اپوکسی عایق الکتریکی 90

فصل ۹۰ ـ انتخاب رزین اپوکسی عایق برق بر اساس کاربرد؛ ولتاژ، ضخامت، محیط، دما و الزامات طراحی

جهت مشاوره رایگان تماس بگیرید 09221696509

مقدمه

انتخاب رزین اپوکسی عایق برق یکی از مراحل مهم در طراحی سیستم‌های عایقی است. این انتخاب فقط به ولتاژ شکست ماده وابسته نیست. عواملی مانند ضخامت عایق، دمای کاری، رطوبت، آلودگی و شرایط نصب نیز بر عملکرد رزین تأثیر می‌گذارند. بنابراین، برای انتخاب رزین اپوکسی مناسب باید کاربرد نهایی، نوع تنش الکتریکی، شرایط محیطی و روش اجرا به‌صورت هم‌زمان بررسی شوند. در این فصل، مهم‌ترین معیارهای انتخاب رزین اپوکسی عایق برق و الزامات طراحی آن را مرور می‌کنیم.

برای خرید محصول کلیک کنید

۱. اولین سؤال؛ رزین برای چه کاری استفاده می‌شود؟

قبل از انتخاب محصول باید کاربرد دقیق مشخص شود. برای مثال ممکن است رزین برای:

– پوشش سطحی؛

– عایق‌کاری یک اتصال؛

– آب‌بندی الکتریکی؛

– ریخته‌گری قطعه؛

– پرکردن فضای داخلی؛

– تثبیت مکانیکی؛

– عایق‌کاری ترمینال؛

– یا حفاظت یک مجموعه در برابر رطوبت

استفاده شود. هر کاربرد الزام‌های متفاوتی دارد.

—

۲. پوشش با Potting یکسان نیست

رزینی که برای یک پوشش نازک مناسب است، لزوماً برای پرکردن حجم زیاد مناسب نیست. در Potting، گرمای واکنش، جمع‌شدگی، خروج حباب و تنش داخلی اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند.

—

۳. سطح ولتاژ

سطح ولتاژ یکی از اولین اطلاعات لازم برای طراحی عایق است. اما صرفاً دانستن ولتاژ نامی کافی نیست. باید مشخص شود تجهیز در شرایط عادی و غیرعادی با چه دامنه‌ای از تنش الکتریکی مواجه می‌شود.

—

۴. ولتاژ نامی

ولتاژ نامی برای تعریف سطح کاری سیستم مفید است. ولی این مقدار لزوماً برابر با بیشترین تنشی نیست که عایق در طول عمر خود تجربه خواهد کرد.

—

۵. اضافه‌ولتاژ

کلیدزنی، صاعقه، خطاهای شبکه و برخی رخدادهای گذرا می‌توانند ولتاژ را برای مدت کوتاهی افزایش دهند. در نتیجه طراحی عایق باید در صورت نیاز، اضافه‌ولتاژهای مورد انتظار را نیز در نظر بگیرد.

—

۶. ولتاژ تحمل

ولتاژ تحمل به آزمونی مربوط است که در آن نمونه یا تجهیز باید یک ولتاژ مشخص را در مدت مشخص تحمل کند. این پارامتر با ولتاژ کاری مداوم یکسان نیست.

—

۷. ولتاژ شکست

ولتاژ شکست نقطه‌ای است که در شرایط آزمون، شکست الکتریکی عایق رخ می‌دهد. این عدد می‌تواند برای مقایسه مواد مفید باشد، اما نباید مستقیماً به‌عنوان ولتاژ مجاز کارکرد استفاده شود.

—

۸. استقامت دی‌الکتریک

استقامت دی‌الکتریک معمولاً به توانایی ماده در تحمل میدان الکتریکی قبل از شکست اشاره دارد. با این حال مقدار آن به روش آزمون، ضخامت، الکترود، دما، رطوبت و شرایط نمونه وابسته است.

—

۹. چرا kV/mm کافی نیست؟

ممکن است فردی عدد ولتاژ شکست را بر ضخامت تقسیم کند و نتیجه را به‌عنوان ظرفیت عمومی رزین در نظر بگیرد. این روش برای طراحی نهایی قابل اتکا نیست. زیرا میدان واقعی ممکن است یکنواخت نباشد و حفره، لبه، ترک و فصل مشترک می‌توانند شرایط را تغییر دهند.

—

۱۰. ضخامت عایق

ضخامت یکی از پارامترهای مهم طراحی است. افزایش ضخامت در شرایط خاص می‌تواند مسیر شکست را افزایش دهد، اما این رابطه الزاماً خطی نیست.

—

۱۱. ضخامت بیش از حد

افزایش ضخامت همیشه راه‌حل مناسبی نیست. در لایه‌های ضخیم‌تر، موضوعاتی مانند:

– گرمای واکنش؛

– پخت؛

– حباب؛

– جمع‌شدگی؛

– تنش داخلی؛

– و اختلاف انبساط

اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند.

—

۱۲. ضخامت کمتر از حد لازم

در مقابل، لایه بسیار نازک ممکن است در نقاطی دچار کاهش موضعی ضخامت شود. یک ناحیه بسیار نازک می‌تواند به نقطه حساس میدان تبدیل شود.

—

۱۳. یکنواختی ضخامت

میانگین ضخامت به‌تنهایی کافی نیست. اگر یک قسمت پوشش ضخامت مناسب و قسمتی دیگر ضخامت بسیار کمتری داشته باشد، ضعیف‌ترین بخش می‌تواند تعیین‌کننده عملکرد کل سیستم باشد.

—

۱۴. هندسه قطعه

رزین باید در هندسه واقعی قطعه ارزیابی شود. گوشه‌های تیز، سوراخ‌ها، شیارها، پیچ‌ها، ترمینال‌ها و انتهای هادی می‌توانند توزیع میدان را تغییر دهند.

—

۱۵. شعاع گوشه

لبه‌های بسیار تیز می‌توانند تمرکز میدان ایجاد کنند. اصلاح هندسه و افزایش شعاع مناسب در بسیاری از طراحی‌ها می‌تواند به توزیع بهتر میدان کمک کند.

—

۱۶. فاصله هوایی

عایق جامد تنها بخش سیستم عایقی نیست. هوای بین دو هادی یا بین هادی و بدنه نیز می‌تواند مسیر شکست باشد. بنابراین فاصله هوایی باید جداگانه طراحی شود.

—

۱۷. فاصله خزشی

در محیط‌های مرطوب یا آلوده، مسیر جریان روی سطح اهمیت زیادی پیدا می‌کند. به همین دلیل فاصله خزشی باید متناسب با سطح ولتاژ و شرایط محیطی تعیین شود.

—

۱۸. محیط نصب

رزین مورد استفاده در داخل تابلو ممکن است شرایطی کاملاً متفاوت از رزین مورد استفاده در فضای باز داشته باشد. در فضای باز، تابش، باران، گردوغبار، نمک و سیکل حرارتی نیز مطرح هستند.

—

۱۹. رطوبت

اگر تجهیز در محیط مرطوب کار می‌کند، مقاومت رطوبتی باید بررسی شود. همچنین باید مشخص شود رطوبت فقط روی سطح قرار می‌گیرد یا احتمال نفوذ به ساختار وجود دارد.

—

۲۰. آلودگی

در محیط‌های صنعتی و ساحلی، آلودگی سطحی می‌تواند جریان نشتی را افزایش دهد. بنابراین طراحی باید علاوه بر خواص رزین، وضعیت سطح و مسیر خزشی را نیز در نظر بگیرد.

—

۲۱. دمای کاری

حداقل و حداکثر دمای واقعی تجهیز باید مشخص شود. همچنین دمای نقاط داغ داخلی نباید فقط با دمای هوای محیط اشتباه گرفته شود.

—

۲۲. Tg

دمای گذار شیشه‌ای یا Tg می‌تواند در ارزیابی رفتار حرارتی برخی رزین‌های اپوکسی اهمیت داشته باشد. اما Tg به‌تنهایی مشخص‌کننده حداکثر دمای کاری مجاز نیست.

—

۲۳. گرمای تولیدشده

اگر رزین در کنار هادی پرجریان قرار دارد، باید گرمای تولیدشده توسط هادی نیز در طراحی حرارتی لحاظ شود. عایق نباید به‌صورت جدا از سیستم حرارتی تجهیز بررسی شود.

—

۲۴. ضریب انبساط حرارتی

اختلاف ضریب انبساط رزین با فلز یا سرامیک می‌تواند در سیکل‌های حرارتی باعث تنش شود. برای ساختارهای حساس، این موضوع باید در انتخاب و طراحی بررسی شود.

—

۲۵. ارتعاش

اگر تجهیز روی موتور، ژنراتور، ترانسفورماتور یا ماشین صنعتی نصب می‌شود، ارتعاش می‌تواند عامل مهمی باشد. رزین باید در کنار طراحی مکانیکی کل سیستم ارزیابی شود.

برای خرید محصول کلیک کنید

۲۶. ضربه

در تجهیزات در معرض ضربه، چقرمگی و رفتار شکست رزین اهمیت پیدا می‌کند. رزین بسیار سخت اما شکننده ممکن است برای برخی شرایط مناسب‌تر یا نامناسب‌تر از رزین انعطاف‌پذیر باشد؛ بنابراین انتخاب باید کاربردمحور باشد.

—

۲۷. نوع جریان

در سیستم AC، فرکانس و قطبش متناوب اهمیت دارد. در DC، جریان‌های شارژ و جذب دی‌الکتریک و توزیع بار فضایی می‌توانند رفتار متفاوتی ایجاد کنند.

—

۲۸. فرکانس

خواص دی‌الکتریک رزین می‌توانند با فرکانس تغییر کنند. در کاربردهایی با فرکانس غیرمعمول یا بالا، بهتر است داده‌های دی‌الکتریک در همان محدوده فرکانسی بررسی شوند.

—

۲۹. ولتاژ پالسی

اگر سیستم در معرض پالس‌های سریع قرار دارد، آزمون DC یا AC معمولی الزاماً تمام رفتار ماده را مشخص نمی‌کند. شکل موج و سرعت افزایش ولتاژ نیز اهمیت پیدا می‌کنند.

—

۳۰. تخلیه جزئی

در تجهیزات ولتاژ بالا، احتمال تخلیه جزئی در حفره‌ها و فصل‌های مشترک باید بررسی شود. یک رزین ممکن است در آزمون شکست نتیجه مناسبی داشته باشد ولی از نظر تخلیه جزئی نیازمند بررسی بیشتری باشد.

—

۳۱. حباب و تخلخل

حباب یکی از عیوب مهم در عایق‌های رزینی است. هرچه کاربرد حساس‌تر باشد، کنترل فرآیند برای کاهش حفره‌ها اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

—

۳۲. روش اجرا

رزین مناسب باید با روش اجرایی پروژه سازگار باشد. روش‌های مختلف مانند:

پوشش‌دهی؛

– ریخته‌گری؛

– تزریق؛

– Potting؛

– و اعمال لایه‌ای

شرایط متفاوتی ایجاد می‌کنند.

—

۳۳. ویسکوزیته

ویسکوزیته باید متناسب با روش اجرا باشد. رزین بیش از حد غلیظ ممکن است به‌سختی وارد فضاهای باریک شود و رزین بیش از حد روان نیز ممکن است در بعضی سطوح دچار شره شود.

—

۳۴. زمان کارپذیری

در اجرای صنعتی، Pot Life باید با زمان لازم برای اختلاط و اعمال هماهنگ باشد. اگر ماده پیش از پایان کار وارد مرحله ژل‌شدن شود، کیفیت پوشش می‌تواند کاهش یابد.

—

۳۵. نسبت اختلاط

نسبت رزین و هاردنر باید دقیقاً مطابق دستورالعمل محصول انتخاب‌شده باشد. استفاده از نسبت تجربی یا نسبت یک محصول دیگر می‌تواند درجه پخت را تغییر دهد.

—

۳۶. پخت

پخت ناقص می‌تواند بر خواص مکانیکی، چسبندگی، حرارتی و الکتریکی اثر بگذارد. بنابراین فرآیند پخت باید بخشی از طراحی عایق محسوب شود.

—

۳۷. زیرلایه

رزین را نمی‌توان بدون توجه به سطح زیرین انتخاب کرد. فلز، سرامیک، پلاستیک و رزین قدیمی شرایط متفاوتی برای چسبندگی دارند.

—

۳۸. سازگاری شیمیایی

رزین و مواد مجاور باید از نظر شیمیایی سازگار باشند. در صورت وجود درزگیر، چسب، فیلر، رنگ، کابل یا پوشش قدیمی، سازگاری آنها باید بررسی شود.

—

۳۹. تعمیرپذیری

در بعضی تجهیزات، امکان تعمیر عایق اهمیت دارد. اگر رزین پس از آسیب نیاز به ترمیم داشته باشد، سازگاری ماده ترمیمی با لایه موجود باید بررسی شود.

—

۴۰. دسترسی به آزمون معتبر

یکی از معیارهای مهم انتخاب محصول، وجود داده‌های آزمون قابل ردیابی است. اطلاعاتی مانند شرایط آزمون، ضخامت نمونه، روش آزمون، نوع الکترود و وضعیت محیطی باید مشخص باشند.

—

۴۱. تفاوت داده آزمایشگاهی و کاربرد واقعی

یک نتیجه آزمایشگاهی به خودی خود مشخص نمی‌کند که همان نتیجه در تمام تجهیزات و شرایط کاری تکرار خواهد شد. هرچه فاصله بین شرایط آزمایش و شرایط واقعی بیشتر باشد، نیاز به ارزیابی اختصاصی بیشتر می‌شود.

—

۴۲. آزمون روی نمونه واقعی

برای کاربردهای مهم، بهترین روش این است که نمونه‌ای با همان:

– زیرلایه؛

– هندسه؛

– ضخامت؛

– روش اجرا؛

– و شرایط پخت

ساخته شود و تحت آزمون قرار گیرد.

—

۴۳. آزمون خشک و مرطوب

اگر تجهیز در محیط مرطوب قرار می‌گیرد، آزمون خشک به‌تنهایی کافی نیست. مقایسه شرایط خشک و مرطوب می‌تواند حساسیت سیستم به رطوبت را مشخص‌تر کند.

—

۴۴. آزمون پیرشدگی

اگر هدف استفاده طولانی‌مدت است، آزمون پیرشدگی می‌تواند اهمیت داشته باشد. پس از پیرشدگی می‌توان خواص الکتریکی و مکانیکی را با نمونه اولیه مقایسه کرد.

—

۴۵. آزمون سیکل حرارتی

سیکل حرارتی می‌تواند برای بررسی دوام رزین و فصل مشترک آن با زیرلایه مفید باشد. پس از سیکل‌ها باید وجود ترک، جداشدگی و تغییر خواص بررسی شود.

—

۴۶. معیار پذیرش

پیش از شروع آزمون بهتر است مشخص شود چه نتیجه‌ای قابل قبول است. اگر معیار پذیرش از قبل تعریف نشده باشد، تفسیر نتیجه ممکن است سلیقه‌ای شود.

—

۴۷. حاشیه اطمینان

طراحی عایق نباید صرفاً بر اساس نزدیک‌ترین فاصله میان ولتاژ کاری و ولتاژ شکست انجام شود. باید عدم قطعیت‌های تولید، شرایط محیطی، پیرشدگی و اضافه‌ولتاژها نیز در صورت نیاز لحاظ شوند.

—

۴۸. رزین اپوکسی پادنار 8119

رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119، بر اساس اطلاعات فنی و نتایج آزمون ارائه‌شده، دارای داده‌های مشخصی برای نمونه یک میلی‌متری در شرایط خشک و مرطوب است. در شرایط خشک، ولتاژ شکست ۲۱ هزار ولت و ولتاژ تحمل یک‌دقیقه‌ای ۳۵۰۰ ولت گزارش شده است. در شرایط مرطوب نیز به‌ترتیب ۱۴ هزار ولت و ۲۵۰۰ ولت اعلام شده است. این داده‌ها می‌توانند بخشی از ارزیابی محصول باشند، اما به‌تنهایی برای تعیین ولتاژ کاری مجاز یک تجهیز، ضخامت مورد نیاز در تمام کاربردها یا طول عمر عایق کافی نیستند.

—

۴۹. یک روش منطقی برای انتخاب

فرآیند انتخاب را می‌توان به شکل زیر خلاصه کرد:

کاربرد → سطح ولتاژ → نوع تنش → هندسه → ضخامت → دما → محیط → زیرلایه → روش اجرا → آزمون → معیار پذیرش

اگر یکی از این حلقه‌ها نادیده گرفته شود، انتخاب محصول ممکن است ناقص باشد.

—

۵۰. جمع‌بندی

انتخاب رزین اپوکسی عایق برق نباید با یک سؤال ساده مانند «این رزین چند کیلوولت را تحمل می‌کند؟» پایان یابد. ولتاژ شکست، ولتاژ تحمل، مقاومت عایقی، ثابت دی‌الکتریک، تانژانت دلتا، چسبندگی، رفتار حرارتی، استحکام مکانیکی و مقاومت محیطی هرکدام بخشی از عملکرد سیستم عایقی را نشان می‌دهند. در کنار خواص ماده، هندسه قطعه، ضخامت واقعی، فاصله هوایی، فاصله خزشی، شکل الکترود، حباب‌ها، فصل مشترک‌ها و کیفیت پخت نیز نقش تعیین‌کننده دارند.

برای کاربردهای ساده‌تر ممکن است کنترل چند پارامتر اصلی کافی باشد، اما در تجهیزات ولتاژ متوسط و بالا بهتر است انتخاب بر پایه یک فرآیند مهندسی و آزمون روی نمونه واقعی انجام شود. در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 نیز نتایج آزمون موجود، اطلاعات ارزشمندی درباره عملکرد نمونه در شرایط مشخص فراهم می‌کنند؛ اما برای تبدیل این نتایج به مشخصات طراحی یک تجهیز، باید شرایط واقعی کاربرد جداگانه بررسی شود. رزین مناسب، رزینی نیست که صرفاً بیشترین عدد آزمون را داشته باشد؛ رزین مناسب ماده‌ای است که خواص آن، فرآیند اجرا و ساختار عایقی آن با شرایط واقعی سرویس هماهنگ باشد.

برای خرید محصول کلیک کنید