مواد عایقی مورد استفاده در عایقبندی الکتریکی کویل کوره‌القایی
همانطور که در بخش کویل‌کوره‌القایی بدان اشاره شد، مواد عایقی که برای ایزولاسیون کویل‌ها توسط این شرکت تامین و مورد استفاده قرار می‌گیرند، طیف وسیعی از ترکیبات و گریدهای کامپوزیتی را شامل می‌شود که جزو محصولات جانبی در تولید و طراحی کوره های ذوب فلزات است، در این قسمت بترتیب به‌طور دقیق‌تر و جزئی‌تر به خواص و نحوه استفاده از آن‌ها خواهیم پرداخت.
ساپورت۱(نگهدارنده)های کویل
ساپورتهای کویل که گاه با الفاظی نظیر “تراورز۲” و “خطکش” از آن‌ها یاد می‌شود، که نقش اصلی‌شان ثابت نگهداشتن فاصله بین حلقه‌ها و حفظ قطرکویل در طول زمان است، از مواد عایق کامپوزیتی ساخته میشوند. ساپورتهای کامپوزیتی بکاررفته در سیستم ثبیت‌کننده کویل ترکیبی از الیاف شیشه و رزین اپوکسی میباشد. که بسته به گرید الیاف و رزین بکاررفته در ساختارشان خواص و ویژگیهای متنوعی دارند. مقاومت الکتریکی بالا جهت تضمین ایزولاسیون بین حلقه‌ها، 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 ویژگیهای یک ساپورت ایده‌آل میباشد. جدول زیر مقایسه بین گریدهای مورد استفاده در جنس ساپورتهای بکاررفته در ساختار کویل‌های ساخت این شرکت را نشان میدهد.
حداکثر جذب رطوبت۱۲ | کلاس شعله‌وری۱۱ | دمای کاری۱۰ مکانیکی/ الکتریکی | استحکام خمشی۹ CW/LW | استحکام کششی۸ CW/LW | استحکام الکتریکی۷ ناگهانی تدریجی | ولتاژ شکست۶ A/D-48.5 | رزین (پرکننده)۵ | زمینه۴ | گرید NEMA3 | نوع کامپوزیت |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| % | UL94 | C° | Mpas | Mpas | KV/mm | KV | ||||
0.25 |
H-B |
|
345/415 |
245/275 |
27.5/17.7 |
45/40 | اپوکسی نرمال |
الیاف شیشه بافته شده۱۳ |
|
فایبرگلاس |
180/170 | اپوکسی دما بالا |
| ||||||||
V-1 | 140/130 | اپوکسی ضد حریق | FR-4 | |||||||
180/170 | اپوکسی دما بالا و ضد حریق |
FR-5 | ||||||||
0.60 |
V-0 |
140/120 |
125/125 |
55/55 |
11.8 |
40/15 |
پلی استر | الیاف شیشه تصادفی۱۴ |
GPO-3 | |
2.20 | H-B | 125/115 | 96.5/115 | 62/48.5 | 19.6/11.8 |
| فنولیک | الیاف کتانی |
| فیبر استخوانی |
سوراخ کاری ساپورتهای‌کویلهای ساخت این شرکت با استخراج فواصل سوراخ ها به صورت دقیق و با بهره‌گیری از نقشه‌های کامپیوتری تهیه شده در مرحله طراحی، توسط دستگاه CNC انجام می‌گیرد.
تمامی انواع ساپورتهای مورد بحث درگریدهای مختلف از طرف شرکت آراز ترانس هم بصورت خام و هم بصورت برش‌خورده و سوراخ‌شده قابل تامین می‌باشند.
وارنیش ویژه‌پایه اپوکسی۱۵
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 می‌گیرد، از ویژگیهای برجسته این عایق هواخشک بودن آن میباشد که در دمای محیط و یا فضای باز حداکثر ظرف نیم‌ساعت خشک شده و آماده بهره‌برداری می‌گردد.این عایق بسبب تک مواده بودن برخلاف عایق‌های مایعی مشابه که بصورت دو مواده شامل بیس و هاردنر می‌باشند بسهولت مورد استفاده قرار می‌گیرد و تنها نکته قابل توجه در خصوص استفاده و پاشش آن، مخلوط کردن آن با حلال۱۶ مناسب به میزان حداکثر۳% میباشد.
جدول زیر خواص مختلف وارنیش ویژه پایه اپوکسی مورد استفاده این شرکت را نشان میدهد:
| مقدار | واحد | استاندارد اندازه‌گیری | کمیت | |
|---|---|---|---|---|
|
|
| چگالی (تحت دمای 23 درجه سانتیگراد) Density ( at 23°C) | |
≤ 5 |
mg |
IEC 62 | در دمای 23 درجه سانتیگراد at 23°C | میزان جذب رطوبت Water absorption content |
≤ 10 | در دمای 100 درجه سانتیگراد (بمدت نیم ساعت) at 23°C , 30 min | |||
|
KV/mm |
IEC 60464-2 | پس از غوطه‌وری در آب after water immersion |
استحکام الکتریکی Electrical Strength |
≥ 100 | در دماهای بالای 155 درجه‌سانتیگراد at temperature above 23°C | |||
15-20 min |
min & h |
– – – | قابل لمس touch-dry |
مدت زمان خشک‌شدن در دمای 23 درجه سانتیگراد Drying time at 23°C |
2 h | حالت زبر non Slip mood | |||
| خشک کامل fully dried | |||
3-5 min |
min & h |
– – – | قابل لمس touch-dry |
مدت زمان خشک‌شدن در دمای 80 درجه‌سانتیگراد Drying time at 80°C |
15 min | حالت زبر non Slip mood | |||
| خشک کامل fully dried | |||
عایق پودری الکترواستاتیک
همانطور که پیشتر در بخش مربوط به کویل نیز توضیح داده شد، عایق پودری الکترواستاتیک مورد استفاده این شرکت، عایق ابداعی شرکت اینداکتوترم با نام تجاریInductoflex2M میباشد. مهمترین ویژگی این عایق مخصوص پایه اپوکسی، قابلیت عدم ترک‌خوردگی و کنده شدن از سطح کویل به هنگام مواجهه با انبساط‌ها و انقباض‌های شدید حلقههای 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 میباشد. استفاده از این عایق بصورت تنها و بدون استفاده از سایر مواد کمکی برای عایقبندی کویل کفایت نموده و در صورت بهره‌برداری از کویل در شرایط استاندارد نیازی به استفاده از سایر مواد عایق ازقبیل عایق‌های مایع و نوارهای عایقی در کنار Inducto-Flex2M نمی‌باشد. تنها مشکلی که بر سر راه برخی از استفاده‌کنندگان از این محصول میباشد، عدم داشتن امکانات لازم جهت انجام پروسه عایق‌کاری است. دستگاه رنگ‌پاش الکترواستاتیک و نیز کوره پخت رنگ پودری در ابعاد کویل ملزومات اصلی جهت استفاده از این عایق پودری میباشد.
جدول زیر خواص مختلف عایق الکترواستاتیک Inductoflex2M نشان میدهد:
| مقدار | واحد | استاندارد اندازه‌گیری | کمیت |
|---|---|---|---|
آبی تیره | – – – | – – – | رنگ Color |
0.25-0.30 | mm | – – – | ضخامت لایه Layer thickness |
1.25-1.30 |
gr/cm3 |
ISO 8130-2 | چگالی (تحت دمای 23 درجه سانتیگراد) Density ( at 23°C) |
≥ 30 |
KV/mm |
IEC 60243-1 | استحکام الکتریکی Electrical Strength |
200-220 |
°C |
– – – | دمای مورد نیاز پیش‌گرم Preheating temperature object |
200 °C 3-8 min |
°C , min |
– – – | دما و زمان مورد نیاز برای پخت Post curing time & temperature |
عایق‌های نواری مورد استفاده جهت ایزولاسیون کویل
شرکت آرازترانس طیف وسیعی از عایق‌های نواری را جهت نوارپیچی و ایزولاسیون کویل‌ها بسته به درخواست مشتری و شرایط بهره‌برداری مورد استفاده قرار میدهد. در زیر شرح مختصری از انواع نوارهای مورد استفاده آمده است:
نوار فایبرگلاس۱۷– این نوار که در اصطلاح عامیانه بین مصرف‌کنندگان به “نوار ابریشمی” شهرت دارد، یکی از متداولترین نوارهای عایقی برای ایزولاسیون کویل‌ها میباشد. نوار فایبرگلاس شامل تاروپودهای ریز الیاف شیشه بدون رزین میباشد که بدلیل عدم استفاده از رزین در ساختار آن‌ها، تحمل دمایی این نوار بالا (در حدود ۴۰۰-۵۰۰ درجه‌سانتیگراد) میباشد.
اورلپ۱۸ (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار ۵۰% (دولایه) میباشد.
نوار سیلیکون‌رابر۱۹ – نوار سیلیکون‌رابر که از خانواده نوارهای لاستیکی میباشد، از بین تمامی نوارهای مورد استفاده برای ایزولاسیون کویل‌ها، کمترین میزان قابلیت جذب رطوبت را دارا میباشد. درکنار این مزیت عمده برای این نوار عایقی، استحکام الکتریکی پایین و تحمل دمایی نسبتا پایین ، از ویژگیهای منفی این نوار میباشد.
اورلپ (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار ۵۰% (دولایه) میباشد.
نوار نومکس۲۰ – “نومکس” که از جمله الیاف متاآرامیدی میباشد، کاربردهای وسیعی در صنایع حساس دارد. برخلاف سایر محل‌های استفاده از نومکس در صنعت برق که بصورت ترکیبی با مواد دیگر عایقی استفاده می‌شود، در ایزولاسیون کویل‌ها بسبب نیاز مبرم به انعطاف‌پذیری جهت نوارپیچی بصورت خام مورد استفاده قرار می‌گیرد، در کنار بالا بودن هزینه تامین آن بعنوان ویژگی منفی، استحکام الکتریکی مناسب، عدم قابلیت زیاد جذب رطوبت از ویژگیهای بارز این نوار عایقی میباشد.
اورلپ (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار ۵۰% (دولایه) میباشد.
نوار میکا۲۱ – نوار میکا که ماده اصلی آن میکای نوع ماسکوویت ویا فلوگوپیت میباشد، معمولا بتنهایی و بصورت خام نبوده و عموما با لایه‌های نازکی از الیاف‌شیشه و تفلون ترکیب می‌گردد.علی‌رغم اینکه این نوار در بین تمامی نوارهای مورد استفاده برای ایزولاسیون کویل‌ها، بیشترین دمای قایل تحمل را دارد، نقاط ضعف آن شامل، استحکام الکتریکی پایین و قابلیت جذب رطوبت‌بالا و پوسیدگی در طول زمان میباشد.
اورلپ (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار ۵۰% (دولایه) میباشد.
نوار کاپتون۲۲ – نوار کاپتون، به نسبت سایر نوارهای عایق از قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به سایر نوارهای عایق دارا میباشد. استحکام الکتریکی بسیار بالا، قابلیت جذب رطوبت در حد صفر و دمای قابل تحمل به‌نسبت بالا جز خواص مطلوب این عایق میباشد. و در عوض داشتن بالاترین هزینه عایق‌پیچی در مقایسه با استفاده از سایر نوارهای عایق بزرگترین نقطه ضعف این عایق‌الکتریکی است. نوار کاپتون که متشکل از فیلم پلی‌آمید میباشد در ضخامتهای بسیار نازک در حدود ۲۵ و ۵۰ میکرون برای عایق‌پیچی استفاده می‌شود.
اورلپ (همپوشانی) پیشنهادی برای این نوع نوار در ضخامت 50 میکرون ۵۰% (دولایه) و در ضخامت ۲۵ میکرون برابر با ۷۵% (چهارلایه) میباشد.
نمودار زیر مقایسه نسبی میان انواع عایق‌های نواری موردبحث را در خصوص دو پارامتر اساسی “استحکام الکتریکی در دمای کاری” و نیز “حداکثر دمای قابل تحمل” نمایش میدهد:
اسپیسر (سگمنت)۲۳
استفاده از مواد عایقی برای ایزولاسیون در تمامی بخش‌های برق‌دار کوره القایی امری حائز اهمیت و اجتناب‌ناپذیر است. کوچک‌ترین ضعف عایقی در بخش‌های برق‌دار می‌تواند منجر به بروز خطا و در نتیجه وقفه در فرآیند ذوب‌گیری از کوره شود. از موارد بسیار مهم و ضروری استفاده از ایزولاتورها، به‌کارگیری اسپیسر یا همان سگمنت بین حلقههای کویل است. حضور این اسپیسرها علاوه بر تقویت قدرت عایقی فضای بین حلقههای کویل، سبب استحکام بیشتر جرم دیواره کویل می‌گردد. اسپیسرها به لحاظ جنس در دو نوع میکا و فایبرگلاس و از لحاظ شکل در دو نوع هلالی و مکعبی طبقه‌بندی میشوند که اسپیسرهای هلالی به‌صورت پیوسته و اسپیسرهای مکعبی به‌صورت مقطعی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
اسپیسرهای میکا قابلیت تحمل حرارتی بیشتری نسبت به انواع فایبرگلاس را دارند و متقابلاً هزینه تأمین و فرآوری آن‌ها بیشتر است.
اسپیسرهای هلالی در مقایسه با انواع مکعبی استحکام بیشتری به لحاظ مکانیکی و الکتریکی دارند.
اسپیسرهای هلالی پیوسته از ماشین‌کاری و روی‌هم‌قراردادن آن‌ها به‌صورت لانه‌زنبوری با یک اورلپ مشخص (همپوشانی۵۰-۰ درصد) تشکیل میشوند. هرچه میزان اورلپ در آن‌ها بیشتر باشد از استحکام و قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار خواهند بود و در عوض خروج رطوبت از جرم نسوز داخل کویل به هنگام زینتر کردن کوره، دشوارتر خواهد شد.
۱ – Support ۹ – Flexural Strength ۱۷ – Fiberglass Tape
۲ – Travers ۱۰ – Operation Temperature ۱۸ – Overlap
۳ – National Electrical Manufacturers Association ۱۱ – Flammability Class ۱۹ – Silicon Rubber Tape
۴ – Reinforcement ۱۲ – Maximum Water Absorption Content ۲۰ – Nomex Tape
۵ – Resin (Matrix) ۱۳ – Woven Glass Fibers ۲۱ – Mica Tape
۶ – Breakdown Voltage ۱۴ – Glass Mat ۲۲ – Kapton Tape
۷ – Electrical Strength ۱۵ – Special Epoxy Based Varnish ۲۳ – Spacer (Segment)
۸ – Tensile Strength ۱۶ – Solvent