دانشنامه جامع اپوکسی عایق الکتریکی34
34
فصل ۳۴/ تعمیر و بازسازی عایق کوره‌های القایی با رزین اپوکسی عایق برق
مقدمه
کوره القایی یکی از تجهیزات صنعتی است که در آن هم‌زمان چند عامل سخت و متفاوت بر سیستم عایقی اثر می‌گذارند. وجود ولتاژ الکتریکی، جریان‌های بالا، میدان الکترومغناطیسی، ارتعاش، سیکل‌های مکرر گرم و سرد شدن، رطوبت احتمالی و شرایط سخت محیط صنعتی باعث می‌شود انتخاب ماده عایق و روش تعمیر آن با دقت زیادی انجام شود.
در چنین تجهیزاتی، رزین اپوکسی عایق برق می‌تواند در برخی قسمت‌ها برای ترمیم موضعی، بازسازی عایق سطحی، آب‌بندی، تثبیت برخی اجزای عایقی و ایجاد لایه محافظ الکتریکی مورد بررسی قرار گیرد؛ اما استفاده از هر رزین اپوکسی معمولی در مجاورت ناحیه‌ای که دائماً در دمای بالا قرار دارد، از نظر فنی قابل توصیه عمومی نیست.
مهم‌ترین نکته این فصل آن است که باید بین دمای محیط اطراف کوره، دمای سطح محل اجرای رزین و دمای واقعی خود لایه رزین در زمان کار تفاوت قائل شد.
—
۱. کوره القایی چگونه کار میکند؟
در کوره القایی، جریان الکتریکی از سیم‌پیچ یا سیستم القایی عبور کرده و میدان مغناطیسی ایجاد میکند. این میدان در ماده رسانا جریان‌های القایی ایجاد کرده و در نتیجه حرارت تولید می‌شود.
بنابراین در اطراف کوره ممکن است هم‌زمان با موارد زیر مواجه باشیم:
– میدان الکتریکی،
– میدان مغناطیسی،
– جریان بالا،
– دمای بالا،
– ارتعاش،
– سیکل حرارتی،
– رطوبت یا آب خنک‌کننده،
– آلودگی فلزی،
– تنش مکانیکی.
به همین دلیل عایق الکتریکی کوره باید متناسب با شرایط واقعی کار انتخاب شود.
—
۲. چرا عایق کوره القایی اهمیت زیادی دارد؟
هرگونه کاهش در کیفیت عایق می‌تواند موجب ایجاد مسیرهای ناخواسته جریان شود.
در یک سیستم القایی، آسیب عایقی ممکن است به شکل‌های مختلف ظاهر شود:
– کاهش مقاومت عایقی،
– جریان نشتی،
– جرقه سطحی،
– تخلیه الکتریکی،
– اتصال ناخواسته،
– افزایش دمای موضعی،
– آسیب به سیم‌پیچ،
– توقف کوره.
به همین دلیل، ترمیم عایق نباید صرفاً با هدف پوشاندن ظاهری آسیب انجام شود.
هدف اصلی باید بازگرداندن شرایط عایقی موردنیاز برای عملکرد ایمن تجهیز باشد.
—
۳. رزین اپوکسی در کدام قسمت‌های کوره القایی کاربرد دارد؟
کاربرد رزین به طراحی کوره وابسته است، اما به‌صورت کلی می‌توان کاربردهای احتمالی را در چند گروه قرار داد:
۳-۱. ترمیم پوشش عایق سطحی
اگر قسمتی از پوشش عایقی آسیب دیده باشد، در صورت سازگاری رزین با شرایط کاری می‌توان ترمیم موضعی را بررسی کرد.
۳-۲. آب‌بندی موضعی
در بعضی قسمت‌ها ممکن است رزین برای جلوگیری از نفوذ رطوبت یا آلودگی استفاده شود.
۳-۳. تثبیت برخی قطعات
رزین‌های مخصوص می‌توانند در برخی طراحی‌ها برای تثبیت قطعات عایقی مورد استفاده قرار گیرند.
۳-۴. پرکردن حفره‌ها
در صورت سازگاری کامل با دما و شرایط الکتریکی، برخی حفره‌ها و نواحی آسیب‌دیده می‌توانند با مواد مناسب پر شوند.
—
۴. مهم‌ترین محدودیت: دمای کاری
یکی از اشتباهات رایج این است که تصور شود چون اپوکسی یک عایق الکتریکی است، پس هر نوع اپوکسی را می‌توان در نزدیکی کوره القایی استفاده کرد.
این نتیجه‌گیری صحیح نیست.
هر رزین دارای محدوده دمایی مشخصی است.
پارامترهایی مانند:
– دمای انتقال شیشه‌ای یا Tg،
– دمای سرویس پیوسته،
– دمای سرویس کوتاه‌مدت،
– پایداری حرارتی،
– سرعت تخریب حرارتی،
باید در نظر گرفته شوند.
—
۵. تفاوت دمای ذوب فلز با دمای رزین
دمای داخل کوره ممکن است بسیار بالا باشد؛ اما این به معنای آن نیست که تمام قسمت‌های اطراف کوره نیز همان دما را دارند.
برای مثال، ممکن است:
دمای فلز مذاب ≠ دمای بدنه کوره ≠ دمای سیم‌پیچ ≠ دمای سطح عایق ≠ دمای رزین
باشد.
بنابراین برای تصمیم‌گیری درباره استفاده از رزین، باید دمای واقعی محل اجرای آن اندازه‌گیری یا از طراحی تجهیز به‌طور معتبر مشخص شود.
—
۶. چرا Tg در رزین اپوکسی اهمیت دارد؟
رزین‌های پلیمری در اثر افزایش دما تغییر رفتار می‌دهند.
Tg یا دمای انتقال شیشه‌ای، یکی از پارامترهای مهم در ارزیابی عملکرد حرارتی رزین‌های ترموست است.
نزدیک شدن دمای کار به محدوده Tg می‌تواند موجب تغییر در:
– سختی،
– مدول مکانیکی،
– چسبندگی،
– پایداری ابعادی،
– رفتار در برابر تنش،
شود.
بنابراین صرفاً دانستن اینکه رزین «عایق برق» است، برای کاربرد در کوره القایی کافی نیست.
—
۷. نقش سیکل‌های حرارتی
کوره‌های صنعتی معمولاً همیشه در یک دمای ثابت کار نمی‌کنند.
ممکن است چرخه زیر بارها تکرار شود:
سرد → گرم شدن → دمای بالا → خاموش شدن → سرد شدن
این تغییرات می‌توانند باعث انبساط و انقباض مکرر مواد شوند.
اگر رزین و زیرلایه ضریب انبساط حرارتی متفاوتی داشته باشند، تنش‌هایی در محل اتصال ایجاد می‌شود.
تکرار این فرایند ممکن است به مرور باعث:
– ترک،
– جداشدگی،
– پوسته‌شدن،
– کاهش چسبندگی،
شود.
—
۸. چرا ضخامت زیاد همیشه بهتر نیست؟
در کاربردهای عایق الکتریکی، ممکن است تصور شود هرچه ضخامت رزین بیشتر باشد، عایق بهتر خواهد شد.
اما در کوره القایی، افزایش ضخامت می‌تواند پیامدهای دیگری نیز داشته باشد.
لایه ضخیم‌تر ممکن است:
– تنش حرارتی بیشتری ایجاد کند،
– زمان پخت بیشتری نیاز داشته باشد،
– احتمال حبس حباب را افزایش دهد،
– اختلاف دمای داخلی و سطحی بیشتری ایجاد کند،
– انقباض پخت بیشتری ایجاد کند.
بنابراین ضخامت باید بر اساس طراحی عایقی و شرایط حرارتی تعیین شود.
—
۹. حباب در عایق کوره القایی
وجود حباب در پوشش عایقی می‌تواند یک نقطه ضعف باشد.
حباب ممکن است موجب:
– کاهش یکنواختی عایق،
– افزایش تمرکز میدان،
– ایجاد تخلیه موضعی،
– کاهش استقامت دی‌الکتریک،
– تسریع تخریب عایق،
شود.
در کاربردهای حساس، کنترل حباب اهمیت ویژه‌ای دارد.
—
۱۰. آماده‌سازی سطح سیم‌پیچ یا قطعه عایقی
پیش از اجرای رزین باید سطح بررسی شود.
سطح ممکن است دارای:
– گرد فلزی،
– اکسید،
– چربی،
– روغن،
– بقایای مواد قبلی،
– رطوبت،
– گردوغبار صنعتی،
باشد.
رزین نباید بدون آماده‌سازی مناسب روی چنین سطحی اعمال شود.
مراحل عمومی آماده‌سازی
۱. خاموش و ایمن‌سازی تجهیز
۲. پاک‌سازی آلودگی‌های قابل مشاهده
۳. حذف مواد سست
۴. کنترل رطوبت
۵. آماده‌سازی مکانیکی در صورت نیاز
۶. پاک‌سازی نهایی
۷. بررسی سطح پیش از اعمال رزین
—
۱۱. ایمنی قبل از تعمیر کوره
تعمیر عایق کوره القایی باید پس از:
– قطع کامل برق،
– ایزوله‌کردن تجهیز،
– اطمینان از عدم وجود انرژی ذخیره‌شده،
– خنک شدن قسمت مورد تعمیر،
– کنترل سیستم آب یا خنک‌کننده،
انجام شود.
در سیستم‌های صنعتی، صرف خاموش‌کردن کلید اصلی همیشه به معنی حذف تمام خطرات نیست.
فرایند ایمن‌سازی باید مطابق دستورالعمل سازنده و مقررات ایمنی محل انجام شود.
—
۱۲. تأثیر رطوبت در کوره القایی
رطوبت یکی از عوامل مهم کاهش کیفیت عایق است.
وجود آب یا رطوبت در نزدیکی سیستم الکتریکی می‌تواند:
– مقاومت سطحی را کاهش دهد،
– جریان نشتی را افزایش دهد،
– احتمال جرقه را بیشتر کند،
– چسبندگی رزین را کاهش دهد.
بنابراین در هنگام ترمیم باید از اجرای رزین روی سطح مرطوب جلوگیری شود.
—
۱۳. رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 در کوره القایی
رزین اپوکسی عایق برق پادنار با کد 8119 در پروژه‌های عایق الکتریکی قابل بررسی است.
طبق اطلاعات مرجع ارائه‌شده برای این محصول، آزمون عایقی روی نمونه‌ای با ضخامت یک میلی‌متر روی سطح مقره چرخی انجام شده است.
نتایج اعلام‌شده عبارت‌اند از:
پارامتر| مقدار اعلام‌شده
ضخامت نمونه| ۱ میلی‌متر
ولتاژ شکست خشک| ۲۱ کیلوولت
ولتاژ شکست مرطوب| ۱۴ کیلوولت
تحمل یک‌دقیقه‌ای خشک| ۳٫۵ کیلوولت
تحمل یک‌دقیقه‌ای مرطوب| ۲٫۵ کیلوولت
مرجع اعلام‌شده| وزارت نیرو – دانشکده شهید عباسپور
شماره تأیید اعلام‌شده| 84-4-11
این اطلاعات برای شناخت عملکرد عایقی نمونه مفید است، اما به‌تنهایی برای تعیین مناسب بودن محصول در یک کوره القایی خاص کافی نیست.
به‌خصوص باید دمای واقعی محل اجرا و سیکل حرارتی تجهیز مشخص شود.
—
۱۴. آیا اپوکسی 8119 برای قسمت داغ کوره مناسب است؟
برای پاسخ قطعی، باید مشخص شود دمای واقعی محل اجرای رزین در شرایط کار کوره چقدر است.
اگر محل اجرای رزین در دمایی قرار داشته باشد که از محدوده حرارتی مجاز سیستم رزین فراتر رود، صرف داشتن استقامت الکتریکی مناسب نمی‌تواند استفاده از آن را توجیه کند.
بنابراین برای کاربرد کوره القایی باید حداقل این اطلاعات مشخص باشد:
– دمای عادی محل،
– حداکثر دمای محل،
– مدت قرارگیری در دمای بالا،
– تعداد سیکل‌های حرارتی،
– روش خنک‌کاری،
– وضعیت رطوبت،
– میزان ارتعاش.
—
۱۵. آزمون حرارتی قبل از اجرای صنعتی
در کاربردهای مهم، بهتر است قبل از اجرای گسترده، آزمون سازگاری انجام شود.
نمونه‌ای از روش ارزیابی می‌تواند شامل:
1. آماده‌سازی نمونه مشابه سطح واقعی؛
2. اجرای رزین با ضخامت موردنظر؛
3. پخت کامل؛
4. قرار دادن نمونه در شرایط حرارتی موردنظر؛
5. انجام چند سیکل گرم و سرد؛
6. بررسی ترک و جداشدگی؛
7. بررسی چسبندگی؛
8. آزمون عایقی.
باشد.
تعداد و شدت سیکل‌ها باید بر اساس شرایط واقعی تجهیز تعیین شود.
—
۱۶. اهمیت چسبندگی رزین به فلز
اگر رزین روی قسمت فلزی یا هادی اعمال شود، چسبندگی اهمیت ویژه‌ای پیدا میکند.
سطح فلز ممکن است دارای لایه اکسیدی باشد.
همچنین:
– روغن،
– گریس،
– آلودگی،
– زنگ‌زدگی،
– اکسیدهای سطحی،
می‌توانند کیفیت اتصال را کاهش دهند.
بنابراین آماده‌سازی فلز باید مطابق جنس فلز و سیستم رزین انجام شود.
—
۱۷. رزین اپوکسی و مس
مس یکی از مواد رایج در سیم‌پیچ‌ها و تجهیزات القایی است.
در اجرای رزین روی مس باید به موارد زیر توجه شود:
– تمیزی سطح،
– اکسیدشدگی،
– چسبندگی،
– انبساط حرارتی،
– دمای کار،
– انعطاف‌پذیری لازم.
مس و اپوکسی رفتار حرارتی یکسانی ندارند و این موضوع در سیکل‌های حرارتی شدید اهمیت پیدا میکند.
—
۱۸. نقش ارتعاش در کوره القایی
کوره‌های صنعتی ممکن است در اثر:
– تجهیزات مکانیکی،
– جریان‌های الکتریکی،
– حرکت مواد،
– سیستم‌های خنک‌کننده،
دچار ارتعاش شوند.
ارتعاش همراه با تغییر دما می‌تواند تنش بیشتری به لایه عایق وارد کند.
بنابراین برای کاربردهای ارتعاشی، صرف بررسی استقامت الکتریکی رزین کافی نیست.
—
۱۹. عایق‌کاری سطحی در برابر تعمیر سیم‌پیچ
باید میان این دو موضوع تفاوت گذاشت:
عایق‌کاری سطحی
یعنی روی سطح سالم یا دارای آسیب محدود، یک لایه عایق ایجاد شود.
تعمیر سیم‌پیچ
ممکن است شامل آسیب واقعی در هادی، اتصال، ساختار سیم‌پیچ یا عایق داخلی باشد.
در حالت دوم، اجرای رزین روی سطح ممکن است مشکل اصلی را برطرف نکند.
—
۲۰. چه زمانی رزین فقط یک راهکار موقت است؟
اگر آسیب ناشی از:
– سوختگی شدید،
– ترک عمیق،
– تخریب گسترده،
– ذوب‌شدن عایق،
– شکست سیم‌پیچ،
– آسیب مکانیکی شدید،
باشد، پوشش رزینی ممکن است صرفاً ظاهر سطح را اصلاح کند.
در چنین مواردی باید علت اصلی خرابی مشخص شود.
—
۲۱. ارتباط ضخامت عایق با ولتاژ شکست
یکی از مهم‌ترین نکات در طراحی عایق این است که نمی‌توان به‌صورت ساده گفت:
دو برابر کردن ضخامت = دو برابر شدن ولتاژ شکست
زیرا ولتاژ شکست به عوامل متعددی وابسته است:
– نوع ماده،
– یکنواختی،
– حباب،
– دما،
– رطوبت،
– شکل الکترود،
– سرعت افزایش ولتاژ،
– عیوب داخلی،
– ضخامت،
– شرایط سطح.
بنابراین داده آزمایشگاهی باید در همان شرایط مورد استفاده تفسیر شود.
—
۲۲. کنترل ضخامت در تعمیر کوره
ضخامت باید در نقاط مختلف کنترل شود.
اگر پوشش بیش از حد نازک باشد، ممکن است پوشش کامل و یکنواخت ایجاد نشود.
اگر بیش از حد ضخیم باشد، احتمال:
– حباب،
– ترک حرارتی،
– تنش داخلی،
– جداشدگی،
افزایش پیدا میکند.
هدف، ایجاد ضخامت یکنواخت و متناسب با طراحی است.
—
۲۳. پخت رزین در تعمیرات کوره
پخت ناقص رزین می‌تواند خواص نهایی را کاهش دهد.
در زمان پخت باید مواردی مانند:
– نسبت اختلاط،
– دمای محیط،
– زمان،
– ضخامت،
– رطوبت،
– شرایط تهویه،
کنترل شوند.
اگر رزین پیش از رسیدن به خواص نهایی در معرض گرمای شدید کوره قرار گیرد، احتمال ایجاد مشکل افزایش پیدا میکند.
—
۲۴. آیا می‌توان کوره را بلافاصله پس از ترمیم روشن کرد؟
به‌طور عمومی نباید صرفاً بر اساس خشک‌شدن ظاهری سطح تصمیم گرفت.
رزین ممکن است در ظاهر جامد شده باشد، اما هنوز به خواص نهایی خود نرسیده باشد.
بنابراین راه‌اندازی باید پس از رسیدن سیستم به شرایط پخت موردنیاز و انجام کنترل‌های لازم انجام شود.
—
۲۵. آزمون مقاومت عایقی
پس از تعمیر، بسته به طراحی تجهیز می‌توان مقاومت عایقی را بررسی کرد.
هدف این آزمون می‌تواند شناسایی مواردی مانند:
– مسیر نشتی،
– رطوبت،
– نقص عایق،
– اتصال ناخواسته،
باشد.
اما نوع ولتاژ آزمون و روش آن باید متناسب با تجهیز انتخاب شود.
—
۲۶. آزمون تحمل ولتاژ
در کاربردهای حساس ممکن است آزمون تحمل ولتاژ نیز لازم باشد.
این آزمون باید با توجه به:
– ولتاژ نامی،
– طراحی عایقی،
– استاندارد مربوطه،
– ساختار کوره،
– محدودیت‌های سازنده،
انجام شود.
نباید مقدار آزمون نمونه رزین را مستقیماً به مقدار آزمون کل کوره تبدیل کرد.
—
۲۷. علائم خرابی مجدد عایق
پس از راه‌اندازی باید به نشانه‌هایی مانند موارد زیر توجه شود:
– جرقه،
– صدای غیرعادی،
– بوی سوختگی،
– تغییر رنگ رزین،
– ترک،
– پوسته‌شدن،
– دود،
– افزایش غیرعادی دما،
– کاهش مقاومت عایقی.
مشاهده چنین نشانه‌هایی نیازمند توقف و بررسی فنی است.
—
۲۸. مزایای بالقوه استفاده از اپوکسی در تعمیرات موضعی
در صورت انتخاب صحیح ماده و شرایط کاربرد، رزین اپوکسی می‌تواند مزایایی داشته باشد:
– ایجاد لایه عایق پیوسته،
– چسبندگی مناسب،
– امکان اجرای موضعی،
– قابلیت آب‌بندی،
– پرکردن برخی حفره‌ها،
– کاهش نفوذ رطوبت،
– امکان ترمیم برخی آسیب‌های سطحی.
اما این مزایا باید در کنار محدودیت‌های حرارتی و مکانیکی بررسی شوند.
—
۲۹. چک‌لیست انتخاب رزین برای کوره القایی
قبل از انتخاب رزین، این پرسش‌ها باید پاسخ داده شوند:
شرایط الکتریکی
– ولتاژ کاری چقدر است؟
– فاصله‌های عایقی چقدر است؟
– آیا میدان الکتریکی شدید وجود دارد؟
شرایط حرارتی
– دمای واقعی سطح چقدر است؟
– حداکثر دما چقدر است؟
– چند سیکل حرارتی وجود دارد؟
شرایط محیطی
– رطوبت وجود دارد؟
– آب خنک‌کننده در نزدیکی محل است؟
– مواد شیمیایی وجود دارند؟
شرایط مکانیکی
– ارتعاش وجود دارد؟
– انبساط و انقباض شدید است؟
– قطعه تحت تنش مکانیکی قرار دارد؟
شرایط اجرا
– سطح از چه جنسی است؟
– ضخامت موردنیاز چقدر است؟
– زمان پخت چقدر است؟
– امکان انجام آزمون پس از تعمیر وجود دارد؟
—
۳۰. جمع‌بندی فصل
کوره القایی یکی از کاربردهایی است که در آن انتخاب رزین عایق باید با توجه هم‌زمان به خواص الکتریکی، حرارتی، مکانیکی و محیطی انجام شود.
رزین اپوکسی عایق برق می‌تواند در برخی تعمیرات موضعی و بازسازی‌های عایقی مورد استفاده قرار گیرد، اما نباید صرفاً به دلیل عایق بودن، آن را برای هر نقطه از کوره مناسب دانست.
مهم‌ترین معیارها عبارت‌اند از:
1. دمای واقعی محل اجرا؛
2. حداکثر دمای کاری؛
3. سیکل‌های حرارتی؛
4. چسبندگی به زیرلایه؛
5. مقاومت در برابر رطوبت؛
6. استقامت دی‌الکتریک؛
7. کنترل حباب؛
8. ضخامت یکنواخت؛
9. شرایط پخت؛
10. ارتعاش و تنش مکانیکی.
در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119، اطلاعات آزمون ارائه‌شده شامل آزمون روی نمونه یک‌میلی‌متری روی سطح مقره چرخی و ولتاژ شکست اعلام‌شده ۲۱ کیلوولت در حالت خشک و ۱۴ کیلوولت در حالت مرطوب است. این داده‌ها می‌توانند برای شناخت عملکرد عایقی محصول مورد استفاده قرار گیرند، اما مناسب بودن آن برای یک نقطه مشخص از کوره القایی باید با توجه به دمای واقعی، شرایط حرارتی، طراحی عایقی و الزامات همان تجهیز بررسی شود.
مشاوره فنی رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119: ۰۹۲۲۱۶۰۹۵۰۹
۰ دیدگاه