مقدمه‌ای بر مسائل عایق‌های الکتریکی
وظیفه عایق‌ها، ایزولاسیون (جداسازی الکتریکی) ولتاژهای فشار قوی نسبت به یکدیگر و همچنین نسبت به زمین می‌باشد تا هم ولتاژ و جریان فشارقوی در مسیر مربوط به خود قرارگیرند و هم از بروز خسارت و ضرر و زیان به افراد و تجهیزات جلوگیری شود.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: در شرایطی که از ولتاژ فشار قوی استفاده می‌شود طراحی دقیق سیستم عایقی از اهمیت زیادی برخوردار است. به همین منظور از عایق‌های مختلفی از قبیل: گاز‌ها، جامدات و مایعات و ایجاد خلاء و یا ترکیبی از آن‌ها استفاده می‌شود. برای صرفه جویی واطمینان ازانجام موفق کار، باید دانش مربوط به عوامل ضد عایق و نیز عواملی که باعث کاهش ولتاژ شکست و از بین رفتن عایق می‌شوند، در طراحی مورد توجه قرارداد. وظیفه عایق‌ها، ایزولاسیون (جداسازی الکتریکی) ولتاژهای فشار قوی نسبت به یکدیگر و همچنین نسبت به زمین می‌باشد تا هم ولتاژ و جریان فشارقوی در مسیر مربوط به خود قرارگیرند و هم از بروز خسارت و ضرر و زیان به افراد و تجهیزات جلوگیری شود.
عایق ایده آل (طبق تعریف)، یک نارسانای جریان الکتریسیته است که هیچ جریان الکتریکی را از خود عبور نمی‌دهد ولی عملاً هیچ ماده‌ای را در طبیعت نمی‌توان یافت که ویژگیهای یک عایق ایده آل را داشته باشد. اما برای استفاده‌های کاربردی، یک عایق، ماده‌ای است که عبور جریان از خود را درحد بسیار کم و مطلوب محدود نماید به حدی که بتوان از آن صرف نظر کرد. به عبارت دیگر، در ولتاژهای عادی، مقاومت الکتریکی عایق خیلی زیاد است. اگر در ولتاژهای بسیار بالا از عایق، جریان قابل ملاحظه‌ای عبور کند در حقیقت، عایق دیگر خاصیت عایقی خود را از دست داده است و دچار شکست الکتریکی می‌شود؛ به عبارت دیگر، عایق تبدیل به هادی می‌شود.
قبل از بروز شکست در عایق‌ها، عایق شبیه به خازن است که دو الکترود آن در دو طرف، صفحات خازن هستند و با اعمال ولتاژ به این خازن، شارژ می‌شود. پس از شکست الکتریکی عایق، این خازن در واقع دشارژ و تخلیه می‌گردد. به همین دلیل پدیده شکست الکتریکی عایق‌ها را، تخلیه الکتریکی نیز می‌گویند.
استقامت الکتریکی عایق‌ها را برحسب بالاترین شدت میدان الکتریکی قابل تحمل، قبل از تخلیه الکتریکی می‌سنجند و معمولاً آن رابر حسب KV/cm یا KV/mm بیان می‌شود. بررسی عملکرد عایق‌ها نیاز به بررسی‌های علمی (با استفاده از نظریه‌های فیزیکی و روابط ریاضی) و همچنین بررسی‌های تجربی (از طریق آزمایش‌ها و اندازه گیری‌های لازم)، روی عایق‌ها دارد و پیشرفت‌های حاصل در زمینه مکانیزم تخلیه الکتریکی عایق‌ها همواره با این دو مورد همگام بوده است.
ویژگیهای الکتریکی و خواص فیزیکی و شیمیایی مواد عایقی:
کاربرد عایق‌ها در ساخت ژنراتور‌ها، موتور‌ها، ترانسفورماتور‌ها، برقگیر‌ها، خازن‌ها، کابل‌ها، کلیدهای فشار قوی، و سایر تجهیزات فشار قوی بسیار گسترده است. با توجه به نوع کاربرد و شرایط محیطی که عایق در آن قرارمی گیرد، علاوه بر خاصیت الکتریکی، سایر خواص فیزیکی و شیمیایی آن نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. ویژگیهای یک ماده عایقی را برای استفاده‌های بخصوص می‌توان به صورت زیر اولویت بندی نمود:
۱. رفتار مکانیکی
۲. رفتار گرمایی
۳. پارامترهای شیمیایی
۴. خصوصیت‌های الکتریکی
۵. عوامل اقتصادی
۱ - رفتار مکانیکی ماده عایقی
استحکام ماده عایقی، نیاز اصلی و اساسی می‌باشد. ضریب کشسانی برای یک ساختمان سخت، باید بالا و برای یک سیستم عایقی باید پایین باشد. به عنوان مثال، جنس صفحه آستر شیار ماشین‌های الکتریکی باید به اندازه کافی سفت باشد تا بتواند در مقابل صفحه داخلی شکاف منبسط شده، بدون شکستن تا بخورد و نیز باید لبه شکاف در مقابل ورقه ورقه شدن، ارتعاش، تأثیر شیمیایی روغن جلای به کار رفته، اثر افزایش دما، جذب رطوبت و ... مقاومت کند برآمدگی سیم پیچ باید در قبال فرسودگی، مقاومت زیادی کند و یا ضریب اصطکاک کمی داشته باشد. جلای عایقی باید کاملاً به سیم‌ها چسبیده باشد و الاستیته لازم برای انبساط را داشته باشد تا بر اثر تغییر دما، مس‌ها بتواند به هم برسند. بنابراین، ملزومات مکانیکی بسته به نوع کاربرد برای یک عایق، متفاوت اند.
۲ -رفتارهای گرمایی مادهءعایقی
در به کارگیری بسیاری ازعایق‌ها به نوعی ازموادعایقی نیازاست که در دوره کوتاه اضافه با و در دماهای بسیار بالا منبسط نگردند. معمولاًٌ ویژگیهای فیزیکی مواد با افزایش دما، تغییر می‌کنند. نیروی کششی در عایق‌ها نباید به نقطه‌ای برسد که باعث تغییر شکل و فرسودگی بیش از اندازه آن شود. همچنین یک ماده عایقی از نوع ترمو پلاستیک نباید دمای عملکرد آن (حتی برای یک زمان کوتاه) به دمای نقطه ذوب برسد. وقتی مواد عایقی برای مدت طولانی تری در معرض حرارت قرارمی گیرند، ترکیب شیمیایی آن‌ها تغییر می‌کند. این تغییر شیمیایی باعث تغییر ویژگیهای فیزیکی از حالت مجاز به حالت غیر مجاز می‌شود و درنتیجه کهنگی و فرسودگی ماده را به همراه خواهد داشت. بنابراین، می‌توان گفت که مدت زمان عملکرد عایق با دمای مطلق آن عایق، نسبت عکس دارد که نمودار آن برای اغلب عایق‌های یک نمودار تقریباً خطی خواهد بود.
۳ - رفتار شیمیایی
رفتار شیمیایی به تأثیر محیط روی ماده عایقی بستگی دارد. معمولاً این محیط همان هوای حامل رطوبت است. اکسیژن موجود در هوا قادر است عایق را به گونه‌ای اکسید کند که به شکل زیان آوری، ویژگیهای فیزیکی آن از بین رود. همچنین می‌تواند باعث تخریب بعضی عایق‌ها شود. به علاوه اثرات تخریبی روی سطح عایق باعث می‌شود که مقاومت عایقی پایین بیاید.
۴ - خصوصیات الکتریکی
ازمهمترین خصوصیت‌های هر عایقی، استقامت الکتریکی آن است. استقامت الکتریکی عایق‌ها برحسب حداکثر شدت میدان الکتریکی قابل تحمل آن‌ها سنجیده می‌شود و معمولاً برحسب KV/cm بیان می‌گردد. ولتاژ شکست یک قطعه عایق، به ضخامت آن بستگی دارد؛ لیکن میدان شکست عایق تقریباً مستقل از ضخامت آن است و به جنس عایق بستگی دارد.
۵ -عوامل اقتصادی
یکی از عوامل مؤثر در طراحی عایق‌ها، طرح یک سیستم عایقی است، به گونه‌ای که بهترین عملکرد را به ازای قیمت مناسب داشته باشد. البته این موضوع به معنای تلاش برای کم کردن قیمت‌ها در واحد وزن، برای سیستم‌های عایق کاری و تجهیزات آن نمی‌باشد. اگر با صرف هزینه بیشتری برای یک یا چند قطعه در سیستم، بتوان ابعاد سیستم را کاهش داد، در نتیجه عاقلانه‌تر است که از عایق‌های گران‌تر، بیشتر استفاده شود. جملگی این مسائل باید پیرامون قیمت واحد وزن، تولید، مصرف و تغییر طراحی برای انطباق در دماهای بالاتر مورد بررسی قرار گیرد.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.