوکسی عایق برق است؟
خیر. مقاومت در برابر آب و خواص عایق الکتریکی دو ویژگی متفاوت هستند.
—
جمع‌بندی
رزین اپوکسی عایق الکتریکی می‌تواند در بسیاری از بخش‌های صنعت برق و الکترونیک، از موتور و سیم‌پیچ تا تابلو برق، ترمینال، کانکتور، تجهیزات الکترونیکی، کوره‌های القایی و عملیات ترمیم مقره مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال، انتخاب صحیح باید بر اساس مجموعه‌ای از عوامل انجام شود و صرفاً «اپوکسی بودن» یا «نارسانا بودن» ماده کافی نیست.
در محصول مرجع این دانشنامه، یعنی رزین اپوکسی عایق برق پادنار کد 8119، طبق اطلاعات ارائه‌شده، تأییدیه وزارت نیرو – دانشکده شهید عباسپور با شماره 84-4-11 و نتایج آزمون مشخصی برای شرایط خشک و مرطوب اعلام شده است.
برای دریافت اطلاعات فنی و بررسی تناسب محصول با تجهیز موردنظر، 09221696509.
۰ دیدگاه