Įvadas į elektros izoliaciją
Elektros izoliacija yra labai svarbi visų elektros sistemų saugai ir funkcionalumui užtikrinti. Ji apsaugo nuo srovės tekėjimo tarp laidininkų, apsaugo nuo trumpųjų jungimų ir užtikrina, kad elektra tekėtų tik numatytais keliais. Šiame vadove daugiausia dėmesio skiriama keturioms svarbiausioms izoliacijos galimybėms, plačiai naudojamoms įvairiose pramonės šakose: atraminiams izoliatoriams, epoksidinei miltelinei dangai, termo susitraukiančioms žarnelėms ir izoliacinėms plėvelėms. Kiekviena iš jų turi unikalių privalumų konkrečioms reikmėms - nuo spausdintinių plokščių apsaugos iki aukštos įtampos izoliacijos elektros sistemose.
Šių izoliacijos variantų supratimas padeda inžinieriams, technikams ir "pasidaryk pats" entuziastams pasirinkti optimalų sprendimą, atitinkantį konkrečius elektros reikalavimus ir užtikrinantį saugumą bei našumą.
Atraminiai izoliatoriai (izoliatoriai)
Kas yra atraminiai izoliatoriai?
Atskiriamieji izoliatoriai, dar vadinami izoliatoriais, yra standūs komponentai, skirti fiziškai atskirti ir elektriškai izoliuoti laidžias elektros sistemos dalis. Jie išlaiko fiksuotą atstumą tarp elektrinių komponentų ir jų montavimo paviršių, apsaugo nuo nepageidaujamų elektrinių jungčių ir kartu suteikia struktūrinę atramą.
VIOX atraminiai izoliatoriai (šynų izoliatoriai)
Atskiriamųjų izoliatorių tipai
Keraminės atramos
- Medžiagos savybės: Paprastai gaminami iš porceliano arba steatito
- Elektrinės savybės: Puikus dielektrinis atsparumas (10-40 kV/mm)
- Atsparumas temperatūrai: Gali atlaikyti iki 1000 °C temperatūrą
- Paraiškos: Aukštos įtampos įranga, aukštos temperatūros aplinka, lauko elektros įrenginiai
Plastikinės atramos
- Medžiagų parinktys: Nailonas, PBT, PEEK, polipropilenas
- Elektrinės savybės: Geras dielektrinis atsparumas (15-25 kV/mm)
- Temperatūros diapazonas: Skiriasi priklausomai nuo medžiagos (paprastai nuo -40 °C iki 150 °C)
- Paraiškos: PCB montavimas, žemos ir vidutinės įtampos įrenginiai, vidaus įranga
Stiklo atramos
- Elektrinės savybės: Didelis dielektrinis atsparumas (20-40 kV/mm)
- Atsparumas temperatūrai: Puikus terminis stabilumas
- Paraiškos: Specializuoti aukšto dažnio įrenginiai, laboratorinė įranga
Bendros programos
- Grandynų plokštės montavimas: PCB iškėlimas iš šasi arba korpusų
- Gnybtų bloko izoliacija: Aukštos įtampos gnybtų blokų atskyrimas nuo montavimo paviršių
- Atstumai tarp komponentų: Tinkamo atstumo tarp elektros komponentų išlaikymas
- Magistralės atrama: Didelės srovės šynų izoliavimas elektros skirstymo sistemose
- Transformatoriaus izoliacija: Transformatoriaus apvijų laikymas ir izoliavimas
Privalumai ir apribojimai
Privalumai
- Mechaninė atrama ir elektrinė izoliacija
- Galimi standartizuoti dydžiai, kad būtų lengva integruoti
- Labai patikimas, laikui bėgant blogėja minimaliai
- Siūlo tikslią tarpų kontrolę
- Daugelis variantų yra atsparūs aplinkos veiksniams
Apribojimai
- Ribotas lankstumas po įdiegimo
- Gali kilti montavimo iššūkių kompaktiškose konstrukcijose
- Aukščiausios kokybės medžiagos (pvz., PEEK arba keramika) gali būti brangios
- Galimi lūžio taškai didelės vibracijos aplinkoje
Epoksidinė miltelinė danga
Kas yra epoksidinė miltelinė danga?
Epoksidinė miltelinė danga yra sausas izoliacijos metodas, kai smulkios epoksidinės dervos dalelės elektrostatiniu būdu užtepamos ant laidaus paviršiaus ir po to kietinamos karštyje, kad susidarytų ištisinis izoliacinis sluoksnis. Šio proceso metu sukuriama patvari, vienalytė danga, kuri užtikrina puikią elektros izoliaciją ir kartu apsaugo nuo aplinkos veiksnių.
Paraiškų teikimo procesas
- Paviršiaus paruošimas: Valymas ir dažnai fosforinimas arba smėliavimas
- Miltelių naudojimas: Dėl elektrostatinio miltelių dalelių įkrovimo jos prilimpa prie įžeminto pagrindo.
- Gydymas: Šildymas 160-200 °C temperatūroje, kad ištirptų ir susisietų epoksidinė medžiaga.
- Aušinimas: Kontroliuojamas aušinimas siekiant užtikrinti optimalų kietumą ir sukibimą
Elektrinės savybės
- Dielektrinis stipris: Paprastai 15-20 kV/mm
- Tūrio varža: >10^12 om-cm
- Stebėjimo pasipriešinimas: Puikus atsparumas elektriniam sekimui
- Storio diapazonas: Paprastai, priklausomai nuo poreikių, tepama 25-100 mikronų storio sluoksniu.
Paraiškos
- Transformatoriaus komponentai: Izoliaciniai sluoksniai ir šerdys
- Variklio apvijos: Papildomas izoliacijos sluoksnis ant magnetolaidžio
- Šynos: Atvirų laidžiųjų paviršių izoliavimas
- Elektroniniai korpusai: užtikrina izoliaciją ir apsaugą nuo korozijos
- Skirstomųjų įrenginių komponentai: Vidutinės įtampos įrenginių izoliacinės metalinės dalys
Privalumai ir apribojimai
Privalumai
- nekenksmingas aplinkai (be tirpiklių ir lakiųjų organinių junginių)
- Puikus sukibimas su metaliniais paviršiais
- Vienodas dangos storis net ir sudėtingos geometrijos objektuose
- Puikus atsparumas cheminėms medžiagoms ir smūgiams
- Ilgas tarnavimo laikas su minimalia degradacija
Apribojimai
- Reikalinga specializuota naudojimo įranga
- Nelengvai pritaikomi vietoje (paprastai gamyklinis procesas)
- Ribotas taisymo galimybės po to, kai buvo pritaikytas
- Temperatūros apribojimai (paprastai nepertraukiamai veikia iki 150 °C)
- Netinka lankstumo reikalaujančioms programoms
Šilumos susitraukimo vamzdelis
Kas yra termo susitraukiantis vamzdelis?
Šiluminiai susitraukimo vamzdeliai yra lanksčios, iš anksto išplėstos polimerinės įvorės, kurios, veikiant karščiui, susitraukia ir sukuria sandarią izoliacinę dangą aplink laidus, jungtis ir komponentus. Galimi įvairių medžiagų, skersmenų ir susitraukimo koeficientų variantai, todėl tai yra universalus sprendimas izoliacijai, įtempių mažinimui ir aplinkos apsaugai.
Šilumos susitraukimo medžiagos
Poliolefinas
- Elektrinės savybės: Geras dielektrinis atsparumas (15-20 kV/mm)
- Temperatūros diapazonas: Paprastai nuo -55 °C iki 135 °C
- Funkcijos: Labiausiai paplitęs tipas, daug spalvų, be halogenų
- Paraiškos: Bendrosios paskirties laidų izoliacija, surišimas, identifikavimas
PVC (polivinilchloridas)
- Elektrinės savybės: Vidutinis dielektrinis stipris (10-15 kV/mm)
- Temperatūros diapazonas: nuo -20 °C iki 105 °C
- Funkcijos: Lankstus, nedegus, ekonomiškas
- Paraiškos: Žemos įtampos įrenginiams, bendram pramoniniam naudojimui
PTFE (politetrafluoretilenas)
- Elektrinės savybės: Puikios dielektrinės savybės (20-40 kV/mm)
- Temperatūros diapazonas: nuo -55 °C iki 260 °C
- Funkcijos: Atsparumas ekstremalioms temperatūroms, cheminis inertiškumas
- Paraiškos: Aviacija, karinė pramonė, aukštos temperatūros aplinka
Viton® (fluoroelastomeras)
- Elektrinės savybės: Geras dielektrinis atsparumas
- Temperatūros diapazonas: nuo -40 °C iki 225 °C
- Funkcijos: Išskirtinis atsparumas cheminėms medžiagoms ir degalams
- Paraiškos: Automobilių, chemijos perdirbimo, naftos ir dujų
Specializuoti terminio susitraukimo produktai
Vamzdžiai su klijais
- Turi vidinį klijų sluoksnį, kuris tirpsta traukiantis
- Sukuria drėgmei nepralaidų sandarumą
- Idealiai tinka lauko ir atšiaurios aplinkos reikmėms
Dviejų sienelių vamzdžiai
- Išorinis sluoksnis užtikrina mechaninę apsaugą
- Vidinis sluoksnis išsilydo, kad užpildytų tarpus ir nelygumus
- Puikios aplinkos sandarinimo savybės
Sunkių sienelių vamzdžiai
- Storesnės sienelės užtikrina geresnę mechaninę apsaugą
- Aukštesnė vardinė įtampa
- Dažnai naudojamas kabelių remontui ir sutvirtinimui
Paraiškos
- Laidų sujungimai: Elektros jungčių izoliavimas ir apsauga
- Terminalo izoliacija: Atvirų laidžiųjų gnybtų uždengimas
- Kabelių įvesties taškai: Sandarinimas ir įtempių mažinimas ten, kur kabeliai įeina į korpusus
- Komponentų apsauga: Elektroninių komponentų izoliavimas
- Laidų jungčių organizavimas: Laidų grupių sujungimas ir apsauga
- Apsauga nuo korozijos: Jungčių sandarinimas nuo drėgmės ir teršalų
Privalumai ir apribojimai
Privalumai
- Pritaikomas netaisyklingoms formoms
- Sukuriama pagal užsakymą pritaikyta izoliacija
- Galimi įvairūs dydžiai, spalvos ir medžiagos
- Galima montuoti naudojant paprastus šildymo įrankius
- Apsauga nuo įtempimo ir dilimo
Apribojimai
- Montuojant reikia prieiti prie laidų galų
- Negalima lengvai pašalinti be sunaikinimo
- Gali prireikti specialių įrankių, kad būtų galima atlikti didelio masto montavimo darbus.
- Montuojant kai kuriuos tipus išsiskiria dūmai
- Ribotas tempimo stipris, palyginti su mechaninėmis apsaugomis
Izoliacinės plėvelės
Kas yra izoliacinės plėvelės?
Izoliacinės plėvelės yra plonos, lanksčios lakštinės medžiagos, skirtos užtikrinti elektrinę izoliaciją esant minimaliam storiui. Šios plėvelės, gaminamos iš įvairių polimerų ir kompozitų, pasižymi puikiomis dielektrinėmis savybėmis ir užima mažai vietos, todėl idealiai tinka tais atvejais, kai matmenų apribojimai yra labai svarbūs.
Izoliacinių plėvelių tipai
Poliimido plėvelės (Kapton®)
- Elektrinės savybės: Išskirtinis dielektrinis atsparumas (3-7 kV/mil)
- Temperatūros diapazonas: nuo -269 °C iki 400 °C
- Funkcijos: Išskirtinis temperatūrinis stabilumas, atsparumas radiacijai, mažas dujų išsiskyrimas
- Paraiškos: Lanksčios grandynų plokštės, aviacijos ir kosmoso pramonė, variklių ir generatorių apvijos
PET (polietileno tereftalato) plėvelės
- Elektrinės savybės: Geras dielektrinis atsparumas (5-8 kV/mil)
- Temperatūros diapazonas: nuo -70 °C iki 150 °C
- Funkcijos: Ekonomiškas, geras mechaninis atsparumas, atsparumas drėgmei
- Paraiškos: Kondensatoriai, transformatorių izoliacija, bendrieji elektros barjerai
PTFE plėvelės
- Elektrinės savybės: Puiki dielektrinė skvarba (2,1) ir išsklaidymo koeficientas
- Temperatūros diapazonas: nuo -200 °C iki 260 °C
- Funkcijos: Maža trintis, cheminis inertiškumas, puikios elektrinės savybės
- Paraiškos: Aukšto dažnio grandinių plokštės, laidų apvyniojimas, aukštos temperatūros įrenginiai
Sudėtinės plėvelės
- Statybos: Keli sluoksniai iš skirtingų medžiagų, laminuotų tarpusavyje
- Pavyzdžiai: Nomex®-Mylar®-Nomex® (NMN), žėručio ir stiklo kompozitai
- Paraiškos: Aukštos įtampos izoliacija, alyva užpildyti transformatoriai, specialūs reikalavimai
Taikymo metodai
- Iškirptos formos: Pagal užsakymą supjaustyti gabalai, skirti konkrečiam komponentui izoliuoti
- Izoliacinis sluoksnis: Laidžiųjų sluoksnių atskyrimas transformatoriuose ir kondensatoriuose
- Lizdų įdėklai: Variklio ir generatoriaus lizdų izoliavimas
- Įpakavimas: Spiralinis apvyniojimas aplink laidininkus arba komponentų grupes
- Klijais paremtas: Tepama tiesiai ant paviršių, kuriems reikia izoliacijos.
Privalumai ir apribojimai
Privalumai
- Minimalūs erdvės reikalavimai
- Puikus prisitaikymas prie netaisyklingų paviršių
- Galima tiksliai išpjauti pagal užsakymą
- Daugelis tipų pasižymi atsparumu aukštai temperatūrai
- Vienodas storis ir kontroliuojamos savybės
Apribojimai
- Ribota mechaninė apsauga, palyginti su standžiaisiais izoliatoriais
- Gali prireikti klijų arba mechaninio tvirtinimo
- Kai kurios rūšys yra jautrios plyšimui arba pradūrimui.
- Specializuotos plėvelės gali būti brangios
- Sudėtingų geometrijų atveju įrengimas gali būti sunkiai įmanomas.
Tinkamos izoliacijos galimybės pasirinkimas
Paraiška pagrįstas atrankos vadovas
PCB ir elektronikos programos
- Geriausios parinktys: Atraminiai izoliatoriai montavimui, izoliacinės plėvelės sluoksnių atskyrimui
- Pagrindiniai aspektai: Erdvės apribojimai, temperatūros poveikis, įtampos reikalavimai
- Tipiniai deriniai: Nailoninės atramos su poliimido plėvelės barjerais
Elektros energijos paskirstymo įranga
- Geriausios parinktys: Epoksidinė miltelinė šynų danga, atraminiai izoliatoriai atramai
- Pagrindiniai aspektai: Sistemos įtampa, aplinkos poveikis, techninės priežiūros reikalavimai
- Tipiniai deriniai: Keraminės atramos su epoksidine danga padengtais jungimo taškais
Laidų ir kabelių jungtys
- Geriausios parinktys: Termo susitraukimo vamzdeliai, galbūt su lipniu pamušalu
- Pagrindiniai aspektai: įrengimo aplinka, vardinė įtampa, mechaniniai poveikiai
- Rekomenduojami produktai: Dviejų sienelių šiluminis susitraukimas lauko jungtims
Variklių ir transformatorių gamyba
- Geriausios parinktys: Izoliacinės plėvelės sluoksnių atskyrimui, epoksidinės dangos struktūriniams komponentams
- Pagrindiniai aspektai: Temperatūros klasė, eksploatavimo trukmės reikalavimai, vibracijos poveikis
- Tipiniai deriniai: Nomekso plėvelės su epoksidinėmis dangomis
Palyginimo matrica
| Turtas | Atraminiai izoliatoriai | Epoksidinė miltelinė danga | Šilumos susitraukimo vamzdelis | Izoliacinės plėvelės |
|---|---|---|---|---|
| Formos faktorius | Tvirtas, fiksuotas | Nuolatinė danga | Lankstus vamzdis | Plonas, lankstus lakštas |
| Įrengimas | Mechaninis | Gamyklinis procesas | Šilumos taikymas | Rankinis patalpinimas |
| Įtampos diapazonas | Nuo mažo iki labai didelio | Nuo mažo iki vidutinio | Nuo mažo iki vidutinio | Nuo mažo iki labai didelio |
| Temperatūros riba | nuo -55 °C iki 1000 °C | nuo -40 °C iki 150 °C | nuo -55 °C iki 260 °C | nuo -269 °C iki 400 °C |
| Erdvės efektyvumas | Žemas | Vidutinis | Vidutinis | Labai aukštas |
| Lauko taisymo galimybės | Geras | Prastas | Puikus | Geras |
| Išlaidų intervalas | Nuo mažo iki didelio | Nuo vidutinio iki didelio | Nuo mažo iki vidutinio | Nuo mažo iki labai didelio |
Testavimas ir priežiūra
Izoliacijos bandymo metodai
Visiems izoliacijos tipams
- Vizuali apžiūra: Reguliariai tikrinama, ar nėra įtrūkimų, spalvos pakitimų ar fizinių pažeidimų.
- Izoliacijos varžos bandymas: Varžos matavimas naudojant atitinkamą bandymo įtampą
- Hipot testavimas: Didesnės nei vardinė įtampa, kad patikrintumėte, ar nėra gedimo
Specifinio tipo tyrimai
- Atraminiai izoliatoriai: Mechaninio vientisumo apkrovos bandymas
- Epoksidinė danga: Sukibimo bandymai, storio matavimas
- Šilumos susitraukimas: Sandarumo patikra, panardinimo į vandenį bandymai
- Izoliacinės plėvelės: Dielektriniai bandymai, atsparumo plyšimui tikrinimas
Izoliacijos gedimo požymiai
- Fiziniai rodikliai: Įtrūkimai, spalvos pokyčiai, lydymasis, deformacija
- Elektriniai indikatoriai: nuotėkio srovė, pertraukiami gedimai, dalinis išleidimas
- Aplinkos rodikliai: Drėgmės patekimas, teršalų kaupimasis
Prevencinė priežiūra
- Aplinkos kontrolė: Sumažinkite ekstremalių temperatūrų, drėgmės ir teršalų poveikį
- Reguliarūs tikrinimo tvarkaraščiai: Įgyvendinti sistemingus vizualinius tyrimus
- Valymo procedūros: Tinkamas valymas pagal izoliacijos tipą
- Dokumentacija: Vesti izoliacijos eksploatacinių savybių ir bandymų rezultatų įrašus
DUK apie elektros izoliacijos parinktis
K: Kaip pasirinkti tarp standoff izoliatorių ir lipnių izoliacinių plėvelių?
A: Atsižvelkite į vietos apribojimus, įtampos reikalavimus ir mechaninę apkrovą. Atramos užtikrina geresnę mechaninę atramą, bet užima daugiau vietos, o plėvelės užtikrina didesnį erdvės efektyvumą, bet mažesnę mechaninę apsaugą. Didelės vibracijos aplinkoje stovai paprastai yra patikimesni.
K: Ar epoksidinę miltelinę dangą galima dengti lauke, ar tik gamykloje?
A: Epoksidiniam milteliniam dažymui paprastai reikia specialios įrangos ir kontroliuojamų sąlygų, kurios būdingos gamyklinėms sąlygoms. Lauko sąlygomis praktiškesnės alternatyvos yra skysta elektros juosta, RTV silikoninės dangos arba terminio susitraukimo produktai.
K: Kokio šilumos susitraukimo santykio reikia mano programai?
Atsakymas: susitraukimo koeficientas (išreiškiamas 2:1, 3:1 ir t. t.) rodo, kiek vamzdis susitrauks nuo išplėstos būsenos. Norint uždengti jungtis arba netaisyklingas formas, rekomenduojami didesni santykiai (3:1 arba 4:1). Paprastajai laidų izoliacijai paprastai pakanka 2:1. Įsitikinkite, kad išsiplėtęs skersmuo tinka jūsų komponentui, o susigrąžintas skersmuo bus pakankamai sandarus.
K: Kokio storio izoliacinė plėvelė turėtų būti naudojama tam tikrai įtampai?
A: Plėvelės storio reikalavimai priklauso nuo medžiagos ir įtampos. Paprastai kiekvienam potencialų skirtumo kV reikia 7-10 milimetrų storio plėvelės, priklausomai nuo plėvelės dielektrinio stiprumo. Visada susipažinkite su gamintojo specifikacijomis ir taikykite atitinkamus saugos koeficientus konkrečiam taikymui ir aplinkos sąlygoms.
K: Ar galima veiksmingai derinti skirtingus izoliacijos tipus?
A: Taip, dažnai derinant izoliacijos tipus užtikrinama optimali apsauga. Įprasti deriniai: izoliacinės plėvelės su izoliaciniais izoliatoriais, kad būtų užtikrinta daugiasluoksnė apsauga, epoksidinė danga su šiluminiu susitraukimu galuose ir plėvelės, apvyniotos aplink komponentus su tvirtinimo atramomis. Derindami tipus įsitikinkite, kad jie suderinami su darbine temperatūra ir plėtimosi / susitraukimo savybėmis.
