تعتبر مادة العزل واحدة من أهم المواد في المحولات، ويؤثر أداؤها وجودتها بشكل مباشر على موثوقية تشغيل المحولات وعمر خدمة المحولات. في السنوات الأخيرة، تم استخدام مواد عزل جديدة باستمرار في منتجات المحولات. مع التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا، أصبح تطبيق المعدات الكهربائية مثل المحركات والمحولات منتشرًا على نطاق واسع بشكل متزايد. تعتمد موثوقية وعمر خدمة تشغيل المحولات إلى حد كبير على مواد العزل المستخدمة. تزداد قيمة مواد العزل من قبل الموظفين المشاركين في تصميم المحولات وتصنيعها. في العقدين الماضيين، ظهرت وتطورت منتجات وتقنيات ونظريات جديدة في مجال مواد عزل المحولات باستمرار، مما يجعل مواد عزل المحولات وتطبيقاتها تخصصًا مهمًا للغاية.
المواد العازلة، والمعروفة أيضًا باسم العوازل، هي مواد ذات مقاومة كهربائية عالية وموصلية منخفضة. يمكن استخدام المواد العازلة لعزل الموصلات ذات الشحنة أو الإمكانات المختلفة، مما يسمح للتيار بالتدفق في اتجاه معين. في منتجات المحولات، تلعب المواد العازلة أيضًا دورًا في تبديد الحرارة والتبريد والدعم والتثبيت وإطفاء القوس وتحسين تدرج الجهد ومقاومة الرطوبة ومقاومة العفن وحماية الموصلات. يتم تصنيف المواد العازلة حسب مستوى الجهد: مقسمة عمومًا إلى Y (90 درجة)، A (105)، E (120 درجة)، B (130 درجة)، F (155 درجة)، H (180 درجة)، و C (أكبر من 180 درجة). يشير مستوى مقاومة الحرارة لمواد عزل المحولات إلى أقصى درجة حرارة يُسمح لمواد العزل بتحملها في المحول. إذا تم استخدام مواد العزل بشكل صحيح، يمكن ضمان عمر افتراضي يبلغ 20 عامًا. وإلا، فإن عمر الخدمة سوف ينخفض وفقًا لقانون 8 درجات (لكل زيادة بمقدار 8 درجات في درجة حرارة العزل من الدرجة A، سيتم تقليل عمر الخدمة بمقدار النصف، بالنسبة للعزل من الدرجة B تكون 10 درجات، وبالنسبة للعزل من الدرجة H تكون 12 درجة. يُعرف هذا القانون بقانون 8 درجات للشيخوخة الحرارية). تكون مقاومة الحرارة لمواد العزل المكونة من البوليمرات أقل بمقدار النصف من مقاومة الوسائط غير الكهروميكانيكية.
يرتبط أداء مواد العزل ارتباطًا وثيقًا بتركيبها الجزيئي وبنيتها. هناك العديد من أنواع مواد العزل للمحولات، والتي يمكن تقسيمها عمومًا إلى مواد عزل غازية ومواد عزل سائلة ومواد عزل صلبة وفقًا لأشكالها.
مواد العزل الصلبة: تشير مواد العزل الصلبة المستخدمة في المحولات إلى مواد العزل التي تكون صلبة في شكلها الخاص أو خضعت لتفاعلات كيميائية أو تغيرات فيزيائية لتصبح صلبة. هناك أنواع مختلفة من مواد العزل الصلبة للمحولات، مثل ورق العزل، والكرتون العازل، وورق نومكس، والورق اللاصق، والخشب الرقائقي الكهربائي، ولوح القماش الزجاجي الإيبوكسي، واللوح الرقائقي منخفض الخسارة العازلة، وطلاء العزل، ومادة لاصقة للعزل، وشريط قماش قطني، وشريط ضغط، وشريط بوليستر غير منسوج شبكي، وما إلى ذلك.
1. ورق العزل: يشير ورق العزل المشار إليه هنا إلى ورق لب الخشب الكبريتي النقي، في حين تشمل أوراق العزل الأخرى ورق الألياف الاصطناعية (مثل ورق NOMEX)، وورق العزل المضاف إليه النتريل (مثل ورق Denison)، وما إلى ذلك.
2. ورق معزول متجعد: مصنوع من ورق العزل المتجعد الذي يستخدمه الكهربائيون. توجد تجاعيد على طول اتجاهه الجانبي، والتي تنفصل عند شدها. نظرًا لإجراءات معالجة التجعد المختلفة، يمكن صنع ورق متجعد باستطالة مختلفة. يبلغ سمك ورق العزل عمومًا 0.05 مم ~ 0.12 مم، مع نطاق استطالة يتراوح من 5% إلى 200%. يستخدم ورق العزل المتجعد بشكل شائع لعزل لف المحولات المغمورة بالزيت، مثل منافذ اللف،
3. ورق دينيسون: يتم تحويل ورق العزل إلى ورق نتريل، وخلال عملية التصنيع، يتم إضافة أمين نتريل، وسيانيد الإيثيلين، وما إلى ذلك إلى اللب. يتم إنتاج هذا الورق بواسطة شركة دينيسون في الولايات المتحدة، وتتميز هذه الورقة بأنها بعد التجعد، يتم تقويمها ولديها محتوى ميكانيكي جيد من السيانيد واستطالة مناسبة. إنها مادة مثالية لعزل لفات المحولات الكبيرة. يمكن استخدامه لتغليف الأسلاك المنقولة لضمان الضيق دون تورم.
4 ورق نومكس هو ورق ألياف صناعية مقاوم للحرارة تنتجه شركة دوبونت في الولايات المتحدة. نومكس هو الاسم التجاري لهذا الورق الليفي. المكون الرئيسي لورق نومكس هو البولي أميد العطري، الذي يتمتع بخصائص الشيخوخة الحرارية الجيدة. يمكن استخدامه لفترة طويلة عند 220 درجة وهو ينتمي إلى مواد العزل من الفئة C.
5. الشريط اللاصق: يمكن تقسيمه إلى ثلاثة أنواع: شريط لاصق أحادي الجانب، وشريط لاصق مزدوج الجانب، وشريط لاصق شبكي ماسي. يتم تصنيع نوع الورق اللاصق عن طريق طلاء ورق لف 0.07 مم براتينج فينولي أو راتينج إيبوكسي والخبز والتجفيف.
6 ورق معدني: يستخدم للأرضيات والشاشات الكهروستاتيكية. الورق الأساسي عبارة عن ورق عازل بسمك 0.2 مم، وسمك رقائق الألومنيوم 0.02 مم لتغليف الأسلاك والشاشة العازلة.
7. الورق المقوى العازل: مصنوع من ورق لب الخشب الكرافت. يستخدم في صناعة منصات الفجوات الزيتية، والحواجز، وأنابيب الورق المقوى، والورق المموج، وعزل نير الحديد، وعزل المشبك، وعزل نهاية ألواح الضغط لللفائف الدائرية.
8 براميل العزل: تشمل براميل العزل المستخدمة في المحولات براميل الورق الفينولي، وبراميل القماش الزجاجي الإيبوكسي، وبراميل الألياف الزجاجية، وبراميل الكرتون.
9. الورق المقوى المموج: في هيكل فجوة اللوحة الزيتية المكون من أنابيب ورقية متعددة الطبقات في المحولات عالية الجهد، يمكن استخدام الورق المقوى المموج بدلاً من قضبان الدعم لتشكيل فجوات الزيت. يمكن لهذا الهيكل العازل توفير مواد العزل مع ضمان أداء العزل.
10. المنتجات الكهربائية المصفحة: مواد عزل ذات هياكل طبقية مصنوعة من الورق والقماش والقشرة الخشبية كركائز، مغلفة بمواد لاصقة مختلفة، ومضغوطة أو مدرفلة على الساخن.
11. كرتون نومكس: نوع من الكرتون المصنوع من مواد صناعية تعتمد على ألياف الأميد العطرية.
12 قضبان سحب: غالبًا ما تستخدم قضبان سحب الأسلاك الزجاجية في قضبان المراحل البينية، ودعامات الفجوة الهوائية، والبراغي، والبراغي في أعمدة القلب الحديدي للمحولات الجافة.
13 القوالب الرقيقة الكهربائية والمواد المركبة الكهربائية: تتمتع بخواص عازلة ممتازة وتنتمي إلى فئة مواد العزل الرقيقة. تشمل الأفلام الكهربائية أفلام البولي بروبلين وأفلام البوليستر وأفلام البولي إيميد. المواد المركبة هي منتجات مركبة مصنوعة عن طريق ربط أحد جانبي الفيلم الرقيق أو كليهما بمواد ليفية.
14. القماش المغطى بالزجاج: يتم تصنيع القماش المغطى بالزجاج عن طريق غمر قطعة قماش زجاجية خالية من القلويات والتي يستخدمها الكهربائيون في الطلاء العازل وخبزها. تستخدم في المحولات الجافة.
مواد العزل المستخدمة في ربط المحولات: تشمل مواد العزل المستخدمة في ربط المحولات شريط القماش القطني، وشريط الضغط، وشريط الأسلاك الرقيقة شبه الجاف، وشريط الشبكة شبه الجاف الخالي من الخيوط، وشريط القماش الزجاجي، والحبل المصنوع من البوليستر.