Elektrik Yalıtımı

Yalıtkanlar, küçük kapasitörlerden dev jeneratörlere kadar tüm elektrikli cihazlarda kullanılmaktadır. Mühendislerin, uygun yalıtkanlı cihazları nasıl tasarlayacaklarını anlamaları gerekir. Ne yazık ki yalıtkan arızası, elektrikli cihazların çalışmayı durdurmasının birincil nedenidir.

Direnç ve iletkenlik nedir?


Üç ana malzeme kategorisi, iletkenleri, yarı iletkenleri ve yalıtkanları içerir. İzolatörler yüksek bir dirence sahiptir, onları “düşük elektriksel iletkenliğe sahip” olarak da tanımlayabiliriz. İletkenlik: Çoğu metal iletkendir, yani elektronlar belirli bir yönde farklı atomlara serbestçe akabilir. Metaller, bunun olmasına izin veren gevşek bağlı veya serbest elektronlara sahiptir. Yalıtkan malzemeler ise sıkıca bağlı değerlik elektronlarına sahiptir. Atom düzeyinde iletkenliği anlamak, bazı temel kimya anlayışını gerektirir.

Dielektrikler – bunlar, elektriğin içlerinden akmasına izin vermeyen (yalıtkanlardır), ancak bir elektrik alanının varlığında malzeme polarize hale gelen malzemelerdir. Bu fenomen elektronikte faydalıdır. Örneğin , yalıtkan görevi görerek DC akım akışını engellediği için kapasitörlerin ortasında dielektrik malzemeler kullanıyoruz , ancak değişen polarite enerjinin geçmesine izin veriyor. Belirli bir dielektrik için polarizasyonun ne kadar kolay olduğunu anlamak için Elektrik Duyarlılık ölçümünü kullanırız.

2.) Ortak Yalıtım Malzemeleri Listesi

katılar

Kil (seramik)(porselen) – Bu, yüksek voltaj ve RF izolatörleri için standart malzemedir.
Plastikler – PVC, Cresyl Pthalate, DEHP ve diğer plastikler, teller ve diğer parçalar için yalıtkan olarak kauçuğun yerini aldı. PVC ve naylon artık çoğu tel türünde standarttır.
Cam (silika, soda külü ve kireçtaşı) – Bu malzeme telgraf ve diğer düşük voltajlı cihazlar için iyi çalıştı. Günümüzde de bir ölçüde kullanılmaktadır.
Kağıt/Karton – Kağıt ve karton, bu malzemelerin ucuz olması ve yüksek ısı veya yüksek voltaj olmayan durumlarda çalışabilmesi nedeniyle belirli durumlarda yalıtkan olarak kullanılır.
Mika- Bu, elementlere maruz kaldığında bile iyi bir kararlı malzemedir. Yalıtkan olurken iyi bir ısı iletkenidir. Sac mika, elektrikli bileşenler için kolayca damgalanır ve şekillendirilir. Mika, en yaygın kapasitör türleri için çok önemlidir.
Teflon (PTFE) – (politetrafloroetilen) – Kaygan, dayanıklı ve korozyona dayanıklı bu Dupont yapımı malzeme kablo kılıflarında kullanılmaktadır. PTFE dışındaki diğer formlar arasında FEP ve ETFE bulunur.
PFA (Perfloroalkoksi)- Bu madde kimyasal saldırılara karşı dirençlidir, şeffaftır ve esneklik söz konusu olduğunda PTFE’den daha iyidir. Zayıf yanı, katlanabilme sayısının PTFE’den daha az olmasıdır. Tuz spreyine dayanıklı olduğu için okyanusa yakın uygulamalar için iyidir. PFA’nın dielektrik gücü, PTFE’den 4 kata kadar daha yüksektir.
Kauçuk – Doğal ve sentetik formlarında kauçuk, 1870’lerden 1950’lere kadar yalıtkan olarak kullanılmıştır. Plastikler (özellikle PVC) kauçuğun yerini aldı.
Balmumu ve yağ – 1880’lerde Edison, demir boruların içine monte edilmiş bakır telleri yalıtmak için keten tohumu yağı, balmumu ve parafin ile trinidad asfaltum kullandı. Bu, dayanıklı yeraltı elektrik hatları için kullanıldı. Bu, NYC’deki ünlü Pearl Street İstasyonunda kullanıldı.

Gazlar
Normalde iki yüksek gerilim iletkenini ayırdığınızda, açık havada aralarında bir ark oluşur. Kamu hizmeti endüstrisinde, arkların oluşmasını durdurmak için kompakt, kapsüllenmiş metal bir kapta iletken olmayan özel gaz kullanıyoruz. Gaz yalıtımlı şalt, çok yüksek voltajları güvenli bir şekilde kesmek için tasarlanmıştır. Diğer cihazların yanı sıra gaz yalıtımlı transformatörler de vardır.

Sıvı
Yalıtım Yağı (Transformatör Yağı) – Bu petrol ürünü, elektrik yalıtkanı ve ısı iletkeni olarak kullanılır. Sıcak trafo bobinlerinden ısıyı iletir. Bazı kapasitörler ayrıca yalıtkan yağ kullanır.

İzolatör arızası ve tasarımı

Yalıtım, belirli bir amaç için bir mühendis tarafından tasarlanmalıdır. Daha kalın hale getirmek, şeklini değiştirmek ve en iyi malzemeyi belirlemek mühendisin işinin bir parçasıdır. İzolasyon çeşitli şekillerde başarısız olabilir, eğer voltaj çok yükselirse ve “arıza voltajını” aşarsa, elektronlar kararlı yörüngelerinden ayrıldıkları noktaya kadar heyecanlanırlar, akım daha sonra malzemeden geçer ve genellikle yalıtkanı tahrip eder.

3.) Elektrik tellerinde izolasyon Düğme ve Tüp

Erken ev içi kablolama, hem teller için örgülü kılıflardan hem de telleri ahşap kirişlerden uzak tutmak ve telleri ahşap kirişler (tüpler) yoluyla göndermek için “Knob and Tube” sisteminden oluşuyordu

Esnek tel yalıtımı


Yıllar içinde tel yalıtımı kauçuktan karmaşık polimerlere dönüştü. Malzeme mühendisleri eski yalıtkan teknolojisinin olumsuz özelliklerini azaltmak için çalışıyorlar, burada test ettikleri özelliklerin bir listesi var.

Kaçınılması gereken olumsuz özellikler:

Yaşla birlikte kırılgan – malzeme sertleşir ve şortlara yol açan çatlaklar oluşur
Katının sıvıya dönüşümü – katı özelliklerini kaybeder ve bir “goop” a dönüşür
Sertleşme – yaşla birlikte esneklik kaybı, hareketli parçaları olan makineleri etkileyebilir
Isı direnci – zamanla ve yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında özelliklerini değiştirir mi?
Aşırı soğuğa dayanıklılık – kriyojenik HVDC uygulamalarında ve aşırı soğuk enlemlerde kullanırken dikkate alınması gereken bir şey
UV Işık direnci – malzeme zamanla güneş ışığı altında kalıyor veya bozuluyor mu?

Tel yalıtmak için kullanılan kauçuk:


Elektrik kabloları ve aparatları için birçok kauçuk türü kullanılmıştır. Gutta Percha – bir süre doğal bir lateks ürünü kullanıldı, ancak yerini vulkanize kauçuklar aldı. Kimyagerler, daha yüksek ısıya dayanabilen ve korozyona daha iyi dayanabilen plastikler ve herhangi bir kauçuk geliştirdiğinde, kauçuk çağının sonu mühürlendi. Daha fazla bilgi için bu makalenin sonunda Rick DeLair’in kauçuk hakkındaki yorumuna bakın.

Modern tel yalıtımı


Modern elektrik telleri genellikle lineer Ftalatlarla plastikleştirilmiş PVC ve ısı ve yağ direnci için şeffaf naylondan bir üst ceket kullanır. Yağ, plastikleri çözebilir, bu nedenle naylon kaplamaya sahip olmak önemlidir. Günümüzün lineer ftalat akorları 105 santigrat dereceye kadar ısıya dayanabilir. Polyimide dahil olmak üzere benzersiz yalıtıma sahip birçok özel tel türü vardır.

 

3.a) Ortak kablo yalıtımı kılavuzu

Yukarıdan aşağıya listelenmiştir:
Modern: Dış mekan kullanımı için tasarlanmış siyah kılıflı servis kablosu . XHHW çapraz bağlı polietilen.

Modern: 3 boy Romex . naylon kaplamalı PVC

Tarihi: 1950’lerden neopren yalıtımlı, ince mylar renkli siyah ve renk kodlaması için okunan SE tipi kablo.

Tarihi: 1950’lerden kalma erken PVC Romex kablosu. Bu kablonun bakırın çevresinde termal plastik yalıtımı vardır. Alüminyum boya ile fiberglas ve pamuk dış ceket

Modern: Vinil hoparlör akoru – talite plastikleştirilmiş PVC, 300 volta kadar derecelendirilmiş

Tarihi: POSJ 32 Erken düz kiriş, kauçuk yalıtımlı pamuk örgü, kauçuğun genel yalıtımı (ilk fermuarlı kiriş).

Tarihi: SJTWA – PVC sert hizmet kirişi, plastikleştirilmiş PVC

Tarihi: tripleks telefon akoru , kauçuk yalıtımlı, pamuklu örgü boyalı.

Tarihi: R tipi kauçuk kaplı ev teli. Kauçuk yalıtımın bakıra yapışmasını önlemek için lehimle kalaylanmış bakır. Kauçuğu korumak için asfalt dış kaplama.

Tarihi: C tipi lamba akoru 1880’ler-1970’ler. Kauçuk yalıtkanlı pamuklu dokuma

Tarihi: Zil kablosu , düşük voltaj. İki adet pamuklu kumaş ve balmumu ile işlem görmüş. Balmumu pamuğu bir arada tutar ve nem direnci sağlar.

4.) Yüksek gerilim güç iletimi ile kullanılan “İzolatörler”
Güç aktarımı bağlamında yalıtkanlar, teller ve diğer cihazlar için destek yapılarını tanımlar. Düğme ve tüp ev kabloları esnek yalıtıma geçiş yaparken, HV güç iletiminde bulunan daha yüksek voltajlar aynı kalır, çünkü HV hatlarını yalıtmanın kabloları askıya almak (yalıtkan olarak çevreleyen havayı kullanarak) veya gömmek dışında başka bir ekonomik yolu yoktur.

Güç aktarımındaki yalıtkanlar aşağıdakiler için tasarlanmıştır:

  1. Kabloyu yapısal destekten ayırın
  2. Aydınlatmanın boşluğu kapatmasını durdurun, bu nedenle bu, yalnızca kablodaki akım miktarından daha fazlasını yalıtmak anlamına gelir
  3. Birikmeye direnerek topraklama kısa devrelerini durdurun izolatör üzerinde yağ, su ve kir (çıkıntılı tasarımın nedeni budur)
Yukarıda: Üç ana boyutta yalıtkan: Düşük voltajlar ~120 V, Orta 4k-60kV ve yüksek voltaj 60-700kV

4.a) Ahşap ve cam izolatörler
Kuru kereste, iyi olmasa da bir dereceye kadar yalıtkandır, bu nedenle elektriğin ilk öncüleri cam kullanmaya başladı. Telgraf hatları, elektrik hatlarından önce geldi ve voltaj düşük olduğu için cam telgraf hatları için etkili bir şekilde çalıştı. Yüksek voltajlı güç çağından önce (1870’lerden itibaren), elektrik öncelikle telgraf ve telefon teknolojisinde kullanılıyordu. O zamanlar aralarında genç bir Thomas Edison’un da bulunduğu bazı kişiler, ağaçlara ve direklere yapıştırılan çivilerin üzerine monte edilen cam şişeleri kullanarak sistemler inşa ettiler.

Telgraf hatları dünya çapında genişledikçe, cam şirketleri ve şişe üreticileri, ürün hatlarına yalıtkanları ekledi.

4.b) Seramik


Yüksek voltajlar, yalıtkan tasarımı için yeni sorunlar yarattı. Cam, yüksek sıcaklıklarla parçalanır ve belirli yüksek sıcaklıklara dayanamazdı, bu nedenle çözüm Çek çömleklerinde yatıyordu. 1880’lerin yeni elektrik devrimi için porselen ürünler yaratmak üzere usta çömlekçiler işe alındı. Sadece mevcut porselen ürünlere geçiş sadece geçici bir çözümdü, çünkü 1890’larda daha da yüksek voltaj ihtiyaçları ortaya çıktı. Kimyagerler ve malzeme mühendisleri, özel kaplamalar ve tasarımlarla daha yüksek performanslı porselen izolatörlerin tasarlanmasına yardımcı oldular.

Arabic AR English EN German DE Turkish TR
Whatsapp BAĞLAN
Trans Can Trafo Müşteri Hizmetleri
Trans Can Trafo İzolasyon San. ve Tic.
Trans Can Trafo Müşteri Hizmetlerine Ulaşmak İçin Whatsapp'a Bağlan Butonuna TIKLAYINIZ.