المشاهدات: 0 المؤلف: محرر الموقع النشر الوقت: 2025-07-16 الأصل: موقع
في محولات الجهد العالي ، معدات توزيع المفاتيح ، وتوزيع الطاقة ، يجب أن تتحمل مواد العزل الكهربائي ليس فقط الإجهاد الكهربائي ولكن أيضًا الأحمال الميكانيكية. قوة الانثناء - قدرة تصفيح عزل أو مركب لمقاومة الانحناء - تحت الموثوقية وعمر. عندما تتساقط مكونات العزل أو تشوه تحت أحمال الانحناء ، يمكن أن تتعرض سلامة عازلة للخطر ، أو المخاطرة بالتفريغ الجزئي أو أخطاء القوس أو الإخفاقات الكارثية. تتحول هذه المقالة إلى أساسيات قوة الانحناء في مواد العزل الكهربائي ، وتحدد طرق الاختبار الموحدة ، وتوفر استراتيجيات لتحسين مقاومة الانحناء لتحسين الأداء.
غالبًا ما تتعرض العوازل الكهربائية للقوى الميكانيكية أثناء التثبيت أو ركوب الدراجات الحرارية أو الاهتزاز في الخدمة. الأسباب الرئيسية قوة الانثناء هي أمر بالغ الأهمية:
النزاهة الهيكلية تحت الحمل: يدعم BUSBAR وتعتمد قضبان الفاصل على لوحات العزل التي يجب أن تقاوم الانحناء دون تكسير.
السلامة العازلة: يمكن للميكروكرات الناتجة عن الانحناء إنشاء تكثيف المجال الكهربائي الموضعي ، مما يؤدي إلى تفريغ جزئي.
المتانة على المدى الطويل: التوسع الحراري المتكرر والاهتزاز الميكانيكي يطلب العوازل ثني ضمن حدود آمنة لتجنب التعب.
يضمن تحسين قوة الانحناء أن تحافظ الأجزاء العازلة على الهندسة ، ومنع فجوات الهواء ، والحفاظ على خصائص عازلة موحدة طوال فترة خدمتها.
تحكم معلمتان تكميلين سلوك الانحناء:
| ملكية | تعريف | وحدة |
| قوة الانثناء | أقصى إجهاد الانحناء قبل فشل المواد تحت الحمل | MPA أو PSI |
| معامل الانثناء | منحدر منحنى الإجهاد والضغط في منطقة الانحناء المرنة ؛ يشير إلى الصلابة | MPA أو PSI |
تحدد قوة الانحناء قدرة تحميل الذروة قبل التكسير أو الكسر.
يعكس معامل الانحناء صلابة العزل - يعني المعامل المرتفع انحرافًا أقل تحت الضغوط التشغيلية.
في تصميم العزل ، يتم تحقيق التوازن: صلابة عالية للحفاظ على الشكل ، ومع ذلك صلابة كافية لمقاومة انتشار الكراك.
يستخدم العزل الكهربائي مجموعة متنوعة من شرائح ومركبات الحرارة ، كل منها يقدم خصائص انثناء مميزة:
زجاج الايبوكسي (FR - 4): يستخدم على نطاق واسع في لوحات الدوائر المطبوعة وشرائط الطرفية ، وعادة ما يعرض FR -4 قوة انثناء حوالي 300-350 ميجا باسكال ومعامل من 15-18 GPA. مزيجها من الاستقرار الكهربائي والمتانة الميكانيكية يجعلها العمود الفقري في تطبيقات الجهد المتوسط.
صفائح الفينول (سلسلة PFCC): مصنوعة من راتنج الفينول المعزز بالنسيج السليلوز أو القطن ، تتراوح هذه الدرجات من 80 ميجا باسكال (قائم على الورق) حتى 200 ميجا باسكال (قائم على القماش) في قوة الانثناء ، مع Moduli بين 5 و 10 GPa. يتفوقون في حواجز المفاتيح والفواصل العازلة.
زجاج السيليكون (G - 10/11): مع وجود قوة الانحناء التي تتجاوز 400 ميجا باسكال ومعدل بالقرب من 20 GPa ، توفر LaLinates القائمة على السيليكون مقاومة رطوبة عالية ، مثالية للتركيبات الرطبة أو الخارجية.
الزجاج الميلامين: تقديم قوة الانحناء المعتدلة (150-250 ميجا باسكال) ولكن مقاومة اللهب المتفوقة ، يخدم صفائح الميلامين في كتل الصمامات وأدوات الموصل حيث تكون السلامة من الحرائق ذات أهمية قصوى.
اختيار المواد المناسبة مفصلات على مطابقة خصائص الانحناء مع الأحمال الميكانيكية ، والظروف المحيطة ، ومستويات الإجهاد الكهربائي.
لقياس مقاومة الانحناء ، تعتمد المختبرات على بروتوكولات ASTM و IEC ، والأكثر شيوعًا اختبارات الانحناء 3 - النقطة 4.
تحضير العينة: قطع أشرطة ذات عرض قياسي (على سبيل المثال ، 12.7 مم) وسمك (على سبيل المثال ، 3 مم) من الصفائح.
إعداد الاختبار: دعم الشريط على بكرتين مفصولة بامتداد معروف (عادة 16 × سمك).
التحميل: قم بتطبيق القوة في منتصف المعدل بمعدل يتم التحكم فيه (1-5 مم/دقيقة) حتى الكسر.
الحساب: 
حيث يكون F هو الحمل الذروة ، L هو Super Span ، B و D هو عرض الشريط وسمك.
على الرغم من بساطته ، يركز اختبار 3 نقاط على الإجهاد أسفل أنف التحميل ، مما قد يقلل من أداء الأداء في المواد ذات الخصائص غير المنتظمة.
الدعم والتحميل: يوزع اثنان من الدعم الخارجي وأنف التحميل الداخلي لحظة الانحناء بالتساوي عبر القسم المركزي.
الميزة: تقلل منطقة الإجهاد الأكثر اتساقًا من تأثير العيوب السطحية ، مما يوفر مقياسًا حقيقيًا للصفائح غير المتجانسة أو الألياف.
الحساب: 
(مع اتفاقيات مختلفة على أساس المسافات الداخلية/الخارجية).
تتطلب كلتا الطريقتين محاذاة دقيقة ، وتركيبات معايرة ، والظروف البيئية الخاضعة للرقابة - درجة الحرارة والرطوبة يمكن أن تغير من صلابة الراتنج ونتائج الانحراف.
العديد من المتغيرات شكل الانحناء:
اتجاه الألياف: ألياف زجاجية أحادية الاتجاه تتماشى مع محور الانحناء بشكل كبير يعزز القوة والمعامل.
كيمياء الراتنج: تقاوم الايبوكسيات المتشددة مع المعدلات المطاطية التكسير بشكل أكثر فعالية من الفينول الهشة.
نسبة السماكة والانتفاخ: تميل العينات السميكة أو الفترات الأقصر إلى إظهار قوة الانحناء المطلقة العليا ولكن قد تخفي نقاط الضعف بين الأتباع.
جودة التصنيع: الفراغات ، أو الجيوب الغنية بالراتنج ، أو المعالجة غير المتكافئة ، تقدم مركبات الإجهاد التي تترسب الفشل المبكر.
تنفيذ مراقبة الجودة الصارمة - قياس الكسر البغيض ، والتفتيش بالموجات فوق الصوتية ، ومراقبة العمليات - يشرفون مع خصائص انثناء متسقة.
لرفع قوة الانثناء دون المساس بخصائص أخرى ، يمكن للمهندسين:
تحسين جزء حجم الألياف: زيادة المحتوى الزجاجي تصل إلى حوالي 70 ٪ من حيث الحجم يزيد من الصلابة والقوة.
دمج المملحات النانوية: جزيئات النانو أو السيليكا المشتتة في الراتنج تعمل على تحسين الصلابة وتخلف نمو الكراك.
بنيات الصفائح الهجينة: يمكن أن يؤدي الجمع بين طبقات الزجاج والأراميد إلى تآزر الصلابة العالية مع مقاومة تأثير ممتازة.
المعالجة الحرارية بعد الذروة: يعالج المعالجة ذات درجة الحرارة العالية الممتدة من الضغوط المتبقية ويزيد من كثافة الارتباط المتقاطع ، مما يعزز أداء الانثناء.
يجب التحقق من صحة هذه التكتيكات من خلال الاختبار التكراري لضمان بقاء الخواص الكهربائية والحرارية ضمن المواصفات.
بالنسبة لمواد العزل الكهربائي ، فإن قوة الانحناء ليست مجرد فضول ميكانيكي - إنها معلمة حرجة تحمي السلامة العازلة تحت أحمال الانحناء. من خلال فهم منهجيات الاختبار والتأثيرات المادية واستراتيجيات التحسين ، يمكن للمصممين والمصنعين تقديم مكونات عازلة تحمل الإساءة الميكانيكية ، والإجهاد البيئي ، وتجاوزات الخدمة. يضمن نهج منهجي لقياس وتعزيز أداء الانثناء أن أنظمة المحولات والمفاتيح وأنظمة الطاقة تعمل بشكل موثوق لعقود.
