مواد عایقی ایزولاسیون کویل

مواد عایقی ایزولاسیون کویل و   مورد استفاده در عایق بندی الکتریکی کویل کوره‌ القایی

همانطور که در بخش کویل‌ کوره‌ القایی بدان اشاره شد، مواد عایقی که برای ایزولاسیون کویل‌ ها توسط این شرکت تامین و مورد استفاده قرار می‌ گیرند، طیف وسیعی از ترکیبات و گریدهای کامپوزیتی را شامل می‌ شود. در این قسمت به ترتیب و به‌ طور دقیق‌ تر و جزئی‌ تر به خواص و نحوه استفاده از آن‌ ها خواهیم پرداخت.

ساپورت1 (نگهدارنده) های کویل

ساپورت های کویل که گاه با الفاظی نظیر “تراورز2” و “خطکش” از آن‌ ها یاد می‌ شود، که نقش اصلی‌ شان ثابت نگهداشتن فاصله بین حلقه‌ ها و حفظ قطر کویل در طول زمان است، از مواد عایق کامپوزیتی ساخته میشوند. ساپورت های کامپوزیتی بکار رفته در سیستم ثبیت‌ کننده کویل ترکیبی از الیاف شیشه و رزین اپوکسی می‌ باشد. که بسته به گرید الیاف و رزین بکار رفته در ساختارشان خواص و ویژگی های متنوعی دارند. مقاومت الکتریکی بالا جهت تضمین ایزولاسیون بین حلقه‎ ها، استحکام کششی و خمشی بالا به منظور تحمل نیروها و ضربات ناشی از میدان الکترومغناطیسی، جذب رطوبت بسیار پایین جهت ثبات خواص مکانیکی و الکتریکی در طول زمان و تحمل دمایی در محدوده مناسب از ویژگی های یک ساپورت ایده‌ آل می‌ باشد. جدول زیر مقایسه بین گریدهای مورد استفاده در جنس ساپورت‌ های بکار رفته در ساختار کویل‌ های ساخت شرکت آراز ترانس را نشان میدهد. 

نوع کامپوزیت

گرید

NEMA3

زمینه4

رزین

(پرکننده)5

ولتاژ شکست6

A/D-48.50

 

استحکام الکتریکی7 ناگهانی/تدریجی

استحکام کششی8

CW/LW

استحکام خمشی9

CW/LW

دمای کاری10 مکانیکی/

الکتریکی

کلاس شعله‌وری11

حداکثر جذب رطوبت12

KV

KV/mm

Mpas

Mpas

°C

UL94

%

فایبرگلاس

G-10

الیاف شیشه بافته شده13

اپوکسی نرمال

45/40

27.5/17.7

245/275

345/415

140/130

H-B

0.25

G-11

اپوکسی دما بالا

180/170

FR-4

اپوکسی ضد حریق

140/130

V-1

FR-5

اپوکسی دما بالا و ضد حریق

180/170

GPO-3

الیاف شیشه تصادفی14

پلی استر

40/15

11.8

55/55

125/125

140/120

V-0

0.60

فیبر استخوانی

CE/LE

الیاف کتانی

فنولیک

23/2.5

19.6/11.8

62/48.5

96.5/115

125/115

H-B

2.20

سوراخ کاری ساپورت های‌ کویل های ساخت شرکت آراز ترانس با استخراج فواصل سوراخ ها به صورت دقیق و با بهره‌ گیری از نقشه‌ های کامپیوتری تهیه شده در مرحله طراحی، توسط دستگاه CNC انجام می‌ گیرد.

تمامی انواع ساپورت های مورد بحث درگریدهای مختلف از طرف شرکت آراز ترانس هم بصورت خام و هم بصورت برش‌ خورده و سوراخ‌ شده قابل تامین می‌ باشند.

وارنیش ویژه‌ پایه اپوکسی15

این عایق مایع که پایه اپوکسی دارد ساخت شرکت Elantas ایتالیا بوده و بدلیل سهولت استفاده و پاشش آن در کنار خواص بسیار مطلوب از محبوبیت بسیار بالایی در میان استفاده کنندگان برخوردار است. این عایق بصورت مایع و تک مواده بوده و توسط دستگاه پیستوله و فشارباد براحتی تحت پاشش قرار می‌ گیرد، از ویژگی‌ های برجسته این عایق هوا خشک بودن آن می‌ باشد که در دمای محیط و یا فضای باز حداکثر ظرف نیم‌ ساعت خشک شده و آماده بهره‌ برداری می‌ گردد. این عایق بسبب تک مواده بودن برخلاف عایق‌ های مایعی مشابه که بصورت دو مواده شامل بیس و هاردنر می‌ باشند به سهولت مورد استفاده قرار می‌ گیرد و تنها نکته قابل توجه در خصوص استفاده و پاشش آن، مخلوط کردن آن با حلال16 مناسب به میزان حداکثر 3% می‌ باشد.

جدول زیر خواص مختلف وارنیش ویژه پایه اپوکسی مورد استفاده این شرکت را نشان می‌ دهد:

کمیت

استاندارد اندازه‌گیری

واحد

مقدار

چگالی (تحت دمای 23 درجه سانتیگراد)

Density ( at 23°C)

DIN 51757

gr/lit

960-1000

میزان جذب رطوبت

Water absorption content

در دمای 23 درجه سانتیگراد

at 23°C

IEC 62

mg

≤ 5

در دمای 100 درجه سانتیگراد (بمدت نیم ساعت)

at 23°C  , 30 min

≤ 10

استحکام الکتریکی

Electrical Strength

پس از غوطه‌وری در آب

after water immersion

IEC 60464-2

KV/mm

≥ 140

در دماهای بالای 155 درجه‌سانتیگراد

at temperature above 23°C  

≥ 100

مدت زمان خشک‌شدن در دمای 23 درجه‌سانتیگراد

Drying time at 23°C

قابل لمس

touch-dry

—-

min & h

15-20 min

حالت زبر

non Slip mood

2 h

خشک کامل

fully dried

24 h

مدت زمان خشک‌شدن در دمای 80 درجه‌سانتیگراد

Drying time at 80°C

قابل لمس

touch-dry

—-

min & h

3-5 min

حالت زبر

non Slip mood

15 min

خشک کامل

fully dried

2 h

Coil-Insulation-3-min

عایق پودری الکترواستاتیک

همانطور که پیشتر در بخش مربوط به کویل نیز توضیح داده شد، عایق پودری الکترواستاتیک مورد استفاده این شرکت آراز ترانس، عایق ابداعی شرکت اینداکتوترم با نام تجاریInductoflex2M می‌ باشد. مهمترین ویژگی این عایق مخصوص پایه اپوکسی، قابلیت عدم ترک‌ خوردگی و کنده شدن از سطح کویل به هنگام مواجهه با انبساط‌ ها و انقباض‌ های شدید حلقه‌‌ های کویل حین کار است. تحمل بالای حرارت، قدرت عایقی بالا و خاصیت چسبندگی یکنواخت به سطح کویل حین پاشش با دستگاه ویژه از دیگر خصوصیات این عایق خاص می‌ باشد. استفاده از این عایق به صورت تنها و بدون استفاده از سایر مواد کمکی برای عایق‌ بندی کویل کفایت نموده و در صورت بهره‌ برداری از کویل در شرایط استاندارد نیازی به استفاده از سایر مواد عایق ازقبیل عایق‌ های مایع و نوارهای عایقی در کنار Inducto-Flex2M نمی‌ باشد. تنها مشکلی که بر سر راه برخی از استفاده‌ کنندگان از این محصول می‌ باشد، عدم داشتن امکانات لازم جهت انجام پروسه عایق‌ کاری است. دستگاه رنگ‌ پاش الکترواستاتیک و نیز کوره پخت رنگ پودری در ابعاد کویل ملزومات اصلی جهت استفاده از این عایق پودری می‌ باشد.

جدول زیر خواص مختلف عایق الکترواستاتیک Inductoflex2M را نشان می‌ دهد:

کمیتاستاندارد اندازه‌گیریواحدمقدار

رنگ

Color

—–—–آبی تیره

ضخامت لایه

Layer thickness

—–mm0.25-0.30

چگالی (تحت دمای 23 درجه سانتیگراد)

Density ( at 23°C)

ISO 8130-2gr/cm31.25-1.30

استحکام الکتریکی

Electrical Strength

IEC 60243-1KV/mm≥ 30

دمای مورد نیاز پیش‌گرم

Preheating temperature object

—–°C200-220

دما و زمان مورد نیاز برای پخت

Post curing time & temperature

—–°C , min

200 °C

3-8 min

عایق‌ های نواری مورد استفاده جهت ایزولاسیون کویل

شرکت آرازترانس طیف وسیعی از عایق‌ های نواری را جهت نوارپیچی و ایزولاسیون کویل‌ ها بسته به درخواست مشتری و شرایط بهره‌ برداری مورد استفاده قرار می‌ دهد. در زیر شرح مختصری از انواع نوارهای مورد استفاده آمده است:

Coil-Insulation-4-min
  • نوار فایبرگلاس17 این نوار که در اصطلاح عامیانه بین مصرف‌ کنندگان به “نوار ابریشمی” شهرت دارد، یکی از متداول ترین نوارهای عایقی برای ایزولاسیون کویل‌ ها می‌ باشد. نوار فایبرگلاس شامل تاروپودهای ریز الیاف شیشه بدون رزین می‌ باشد که بدلیل عدم استفاده از رزین در ساختار آن‌ ها، تحمل دمایی این نوار بالا (در حدود 400-500 درجه‌ سانتیگراد) می‌ باشد.

             اورلپ18 (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار 50% (دولایه) می‌ باشد.

  • نوار سیلیکون‌ رابر19 نوار سیلیکون‌ رابر که از خانواده نوارهای لاستیکی می‌ باشد، از بین تمامی نوارهای مورد استفاده برای ایزولاسیون کویل‌ ها، کمترین میزان قابلیت جذب رطوبت را دارا می‌ باشد. در کنار این مزیت عمده برای این نوار عایقی، استحکام الکتریکی پایین و تحمل دمایی نسبتا پایین ، از ویژگی‌ های منفی این نوار می‌ باشد.

             اورلپ (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار 50% (دولایه) می‌ باشد.

Coil-Insulation-5-min
Coil-Insulation-6-min
  • نوار نومکس20 “نومکس” که از جمله الیاف متا آرامیدی می‌ باشد، کاربردهای وسیعی در صنایع حساس دارد. برخلاف سایر محل‌ های استفاده‌ از نومکس در صنعت برق که بصورت ترکیبی با مواد دیگر عایقی استفاده می‌ شود، در ایزولاسیون کویل‌ ها بسبب نیاز مبرم به انعطاف‌ پذیری جهت نوارپیچی بصورت خام مورد استفاده قرار می‌ گیرد، در کنار بالا بودن هزینه تامین آن بعنوان ویژگی منفی، استحکام الکتریکی مناسب، عدم قابلیت زیاد جذب رطوبت از ویژگی‌ های بارز این نوار عایقی می‌ باشد.

             اورلپ (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار 50% (دولایه) می‌ باشد.

  • نوار میکا21 نوار میکا که ماده اصلی آن میکای نوع ماسکوویت و یا فلوگوپیت می‌ باشد، معمولا به تنهایی و بصورت خام نبوده و عموما با لایه‌ های نازکی از الیاف‌ شیشه و تفلون ترکیب می‌ گردد. علی‌ رغم اینکه این نوار در بین تمامی نوارهای مورد استفاده برای ایزولاسیون کویل‌ ها، بیشترین دمای قایل تحمل را دارد، نقاط ضعف آن شامل، استحکام الکتریکی پایین و قابلیت جذب رطوبت‌ بالا و پوسیدگی در طول زمان می‌‌ باشد.

             اورلپ (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار 50% (دولایه) می‌ باشد.

Coil-Insulation-7-min
Coil-Insulation-8-min
  • نوار کاپتون22 نوار کاپتون، به نسبت سایر نوارهای عایق از قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به سایر نوارهای عایق دارا می‌ باشد. استحکام الکتریکی بسیار بالا، قابلیت جذب رطوبت در حد صفر و دمای قابل تحمل به‌ نسبت بالا جز خواص مطلوب این عایق می‌ باشد. و در عوض داشتن بالاترین هزینه عایق‌ پیچی در مقایسه با استفاده از سایر نوارهای عایق بزرگترین نقطه ضعف این عایق‌ الکتریکی است. نوار کاپتون که متشکل از فیلم پلی‌ آمید می‌ باشد در ضخامت های بسیار نازک در حدود 25 و 50 میکرون برای عایق‌ پیچی استفاده می‌ شود.

           اورلپ (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار در ضخامت 50 میکرون 50% (دولایه) و در ضخامت 25 میکرون برابر با 75% (چهارلایه)            می‌ باشد.

نمودار زیر مقایسه نسبی میان انواع عایق‌ های نواری مورد بحث را در خصوص دو پارامتر اساسی “استحکام الکتریکی در دمای کاری” و نیز “حداکثر دمای قابل تحمل” نمایش می‌ دهد:

Coil-Insulation-9-min

اسپیسر (سگمنت)23

استفاده از مواد عايقي براي ايزولاسيون در تمامي بخش‌ هاي برق‌ دار کوره القايي امري حائز اهميت و اجتناب‌ ناپذير است. کوچک‌ ترين ضعف عايقي در بخش‌ هاي برق‌ دار مي‌ تواند منجر به بروز خطا و در نتيجه وقفه در فرآيند ذوب‌ گيري از کوره شود. از موارد بسيار مهم و ضروري استفاده از ايزولاتورها، به‌ کارگيري اسپيسر یا همان سگمنت بين حلقه‌ هاي کويل است. حضور اين اسپيسرها علاوه بر تقويت قدرت عايقي فضاي بين حلقه‌ هاي کويل، سبب استحکام بيشتر جرم ديواره کويل مي‌ گردد. اسپيسرها به لحاظ جنس در دو نوع ميکا و فايبرگلاس و از لحاظ شکل در دو نوع هلالي و مکعبي طبقه‌ بندي مي‌ شوند که اسپيسرهاي هلالي به‌ صورت پيوسته و اسپيسرهاي مکعبي به‌صورت مقطعي مورد استفاده قرار مي‌ گيرند.

  • اسپيسرهاي ميکا قابليت تحمل حرارتي بيشتري نسبت به انواع فايبرگلاس را دارند و متقابلاً هزينه تأمين و فرآوري آن‌ ها بيشتر است.
  • اسپيسرهاي هلالي در مقايسه با انواع مکعبي استحکام بيشتري به لحاظ مکانيکي و الکتريکي دارند.
  • اسپيسرهاي هلالي پيوسته از ماشين‌ کاري و روي‌ هم‌ قرار دادن آن‌ ها به‌ صورت لانه‌ زنبوري با يک اورلپ مشخص (هم‌ پوشاني50-0 درصد) تشکيل مي‌ شوند. هرچه ميزان اورلپ در آن‌ ها بيشتر باشد از استحکام و قابليت اطمينان بيشتري برخوردار خواهند بود و در عوض خروج رطوبت از جرم نسوز داخل کويل به هنگام زينتر کردن کوره، دشوارتر خواهد شد.

1- Support

2- Travers

3- National Electrical Manufacturers Association

4- Reinforcement 

5- Resin (Matrix)

6- Breakdown Voltage

7- Electrical Strength

8- Tensile  Strength

9- Flexural  Strength

10- Operation Temperature 

11- Flammability Class

12- Maximum Water Absorption Content

13- Woven Glass Fibers

14- Glass Mat

15- Special Epoxy Based Varnish

16- Solvent

17- Fiberglass Tape

18- Overlap

19- Silicon Rubber Tape

20- Nomex Tape

21- Mica Tape

22- Kapton Tape

23- Spacer (Segment)