اپوکسی عایق الکتریکی 97

فصل ۹۷ ـ ارتباط رزین اپوکسی عایق برق با سیستم زمین و ارتینگ؛ مرزبندی عایقکاری، تخلیه خطا و ایمنی تجهیزات
جهت مشاوره رایگان تماس بگیرید 09221696509
مقدمه
در تجهیزات الکتریکی، دو مفهوم «عایقکاری» و «زمینکردن» گاهی در کنار یکدیگر مطرح میشوند، اما وظایف آنها یکسان نیست. عایق الکتریکی وظیفه دارد از عبور ناخواسته جریان و ایجاد اتصال الکتریکی بین قسمتهایی که باید از یکدیگر جدا باشند جلوگیری کند؛ در حالی که سیستم زمین و ارتینگ برای ایجاد یک مسیر کنترلشده و ایمن در شرایط مشخص، بهویژه هنگام بروز خطا، به کار میرود. رزین اپوکسی عایق برق میتواند نقش مهمی در جداسازی الکتریکی اجزای یک تجهیز داشته باشد، اما نباید تصور کرد که پوشاندن یک قطعه با رزین، جایگزین سیستم ارتینگ یا حفاظت الکتریکی میشود. در طراحی حرفهای، عایق، زمین، حفاظت در برابر اضافهجریان و سایر اجزای حفاظتی باید به صورت یک سیستم هماهنگ دیده شوند.
برای خرید محصول کلیک کنید
۱. عایق و ارت دو مفهوم متفاوت هستند
عایق الکتریکی برای جلوگیری از عبور جریان ناخواسته طراحی میشود. ارتینگ در شرایط مشخص، برای ایجاد مسیر مناسب جریان خطا و تثبیت پتانسیل قسمتهای هادی به کار میرود. بنابراین این دو سیستم در مقابل یکدیگر قرار ندارند؛ بلکه هر کدام وظیفه مشخصی دارند.
—
۲. چرا رزین اپوکسی نمیتواند جایگزین ارت باشد؟
فرض کنیم یک قطعه فلزی با رزین اپوکسی عایق پوشانده شده است. اگر این قطعه در شرایط عادی نباید با قسمت دیگری تماس الکتریکی داشته باشد، رزین میتواند نقش عایق را ایفا کند. اما اگر همان قطعه به دلیل خرابی داخلی یا نقص دیگری در شرایطی قرار گیرد که نیاز به اتصال حفاظتی به زمین دارد، پوشش رزین نباید به عنوان جایگزین هادی حفاظتی در نظر گرفته شود. ارتینگ یک مسیر الکتریکی طراحیشده است، نه یک پوشش عایقی.
—
۳. مفهوم قسمتهای برقدار
در یک تجهیز، قسمتهایی وجود دارند که در شرایط عادی دارای پتانسیل الکتریکی هستند. این قسمتها باید نسبت به:
– بدنه
– زمین
– سایر فازها
– هادیهای دیگر
– قطعات فلزی غیرمجاز
عایق شوند. رزین اپوکسی میتواند در برخی ساختارها به ایجاد این جداسازی کمک کند.
—
۴. بدنه فلزی و زمین حفاظتی
در بسیاری از تجهیزات، بدنه فلزی باید به سیستم زمین حفاظتی متصل باشد. در این حالت، عایقکاری قسمتهای داخلی برای جلوگیری از تماس ناخواسته با بدنه اهمیت دارد. اگر عایق دچار خرابی شود، طراحی حفاظتی باید به گونهای باشد که خطای ایجادشده قابل شناسایی و قطع باشد. بنابراین عایق و ارتینگ در اینجا دو لایه متفاوت از حفاظت هستند.
—
۵. مفهوم خطای عایقی
خطای عایقی زمانی رخ میدهد که مسیر ناخواستهای برای عبور جریان میان قسمتهایی که باید از یکدیگر جدا باشند ایجاد شود. این مسیر ممکن است به دلیل:
– شکست رزین
– ترک
– حباب
– رطوبت
– آلودگی سطحی
– جداشدگی
– تخلیه الکتریکی
– آسیب مکانیکی
به وجود آید. شدت پیامد خطا به ساختار تجهیز و سیستم حفاظتی بستگی دارد.
—
۶. نقش ارت در هنگام خرابی عایق
اگر یک قسمت فلزی قابل لمس در اثر خرابی عایق به بخش برقدار متصل شود، سیستم زمین حفاظتی میتواند در طراحی مناسب، مسیر جریان خطا را فراهم کند تا حفاظت مربوطه عمل کند. به همین دلیل، وجود عایق سالم و سیستم زمین مناسب هر دو اهمیت دارند. نباید یکی را جایگزین دیگری دانست.
—
۷. مقاومت عایقی با مقاومت اتصال زمین متفاوت است
این دو پارامتر گاهی با یکدیگر اشتباه گرفته میشوند. مقاومت عایقی بیانگر میزان جلوگیری سیستم عایقی از عبور جریان ناخواسته است. مقاومت یا امپدانس مسیر زمین، ویژگی دیگری است که در عملکرد سیستم حفاظتی نقش دارد. بنابراین آزمون مقاومت عایقی رزین نمیتواند کیفیت سیستم ارتینگ را اثبات کند.
—
۸. جریان نشتی
حتی یک عایق سالم نیز در شرایط واقعی ممکن است جریانهای بسیار کوچکی داشته باشد. اما افزایش جریان نشتی میتواند نشانه تغییر شرایط سطح یا حجم عایق باشد. رطوبت، آلودگی، ترک و تخلیه سطحی از عواملی هستند که میتوانند جریان نشتی را افزایش دهند.
—
۹. جریان نشتی سطحی و زمین
اگر سطح عایق آلوده و مرطوب شود، ممکن است یک مسیر رسانای سطحی تشکیل شود. در این شرایط، جریان میتواند روی سطح حرکت کند. این جریان با جریان خطای مستقیم در سیستم ارتینگ یکسان نیست، اما ممکن است در نهایت به قسمتهای زمینشده یا سایر هادیها منتقل شود.
—
۱۰. آلودگی سطح رزین
رزین اپوکسی در محیط صنعتی یا فضای باز ممکن است در معرض گردوغبار، نمک و سایر آلایندهها قرار گیرد. اگر رطوبت نیز حضور داشته باشد، رسانایی سطح میتواند افزایش یابد. در نتیجه، حتی اگر حجم رزین از نظر الکتریکی سالم باشد، سطح آن ممکن است دچار جریان نشتی شود.
—
۱۱. مسیر خزشی و ارتینگ
وقتی یک سطح عایقی بین یک قسمت برقدار و یک قسمت متصل به زمین قرار دارد، فاصله خزشی آن اهمیت پیدا میکند. کاهش فاصله خزشی یا آلوده شدن سطح میتواند احتمال ایجاد مسیر نشتی را افزایش دهد. بنابراین در طراحی عایقهایی که در مجاورت قسمتهای زمینشده قرار دارند، مسیر خزشی باید با دقت بررسی شود.
—
۱۲. فاصله هوایی و زمین
فاصله مستقیم میان یک هادی برقدار و قسمت زمینشده نیز اهمیت دارد. اگر فاصله هوایی کافی نباشد، احتمال تخلیه در هوا یا ایجاد قوس افزایش مییابد. وجود رزین در اطراف یک قسمت از قطعه الزاماً به معنای حذف کامل نیاز به بررسی فاصله هوایی نیست.
—
۱۳. نقش رزین در جداسازی قطعات
رزین اپوکسی میتواند برای ایجاد جداسازی الکتریکی بین اجزای مختلف مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال ممکن است در:
– پوشش قطعات فلزی
– عایقکاری اتصالات
– پوشش مقرهها
– تثبیت قطعات
– ریختهگری عایقی
– Potting
به کار رود. نوع استفاده تعیین میکند که چه ویژگیهایی باید بیشتر مورد توجه قرار گیرند.
—
۱۴. پوشش یک قطعه فلزی متصل به زمین
گاهی رزین روی یک قطعه فلزی اجرا میشود که خودش به زمین متصل است. در این حالت، رزین میتواند به عنوان لایه جداساز بین قسمت زمینشده و هادی برقدار مجاور عمل کند. اما ضخامت، چسبندگی، هندسه و فاصلهها باید متناسب با ولتاژ و شرایط واقعی طراحی شوند.
—
۱۵. پوشش هادی برقدار
اگر رزین مستقیماً روی یک هادی برقدار اعمال شود، کیفیت عایق اهمیت بیشتری پیدا میکند. وجود حباب یا ناحیه بسیار نازک میتواند نقطه ضعف ایجاد کند. همچنین باید مشخص شود که رزین در برابر نوع ولتاژ، دما و شرایط محیطی مورد انتظار مناسب است یا خیر.
—
۱۶. خطر تصور غلط «کاملاً عایق بودن»
هیچ مادهای را نباید بدون بررسی شرایط کاربرد، صرفاً با عنوان «کاملاً عایق» توصیف کرد. هر سیستم عایقی دارای محدوده عملکرد است. علاوه بر آن، شکست عایقی میتواند به علت نقص ماده، هندسه نامناسب، رطوبت، آلودگی، اضافهولتاژ یا پیرشدگی رخ دهد.
—
۱۷. اتصال زمین و تخلیه الکتریکی
در برخی تجهیزات، طراحی زمین برای کنترل پتانسیل و هدایت جریانهای ناخواسته اهمیت دارد. اما این موضوع با تخلیه جزئی در داخل رزین تفاوت دارد. تخلیه جزئی یک پدیده موضعی در ساختار عایق است و صرف اتصال بدنه به زمین لزوماً آن را حذف نمیکند.
—
۱۸. حباب نزدیک قسمت زمینشده
فرض کنیم حبابی در نزدیکی سطح یک قطعه فلزی متصل به زمین وجود دارد. اگر در سمت دیگر حباب میدان الکتریکی قابل توجهی ایجاد شود، اختلاف خواص الکتریکی هوا و رزین میتواند موجب افزایش میدان موضعی شود. این وضعیت میتواند نیازمند بررسی تخلیه جزئی باشد.
—
۱۹. حباب و مسیر خطا
حباب علاوه بر اثر بر تخلیه جزئی، میتواند در طول زمان به یک نقطه ضعف تبدیل شود. اگر رطوبت وارد آن شود یا تنشهای حرارتی و مکانیکی موجب رشد ترک اطراف آن شوند، ساختار عایق ممکن است ضعیفتر شود. بنابراین حذف حباب بخشی از مدیریت قابلیت اطمینان است.
—
۲۰. نقش ارت در برابر اضافهولتاژ
سیستم زمین یکی از اجزای مهم طراحی حفاظتی در برابر برخی اضافهولتاژها و جریانهای خطا است. با این حال، نباید انتظار داشت ارتینگ به تنهایی مانع اعمال اضافهولتاژ به عایق شود. برای حفاظت در برابر اضافهولتاژ، بسته به کاربرد، تجهیزات و روشهای حفاظتی دیگری نیز ممکن است مورد نیاز باشند.
—
۲۱. برقگیر و عایق رزینی
در سیستمهایی که برقگیر استفاده میشود، هدف آن محدود کردن برخی اضافهولتاژها در محدوده طراحی است. این مسئله میتواند فشار وارد بر سیستم عایقی را کاهش دهد. اما وجود برقگیر نیز جایگزین طراحی صحیح فاصلهها و انتخاب مناسب عایق نمیشود.
—
۲۲. هماهنگی میان عایق و حفاظت
یک طراحی خوب باید میان موارد زیر هماهنگی ایجاد کند:
سطح عایقی + فاصلهها + حفاظت اضافهولتاژ + سیستم زمین + حفاظت جریان خطا
اگر هر یک از این بخشها بدون توجه به دیگری طراحی شود، قابلیت اطمینان کل سیستم ممکن است کاهش یابد.
—
۲۳. نقش بدنه فلزی
بدنه فلزی معمولاً میتواند نقش حفاظ مکانیکی و الکتریکی داشته باشد. اگر بدنه زمین شده باشد، عایق داخلی باید از تماس ناخواسته هادیهای برقدار با آن جلوگیری کند. بنابراین کیفیت عایق رزینی در چنین تجهیزی مستقیماً با ایمنی بدنه ارتباط پیدا میکند.
—
۲۴. رزین و پیچهای اتصال زمین
در برخی طراحیها ممکن است اطراف پیچ، بست یا اتصال زمین با رزین پوشانده شود. در این شرایط نباید رزین مانع از ایجاد اتصال الکتریکی مورد نیاز شود. به عبارت دیگر، عایقکاری باید دقیقاً در جایی انجام شود که عایق لازم است و مسیر هادی حفاظتی نیز باید طبق طراحی باقی بماند.
—
۲۵. پوشاندن اشتباه نقاط اتصال
یکی از خطاهای اجرایی این است که تمام سطح قطعه بدون توجه به عملکرد الکتریکی اجزا با رزین پوشانده شود. ممکن است یک نقطه نیازمند تماس الکتریکی یا اتصال زمین باشد. پیش از اجرای رزین باید مشخص شود که کدام قسمتها باید عایق شوند و کدام قسمتها باید اتصال هادی خود را حفظ کنند.
برای خرید محصول کلیک کنید
۲۶. زمین حفاظتی با زمین عملکردی
در بعضی تجهیزات ممکن است انواع مختلفی از اتصالات زمین وجود داشته باشد که هر کدام وظیفه خاصی دارند. بنابراین نباید بدون بررسی نقشه و طراحی تجهیز، همه آنها را یک مفهوم واحد فرض کرد. رزین نیز باید بر اساس نقش الکتریکی هر قسمت اجرا شود.
—
۲۷. اثر رطوبت بر عایق و ارت
رطوبت میتواند هم روی سطح عایق و هم روی اتصالات فلزی اثر بگذارد. در عایق، رطوبت ممکن است جریان نشتی و برخی فرآیندهای پیرشدگی را افزایش دهد. در اتصالات فلزی نیز رطوبت میتواند زمینه خوردگی را فراهم کند. بنابراین حفاظت محیطی باید هر دو بخش را در نظر بگیرد.
—
۲۸. خوردگی زیر پوشش رزینی
اگر سطح فلز قبل از اجرای رزین به خوبی آماده نشده باشد، امکان ایجاد خوردگی در زیر پوشش وجود دارد. خوردگی میتواند باعث تغییر شکل سطح، کاهش چسبندگی و ایجاد تنش در رزین شود. در تجهیزات الکتریکی، این فرآیند ممکن است در نهایت بر مسیر عایقی نیز اثر بگذارد.
—
۲۹. چسبندگی و ایمنی الکتریکی
چسبندگی فقط یک موضوع مکانیکی نیست. اگر رزین از زیرلایه جدا شود، فضای خالی ایجادشده میتواند رفتار میدان را تغییر دهد. در کنار آن، رطوبت و آلودگی ممکن است وارد فصل مشترک شوند. بنابراین چسبندگی مناسب میتواند بخشی از زنجیره قابلیت اطمینان عایق باشد.
—
۳۰. شکست عایق و جریان خطا
اگر عایق در یک نقطه دچار شکست شود، مسیر جریان ممکن است تغییر کند. در تجهیزی که بدنه به زمین متصل است، این جریان میتواند به سیستم زمین منتقل شود و در صورت طراحی صحیح، حفاظت مربوطه را فعال کند. اما نباید تصور کرد که سیستم زمین جلوی خود شکست رزین را میگیرد؛ وظیفه آن متفاوت است.
—
۳۱. اهمیت حفاظت اضافهجریان
پس از بروز خطای عایقی، جریان ممکن است به مقدار قابل توجهی افزایش یابد. تجهیزات حفاظتی مناسب باید بتوانند شرایط خطا را در محدوده مورد انتظار شناسایی و قطع کنند. این موضوع نشان میدهد که عایقکاری، ارتینگ و حفاظت اضافهجریان باید در کنار هم طراحی شوند.
—
۳۲. آزمون عایق پس از اجرا
پس از اجرای رزین، میتوان بسته به کاربرد آزمونهای مناسب انجام داد. این آزمونها ممکن است شامل:
– بازرسی ظاهری
– اندازهگیری ضخامت
– آزمون چسبندگی
– مقاومت عایقی
– ولتاژ تحمل
– آزمونهای تخلیه جزئی
باشند. نوع آزمون باید متناسب با تجهیز و سطح اهمیت آن تعیین شود.
—
۳۳. آزمون پیوستگی اتصال زمین
این آزمون با آزمون عایق متفاوت است. در یک سیستم دارای اتصال زمین حفاظتی، باید اطمینان حاصل شود که مسیر موردنظر برای زمین پیوستگی مناسب دارد. پوشش رزینی نباید به طور ناخواسته این مسیر را قطع کند.
—
۳۴. دو آزمون با دو هدف متفاوت
به صورت ساده میتوان گفت: آزمون عایق: آیا قسمتهایی که باید از هم جدا باشند، به اندازه کافی از نظر الکتریکی جدا هستند؟ آزمون اتصال زمین: آیا قسمتهایی که باید به زمین متصل باشند، اتصال موردنظر را حفظ کردهاند؟ این دو آزمون مکمل یکدیگر هستند.
—
۳۵. اهمیت نقشه الکتریکی
قبل از اجرای رزین روی یک تجهیز پیچیده، نقشه و ساختار الکتریکی آن باید بررسی شود. بدون شناخت مسیرهای برقدار و زمینشده، ممکن است عایق در نقطه اشتباه اجرا شود یا یک اتصال ضروری پوشانده شود.
—
۳۶. عایقکاری اتصالات
در برخی کاربردها رزین برای محافظت و عایقکاری اتصالات استفاده میشود. در این حالت باید مشخص شود که اتصال از نظر مکانیکی و الکتریکی تکمیل شده و سپس ناحیه موردنظر عایق شود. اجرای رزین روی اتصال ناقص، مشکل اصلی را حل نمیکند.
—
۳۷. اتصال زمین ضعیف، عایق خوب را هم بیاثر میکند
فرض کنیم یک تجهیز از نظر عایقکاری عملکرد مطلوبی دارد، اما سیستم حفاظتی آن به درستی طراحی یا اجرا نشده است. در صورت بروز خطا، ممکن است شرایط خطرناکی ایجاد شود. بنابراین ایمنی یک تجهیز تنها با کیفیت رزین تعیین نمیشود.
—
۳۸. عایق خوب، بخشی از یک سیستم ایمن است
رزین اپوکسی میتواند احتمال تماس ناخواسته، نشتی یا شکست را کاهش دهد؛ اما ایمنی کامل به مجموعهای از اقدامات وابسته است. این مجموعه ممکن است شامل:
– عایق مناسب
– ارتینگ
– حفاظت اضافهجریان
– حفاظت اضافهولتاژ
– محفظه مناسب
– فاصلههای عایقی
– نگهداری
باشد.
—
۳۹. شرایط فضای باز
در فضای باز، باران و رطوبت میتوانند وضعیت سطح عایق را تغییر دهند. همچنین آلودگی و نمک میتوانند در شرایط مرطوب مسیر جریان نشتی ایجاد کنند. در چنین کاربردهایی باید هم کیفیت رزین و هم طراحی مسیرهای خزشی و زمین بررسی شود.
—
۴۰. نقش تمیزی اتصالات زمین
اتصال زمین باید از نظر آلودگی، خوردگی و شلشدن مکانیکی بررسی شود. اگر رزین روی قسمتهایی اجرا شده باشد که قرار نیست پوشانده شوند، باید اطمینان حاصل شود که مسیر هادی حفاظتی همچنان برقرار است.
—
۴۱. تعمیر عایق در نزدیکی اتصال زمین
هنگام ترمیم رزین باید توجه شود که لایه جدید مسیر اتصال زمین را تغییر ندهد. همچنین باید بررسی شود که ترمیم باعث کاهش فاصله عایقی یا ایجاد تمرکز میدان در نقطهای جدید نشده باشد.
—
۴۲. نقش کنترل کیفیت
کنترل کیفیت اجرای رزین باید فقط به ظاهر محدود نباشد. در یک پروژه حساس بهتر است موارد زیر نیز مستند شوند:
– ماده مصرفی
– شماره بچ
– نسبت اختلاط
– ضخامت
– شرایط محیطی
– وضعیت پخت
– آزمونهای انجامشده
– وضعیت اتصالات زمین
—
۴۳. دادههای آزمون رزین پادنار 8119
طبق اطلاعات فنی ارائهشده برای رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119، در آزمون نمونه ۱ میلیمتری، ولتاژ شکست در شرایط خشک ۲۱,۰۰۰ ولت و در شرایط مرطوب ۱۴,۰۰۰ ولت اعلام شده است. همچنین ولتاژ تحمل یکدقیقهای برای شرایط خشک ۳,۵۰۰ ولت و برای شرایط مرطوب ۲,۵۰۰ ولت اعلام شده است. این اعداد مربوط به همان شرایط آزمون گزارششده هستند و نباید به عنوان ولتاژ کاری عمومی تجهیز یا مشخصه سیستم ارتینگ تفسیر شوند.
—
۴۴. رزین 8119 و طراحی سیستم زمین
اگر از رزین 8119 برای عایقکاری بخشی از یک تجهیز استفاده شود، انتخاب و اجرای آن باید جدا از طراحی زمین ارزیابی شود. رزین نقش عایقی دارد؛ سیستم زمین باید بر اساس الزامات الکتریکی و حفاظتی تجهیز طراحی شود. بنابراین حتی در صورت داشتن نتایج مطلوب آزمون عایقی، اتصال زمین همچنان نیازمند بررسی مستقل است.
—
۴۵. اشتباهات رایج
چند تصور نادرست در این زمینه عبارتاند از:
– تصور اینکه رزین جایگزین ارت است.
– پوشاندن همه قسمتهای فلزی بدون توجه به نقشه.
– اجرای رزین روی اتصال زمین.
– اشتباه گرفتن مقاومت عایقی با مقاومت زمین.
– فرض اینکه ارت از شکست عایق جلوگیری میکند.
– نادیده گرفتن فاصله خزشی.
– بیتوجهی به رطوبت و آلودگی.
– تکیه بر یک آزمون ولتاژ برای کل سیستم.
شناخت این اشتباهات میتواند از بسیاری از مشکلات اجرایی جلوگیری کند.
—
۴۶. یک چارچوب ساده برای طراحی
برای بررسی یک تجهیز میتوان این ترتیب را دنبال کرد:
۱. شناسایی قسمتهای برقدار
۲. شناسایی قسمتهای زمینشده
۳. تعیین فاصلههای عایقی
۴. تعیین نقاط مورد نیاز برای عایقکاری رزینی
۵. بررسی هندسه و تمرکز میدان
۶. انتخاب رزین مناسب
۷. اجرای کنترلشده
۸. آزمون عایقی
۹. آزمون مسیر زمین
۱۰. بررسی عملکرد حفاظتی
این روش باعث میشود عایق و ارت به عنوان دو بخش مکمل اما مستقل بررسی شوند.
—
۴۷. جمعبندی
رزین اپوکسی عایق برق و سیستم زمین دو جزء مهم در طراحی تجهیزات الکتریکی هستند، اما وظایف آنها کاملاً متفاوت است. رزین برای ایجاد جداسازی الکتریکی و جلوگیری از عبور ناخواسته جریان به کار میرود، در حالی که سیستم زمین برای ایجاد مسیر مناسب و کنترلشده در شرایط مشخص، بهخصوص خطاهای الکتریکی و حفاظت افراد و تجهیزات، طراحی میشود. در نتیجه، رزین اپوکسی هرگز نباید به عنوان جایگزین سیستم ارتینگ تلقی شود. همچنین اجرای رزین روی تجهیزات دارای اتصالات زمین باید با شناخت کامل مسیرهای الکتریکی انجام شود تا پوشش عایقی به طور ناخواسته یک اتصال حفاظتی ضروری را قطع نکند.
در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 نیز نتایج اعلامشده آزمایشگاهی، شامل ولتاژ شکست ۲۱ کیلوولت در شرایط خشک و ۱۴ کیلوولت در شرایط مرطوب برای نمونه ۱ میلیمتری، میتواند بخشی از ارزیابی ماده عایقی باشد؛ اما این نتایج جایگزین طراحی سیستم زمین، حفاظت اضافهجریان، هماهنگی عایقی و آزمونهای اختصاصی تجهیز نمیشوند. در یک سیستم الکتریکی ایمن، عایق خوب مانع ایجاد مسیر ناخواسته میشود و ارتینگ مناسب، در صورت بروز خطا، مسیر حفاظتی طراحیشده را فراهم میکند. این دو در کنار یکدیگر معنا پیدا میکنند، نه به جای یکدیگر.
۰ دیدگاه