عایقهای الكتریكی

اصولاً قسمتهای عایق ماشینهای الكتریكی ، ترانسفورماتور ها ،خطوط هوایی و غیره به صورتی طراحی می شود كه بتوانند به طور مداوم تحت ولتاژ معینی كاركرده و ضمناً قدرت تحمل ضربه های ولتاژ را در لحظات كوتاه داشته باشند .

هر نوع تغییرات ناگهانی و شدید در شرایط كاری شبكه، موجب ظهور جهشها یا پالسهای ولتاژ می شود . برای مثالمی توان اضافه ولتاژ های ناشی از قطع و یا وصل بارهای زیاد به طور یكجا ، جریانهای اتصال كوتاه ، تغییر ناگهانی مدار و غیره رانام برد .

رعد و برق نیز هنگامی كه روی خطوط شبكه تخلیه شود ، باعث ایجاد پالسهای فشار قوی با دامنه زیاد و زمان كم می شود .

لذا عایق های موجوددر ماشینهای الكتریكی و تجهیزات فشار قوی باید از نظر استقامت در مقابل این نوع پالسها نیز طبقه بندی شده و مشخص شوند . عایقهای الكتریكی با گذشت زمان نیز در اثر آلودگی و جذب رطوبت فاسد شده و خاصیت خود را از دست می دهند .

در مهندسی برق سطوح مختلفی از مقاومت عایقی تعریف شده است كه هر كدام بایستی در مقابل ولتاژ معینی استقامت نمایند . (ولتاژ دائمی و ولتاژ لحظه ای هر كدام به طور جداگانه مشخص می شوند )و البته طبیعی است كه ازدیاد ولتاژ بیشتر از حد مجاز روی عایق باعث شكست آن می شود . در عمل دو نوع شكست برای عایق ها می توان باز شناخت ،حرارتی و الكتریكی .

زمانی كه عایق تحت ولتاژ قرار دارد ، حرارت ناشی از تلفات دی الكتریكی می توان باعث شكست حرارتی شود . باید توجه نمود كه افزایش درجه حرارت باعث كاهش مقاومت اهمی عایق و نتیجتاً افزایش تصاعدی درجه حرارت آن خواهد شد .

خلاصه اینكه عدم توازن بین حرارت ایجاد شده در عایق با انچه كه به محیط اطراف دفع می نماید ، موجب افزایش درجه حرارت آن شده و این پروسه تا زمانیكه عایق كاملاً شكسته شده و به یك هادی الكتریسته در آید ، ادامه می باید .

شكست الكتریكی در عایق ها به دلیل تجزیه ذرات ان در اثر اعمال میدان الكتریكی نیز صورت می گیرد .

با توجه به آنچه گذشت ، عایقهای الكتریكی عموماً در معرض عواملی قرار دارند كه باعث می شود در ولتاژ نامی نیز حالت نرمال خود را از دست بدهند . لذا در انتخاب عایقها ، عایق با كلاس بالاتر انتخاب می شود . اندازه گیریهای مختلفی كه جهت شناسایی نواقص موجود در عایق ها انجام می گیرند عبارتند از :

اندازه گیری مقاومت D.C عایق یا جریان نشتی ان ، تلفات دی الكتریك ، ظرفیت خازنی عایق ، توزیع ولتاژ در عایق ، دشارژهای جزئی در عایق و میزان پارازیتهای حاصل از آن و تست استقامت الكتریكی عایق .

تعیین میزان و تلفات یك عایق ومقایسه آن با مقادیر اولیه ، معیار خوبی برای ارزیابی وضعیت آن می باشد . اصولاً افزایش تلفات در عایق های جامد ناشی از جذب رطوبت و در روغن ها به دلیل افزایش در صد آب یا آلودگیهای دیگر درآن می باشد .

باید دانست كه مقدار تلفاتی كه در مورد یك ترانس اندازه گیری می شود ، جمع تلفات روغن و ایزولاسیونجامد سیم پیچ بوده و هرگاه تلفات عایق یك ترانس از مقدار مجاز تجاوز نماید ، ابتدا باید روغن را به طور جداگانه مورد آزمایش قرار داد تا بتوان وضعیت ایزولاسیون سیم پیچی را ارزیابی نمود .

با توجه به انكه با تعیین مقدار تلفات به طور مطلق و بدون در نظر گرفتن ابعاد فیزیكی و جنس عایق نمی توان قضاوت صحیحی در مورد ان به عمل آورد ، بهترین پارامتری كه می تواند وضعیت ایزولاسیون را مشخص نماید نسبت مولفه اكتیو به راكتیو جریان نشتی عایق می باشد . با اندازه گیری ظرفیت تلفات عایق می توان وضعیت ان را از نظر استقامت حرارتی ، میزان رطوبت جذب شده و عمر عایق ارزیابی نمود .

تجربه نشان داده است كه در موارد زیر خطر اتصال كوتاه در ایزولاسیون تجهیزات الكتریكی كه مستقیماً به فساد عایق مربوط باشد ، وجود ندارد :

الف : وقتیكه ایزولاسیون دارای ضریب تلفات عایق ثابتی است و با مروز زمان افزایش نمی یابد .

...

استفاده از عایق حرارتی در اجزای مختلف ساختمان، علاوه برمزایایی كه شرح داده شد، به جلوگیری از میعان بخار آب موجود در هوا در سطوح یا در داخل مصالح اجزای ساختنمان نیز كمك می نماید. با به كارگیری صحیح عایق حرارتی و جلوگیری از نفود بخار آب به داخل مصالح، می توان از میعان بخار آب در سطوح یا در داخل مصالح جلوگیری نمود. البته بیاد توجه داشت كه عدم دقت دربه كارگرفتن و محل استقرار صحیح لایه های عایق حرارتی باعث خواهد شد كه استفاه از عایق حرارتی  نه تنها مشكلی را حل ننماید بلكه خئد باعث میعان بخار در پشت یا در داخل عایق شده و  كیفیت آن را به میزان قابل توجهی پایین آورد. این بدان دلیل است كه تاثیر رطوبت در كاهش ضریب هدایت مصالح سبك و بخصوص عایقهای حرارتی (به استثنای بعضی از عیاقها مثل یونولیت كه در برابر رطوبت غیر قابل نفوذ هستند) بسیار زیاد است. به همین دلیل، نكته مهم و اساسی در تعیین محل نصب عایقهای حرارتی، اطمینان از خشك ماندنشان و جلوگیری از نفوذ رطوبت به داخل آنهاست.

بهینه ضخامت عایق حرارتی

به طول كلی بهینه عایق ، یا به عبارت  دیگر بهینه ضاخت عایق حرارتی در هر یك از جدارهای خارجی ساختمان عبارت است از مقدار عیاقی كه كل هزینه های گرمایش و سرمایش فضاهای محصور بین آن جدارها را در طول عمر مفید عایق به حداقل برساند. كل هزینه های گرمایش و سرمایش در طول عمر یك ساختمان عبارت است از مجموع هزینه های سرایش و گرمایش در طول عمر مفید عایق و هزینه تهیه و نصب عایق.

با افزاش مقاومت عایق حرارتی موجود  درجدارهای خارجی یك ساختمان ( در نتیجه استفاده از عایقهای با كیفیت بالاتر یا به اضافه كردن ضخامت عایق) هزینه گرم كردن یا سرد كردن فضاهای داخلی آن ساختمان كاهش یافته و هزینه تهیه عایق افزایش می‌یابد. مادامی كه كاهش هزینه گرمایش و سرمایش (یعنی صرفه جویی اضافی) كه ناشی از افزودن مقاومت حرارتی عایق است بیش از افزایش هزینة‌ آن باشد، كل هزینه‌های دوره ای كاهش خواهد یافت. اما بتدریج هر چه ضخامت عایق بیشر می‌شود، صرفه جویی اضافی نسبت به واحد تغییر ضخامت كاهش می یابد. در حالی كه معمولاً هزینه اضافی تهیه و نصب عایق، نسبت به اولین لایه عایق، ثابت مانده یا زیادتر می‌شود.