اپوکسی عایق الکتریکی 89

فصل ۸۹ ـ اثر شرایط محیطی بر عملکرد رزین اپوکسی عایق برق؛ دما، رطوبت، آلودگی و ارتفاع در کنار تنش الکتریکی

جهت مشاوره رایگان تماس بگیرید 09221696509

مقدمه

شرایط محیطی رزین اپوکسی عایق برق نقش مهمی در عملکرد و دوام سیستم‌های عایقی دارد. عواملی مانند دما، رطوبت، آلودگی، تابش خورشید و ارتفاع می‌توانند خواص سطحی و الکتریکی عایق را تحت تأثیر قرار دهند. بررسی این عوامل در کنار تنش الکتریکی، برای ارزیابی عملکرد رزین در شرایط واقعی بهره‌برداری ضروری است.

عایق الکتریکی در محیط آزمایشگاه معمولاً در شرایطی کنترل‌شده بررسی می‌شود؛ اما تجهیزی که در فضای واقعی نصب می‌شود، با شرایط بسیار متغیرتری روبه‌رو است. دمای روز و شب تغییر می‌کند، رطوبت بالا و پایین می‌رود، گردوغبار روی سطح می‌نشیند، باران سطح را خیس می‌کند و در مناطق صنعتی یا ساحلی ممکن است نمک و آلاینده‌های مختلف روی عایق تجمع پیدا کنند. در ارتفاعات نیز شرایط فشار هوا با سطح دریا متفاوت است و این موضوع به‌خصوص در بخش‌هایی از طراحی که فاصله هوایی نقش دارد، اهمیت پیدا می‌کند. بنابراین برای ارزیابی یک سیستم عایقی، نمی‌توان همیشه نتیجه یک آزمون در شرایط استاندارد آزمایشگاهی را بدون بررسی به تمام محیط‌های کاری تعمیم داد.

برای خرید محصول کلیک کنید

۱. شرایط محیطی چیست؟

شرایط محیطی مجموعه عواملی است که تجهیز در محل نصب با آنها مواجه می‌شود. مهم‌ترین عوامل عبارت‌اند از:

– دمای محیط؛
– رطوبت نسبی؛
– بارندگی؛
– تابش خورشید؛
– گردوغبار؛
– نمک و آلودگی صنعتی؛
– یخ‌زدگی؛
– تغییرات فشار هوا؛
– ارتفاع از سطح دریا؛
– و تغییرات شبانه‌روزی و فصلی.

—

۲. محیط خشک با محیط مرطوب یکسان نیست

یک سطح عایقی ممکن است در شرایط خشک عملکرد بسیار خوبی داشته باشد، اما پس از خیس‌شدن سطح، جریان نشتی افزایش پیدا کند. بنابراین «مقاومت در شرایط خشک» و «رفتار در شرایط مرطوب» دو موضوع جداگانه هستند.

—

۳. رطوبت سطحی

رطوبت ممکن است فقط روی سطح رزین قرار گرفته باشد یا به مرور وارد ساختار آن شود. این دو حالت اثر یکسانی ندارند. رطوبت سطحی بیشتر با جریان نشتی و آلودگی مرتبط است، در حالی که جذب آب می‌تواند خواص توده‌ای ماده را نیز تحت تأثیر قرار دهد.

—

۴. آب خالص و آب آلوده

آب خالص رسانندگی بسیار کمتری نسبت به آب حاوی یون‌ها و نمک‌های محلول دارد. در محیط واقعی، آب باران پس از تماس با گردوغبار، نمک، ذرات صنعتی یا سطح آلوده می‌تواند رساناتر شود. به همین دلیل خیس‌شدن یک عایق آلوده از نظر الکتریکی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

—

۵. آلودگی سطح

گردوغبار، خاک، نمک و آلاینده‌های صنعتی می‌توانند روی سطح عایق تجمع کنند. وقتی این آلودگی‌ها با رطوبت ترکیب شوند، یک لایه نسبتاً رسانا روی سطح تشکیل می‌شود.

—

۶. جریان نشتی سطحی

با افزایش رسانندگی سطح، جریان نشتی می‌تواند افزایش پیدا کند. جریان نشتی به هندسه، میزان آلودگی، رطوبت، ولتاژ و خواص سطح نیز وابسته است.

—

۷. خشک‌شدن سطح

در هنگام عبور جریان نشتی، بعضی نواحی سطح ممکن است گرم‌تر شوند و آب موجود در آنها سریع‌تر تبخیر شود. این موضوع می‌تواند باعث تشکیل نواحی خشک و مرطوب روی یک سطح شود.

—

۸. قوس خشک

در برخی شرایط، ایجاد نواحی خشک در کنار نواحی مرطوب می‌تواند شرایط را برای تشکیل قوس‌های سطحی فراهم کند. این پدیده در عایق‌های فضای باز یکی از موضوعات مهم طراحی و نگهداری است.

—

۹. مسیر خزشی

مسیر خزشی فاصله‌ای است که جریان نشتی سطحی برای عبور روی سطح عایق در اختیار دارد. طول، شکل و وضعیت این مسیر باید متناسب با سطح ولتاژ و شرایط محیطی طراحی شود.

—

۱۰. اهمیت هندسه سطح

سطح صاف، شیاردار یا دارای برجستگی ممکن است رفتار یکسانی در برابر آب و آلودگی نداشته باشد. هندسه مناسب می‌تواند به تخلیه آب و کاهش تجمع آلودگی کمک کند.

—

۱۱. دمای محیط

دما یکی از عوامل مهم در رفتار رزین‌های اپوکسی است. با افزایش دما، خواص مکانیکی و الکتریکی پلیمر می‌تواند تغییر کند. شدت این تغییر به نوع رزین و محدوده دمایی بستگی دارد.

—

۱۲. دمای کاری با دمای آزمون یکی نیست

اینکه یک نمونه در دمای مشخص آزمایش شده باشد، به معنای مجازبودن استفاده از آن در همان دما به‌عنوان دمای کاری دائمی نیست. دمای کاری باید بر اساس مشخصات فنی و طراحی واقعی تجهیز تعیین شود.

—

۱۳. گرمای تولیدشده در تجهیز

گاهی خود محیط عامل اصلی افزایش دما نیست. عبور جریان از هادی می‌تواند گرما تولید کند و دمای رزین اطراف هادی را افزایش دهد.

—

۱۴. نقاط داغ

در یک تجهیز ممکن است برخی قسمت‌ها از بخش‌های دیگر گرم‌تر باشند. این نقاط داغ می‌توانند بر پایداری رزین و زیرلایه اثر بیشتری داشته باشند.

—

۱۵. تابش خورشید

در فضای باز، تابش خورشید علاوه بر اثر فرابنفش، می‌تواند دمای سطح را افزایش دهد. ترکیب تابش، گرما و سیکل روزانه می‌تواند شرایط متفاوتی نسبت به یک محیط سرپوشیده ایجاد کند.

—

۱۶. تابش UV

اشعه فرابنفش می‌تواند به مرور باعث تغییرات سطحی در برخی پلیمرها شود.تغییر رنگ، کاهش براقیت، زبری یا گچی‌شدن سطح از جمله تغییراتی هستند که ممکن است در مواد حساس مشاهده شوند. اما مشاهده تغییر ظاهری به‌تنهایی اثبات‌کننده کاهش استقامت دی‌الکتریک نیست و باید با آزمون مناسب بررسی شود.

—

۱۷. باران

باران می‌تواند به‌طور موقت سطح عایق را مرطوب کند. اگر سطح تمیز باشد، رفتار آن ممکن است با حالتی که سطح دارای آلودگی است تفاوت زیادی داشته باشد.

—

۱۸. باران پس از دوره خشکی

گاهی پس از یک دوره طولانی خشکی، مقدار زیادی گردوغبار و نمک روی سطح جمع می‌شود. اولین بارندگی می‌تواند این مواد را فعال کرده و شرایط جریان نشتی را تغییر دهد.

—

۱۹. محیط ساحلی

در مناطق نزدیک دریا، ذرات و رسوبات نمکی می‌توانند روی تجهیزات قرار بگیرند. ترکیب نمک و رطوبت می‌تواند رسانندگی سطح را افزایش دهد.

—

۲۰. محیط صنعتی

در مناطق صنعتی ممکن است سطح عایق در معرض آلاینده‌های گازی و ذرات مختلف قرار گیرد. نوع آلاینده باید در ارزیابی دوام محیطی در نظر گرفته شود.

—

۲۱. مناطق خشک و غبارآلود

در مناطق خشک، میزان گردوغبار می‌تواند زیاد باشد. اگر سطح عایق به‌طور منظم تمیز نشود، بار آلودگی می‌تواند به‌مرور افزایش یابد.

—

۲۲. یخ‌زدگی

در مناطق سرد، آب روی سطح می‌تواند یخ بزند. یخ از نظر مکانیکی و الکتریکی شرایط متفاوتی نسبت به آب مایع دارد.

—

۲۳. چرخه یخ‌زدگی و ذوب

تکرار یخ‌زدگی و ذوب می‌تواند به برخی ساختارها تنش وارد کند. اگر در عایق ترک یا حفره وجود داشته باشد، ورود و خروج آب می‌تواند اهمیت بیشتری پیدا کند.

—

۲۴. تغییرات شبانه‌روزی

یک تجهیز ممکن است در طول روز گرم و در شب سرد شود. این چرخه مداوم می‌تواند باعث انبساط و انقباض تکراری رزین و زیرلایه شود.

—

۲۵. سیکل‌های فصلی

تغییرات دمای تابستان و زمستان در بعضی مناطق بسیار قابل توجه است. برای ارزیابی دوام طولانی‌مدت، دامنه واقعی این تغییرات باید در نظر گرفته شود.

برای خرید محصول کلیک کنید

۲۶. اختلاف ضریب انبساط

رزین، فلز و سرامیک معمولاً ضریب انبساط یکسانی ندارند. در نتیجه تغییر دما می‌تواند تنش‌هایی در فصل مشترک ایجاد کند.

—

۲۷. رطوبت و چسبندگی

اگر رطوبت به فصل مشترک نفوذ کند، ممکن است چسبندگی کاهش یابد. جداشدگی ایجادشده نیز می‌تواند فضای خالی ایجاد کند.

—

۲۸. فضای خالی و میدان الکتریکی

فضای خالی بین رزین و زیرلایه می‌تواند توزیع میدان را تغییر دهد. در شرایط خاص، چنین نقصی ممکن است به محل تخلیه جزئی تبدیل شود.

—

۲۹. اثر ارتفاع

در ارتفاعات، فشار هوا کاهش می‌یابد. این موضوع بیشتر برای بخش‌های دارای فاصله هوایی اهمیت دارد؛ زیرا رفتار شکست در گاز به شرایط فشار و فاصله وابسته است.

—

۳۰. عایق جامد و فاصله هوایی

نباید اثر ارتفاع بر رزین جامد را با اثر ارتفاع بر فاصله هوایی یکی دانست. رزین جامد و هوای اطراف آن مکانیزم‌های متفاوتی در برابر شکست الکتریکی دارند.

—

۳۱. ارتفاع و کرونا

در برخی تجهیزات، کاهش فشار هوا می‌تواند شرایط تخلیه در گاز را تغییر دهد. بنابراین اگر اطراف عایق نواحی هوایی حساس وجود داشته باشد، ارتفاع باید در طراحی در نظر گرفته شود.

—

۳۲. فشار مکانیکی محیطی

شرایط محیطی می‌تواند به‌صورت غیرمستقیم تنش مکانیکی نیز ایجاد کند. برای مثال تغییرات دما باعث تغییر ابعاد مواد می‌شود و یخ یا آب نیز می‌تواند وارد ترک‌ها و فضاهای خالی شود.

—

۳۳. محیط و تخلیه جزئی

رطوبت، دما و تغییر شکل ساختار می‌توانند بر رفتار تخلیه جزئی اثر بگذارند. بنابراین بررسی تخلیه جزئی در شرایط واقعی می‌تواند اطلاعات بیشتری از یک آزمون ساده ولتاژ شکست ارائه دهد.

—

۳۴. محیط و مقاومت عایقی

رطوبت و آلودگی می‌توانند مقاومت عایقی سطحی را کاهش دهند. به همین دلیل شرایط محیطی هنگام اندازه‌گیری باید ثبت شود.

—

۳۵. دمای آزمون

اگر دو نمونه در دو دمای متفاوت آزمایش شوند، مقایسه مستقیم نتایج ممکن است گمراه‌کننده باشد. شرایط آزمون باید تا حد امکان استاندارد و قابل مقایسه باشد.

—

۳۶. رطوبت نسبی

رطوبت نسبی باید همراه با دمای محیط گزارش شود. یک رطوبت نسبی مشخص در دو دمای متفاوت الزاماً به معنی مقدار یکسان بخار آب موجود در هوا نیست.

—

۳۷. میعان

وقتی سطحی سردتر از نقطه شبنم باشد، احتمال تشکیل آب روی آن وجود دارد. میعان می‌تواند در زمان اجرای رزین یا در بهره‌برداری تجهیز مشکل‌ساز شود.

—

۳۸. اجرای رزین در هوای نامناسب

اجرای رزین در محیط بسیار سرد، بسیار مرطوب یا روی سطح مرطوب ممکن است فرآیند پخت و چسبندگی را تحت تأثیر قرار دهد. شرایط مجاز باید از دستورالعمل فنی محصول تعیین شود.

—

۳۹. نگهداری پس از اجرا

بعد از اعمال رزین نیز شرایط محیطی اهمیت دارد. اگر پوشش قبل از رسیدن به وضعیت مناسب پخت در معرض آب، گردوغبار یا تنش شدید قرار گیرد، کیفیت نهایی ممکن است تغییر کند.

—

۴۰. آلودگی در طول زمان

حتی اگر سطح در روز اول کاملاً تمیز باشد، در فضای باز ممکن است به‌مرور آلوده شود. بنابراین طراحی مناسب باید همراه با برنامه بازرسی و نگهداری باشد.

—

۴۱. شست‌وشوی عایق

در بعضی محیط‌ها پاک‌سازی دوره‌ای می‌تواند ضروری باشد. روش شست‌وشو باید با جنس رزین، زیرلایه و تجهیزات سازگار باشد و نباید از مواد شیمیایی نامناسب استفاده شود.

—

۴۲. بازرسی دوره‌ای

بازرسی می‌تواند شامل بررسی:

– ترک؛
– تغییر رنگ؛
– آلودگی؛
– جداشدگی؛
– حباب یا نقص سطحی؛
– و نشانه‌های تخلیه

باشد.

—

۴۳. اندازه‌گیری جریان نشتی

در تجهیزات مناسب، پایش جریان نشتی می‌تواند اطلاعاتی درباره تغییر وضعیت سطح عایق فراهم کند. افزایش جریان نشتی لزوماً به معنای شکست قریب‌الوقوع نیست، اما می‌تواند علامتی برای بررسی بیشتر باشد.

—

۴۴. آزمون پس از پیرشدگی محیطی

اگر قرار است دوام محیطی یک سیستم عایقی بررسی شود، می‌توان نمونه را تحت شرایط محیطی مشخص قرار داد و سپس خواص آن را با نمونه اولیه مقایسه کرد.

—

۴۵. مقایسه قبل و بعد

پارامترهایی مانند:

– ظاهر؛
– چسبندگی؛
– مقاومت عایقی؛
– ولتاژ تحمل؛
– تخلیه جزئی؛
– و خواص مکانیکی

در صورت نیاز می‌توانند قبل و بعد از آزمون مقایسه شوند.

—

۴۶. شرایط واقعی سایت

آزمون آزمایشگاهی زمانی ارزش بیشتری برای طراحی دارد که شرایط آن با کاربرد واقعی ارتباط داشته باشد. اگر تجهیز قرار است در فضای ساحلی کار کند، بررسی صرفاً در محیط خشک آزمایشگاه تصویر کاملی ارائه نمی‌دهد.

—

۴۷. طراحی بر اساس بدترین شرایط منطقی

در طراحی عایق باید شرایط نامطلوب قابل انتظار نیز در نظر گرفته شود. این به معنای انتخاب افراطی تمام پارامترها نیست؛ بلکه یعنی شرایط واقعی و سناریوهای مهم خرابی شناسایی و برای آنها حاشیه اطمینان مناسب در نظر گرفته شود.

—

۴۸. رزین اپوکسی پادنار 8119

برای رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119، داده‌های ارائه‌شده شامل نتایج آزمون نمونه یک میلی‌متری در شرایط خشک و مرطوب است. بر اساس اطلاعات اعلام‌شده، ولتاژ شکست نمونه در حالت خشک ۲۱ هزار ولت و در حالت مرطوب ۱۴ هزار ولت گزارش شده و ولتاژ تحمل یک‌دقیقه‌ای نیز به‌ترتیب ۳۵۰۰ و ۲۵۰۰ ولت اعلام شده است. این داده‌ها نشان می‌دهند که در همان شرایط آزمون، وضعیت رطوبتی نمونه بر نتیجه اثر داشته است؛ اما این نتایج به‌تنهایی برای تعیین عملکرد محصول در تمام شرایط اقلیمی، ارتفاع‌ها، آلودگی‌های صنعتی یا محیط‌های ساحلی کافی نیستند.

—

۴۹. ارزیابی اقلیمی محصول

اگر یک رزین برای کاربرد فضای باز در شرایط خاص پیشنهاد می‌شود، بهتر است آزمون‌های مربوط به همان محیط انجام شوند. برای مثال، در کاربردهای حساس ممکن است آزمون‌های رطوبتی، سیکل حرارتی، تابش، آلودگی مصنوعی یا ترکیب چند عامل مورد نیاز باشد.

—

۵۰. جمع‌بندی

عملکرد رزین اپوکسی عایق برق در محیط واقعی حاصل تعامل چند عامل است. دما، رطوبت، آلودگی، تابش خورشید، باران، یخ‌زدگی، ارتفاع و تنش الکتریکی می‌توانند هم‌زمان بر سیستم اثر بگذارند. در یک محیط تمیز و خشک، ممکن است سطح عایق رفتار بسیار مناسبی داشته باشد؛ اما وقتی گردوغبار و نمک روی آن جمع می‌شود و سپس سطح خیس می‌گردد، شرایط جریان نشتی و تخلیه سطحی می‌تواند تغییر کند. از سوی دیگر، تغییرات دما می‌تواند به دلیل اختلاف ضریب انبساط رزین و زیرلایه، تنش مکانیکی ایجاد کند. اگر در چنین ساختاری حفره یا ترک نیز وجود داشته باشد، امکان پیچیده‌ترشدن فرآیند پیرشدگی وجود دارد.

به همین دلیل ارزیابی عایق اپوکسی باید متناسب با محل نصب، سطح ولتاژ، هندسه تجهیز، شرایط اقلیمی، دمای کاری، رطوبت، میزان آلودگی و نوع تنش الکتریکی انجام شود. برای پادنار 8119 نیز نتایج آزمون خشک و مرطوب موجود، فقط در محدوده شرایط همان آزمون قابل استناد هستند و برای ادعای دوام مشخص در یک اقلیم یا شرایط کاری خاص، مستندات و آزمون‌های اختصاصی همان شرایط ارزش بیشتری خواهند داشت. در نهایت، عایق مناسب تنها ماده‌ای نیست که در آزمایشگاه در برابر ولتاژ مشخصی مقاومت کند؛ بلکه باید در ساختار واقعی و در شرایط محیطی مورد انتظار نیز عملکرد قابل قبول و قابل تکراری داشته باشد.

برای خرید محصول کلیک کنید