بخشی از مقاله
تکنولوژی کابل
فهرست مطالب
فصل اول 1
1-1 سیم ها و کابل ها در صنعت برق 1
1-2 یاداوری تعاریف فیزیکی از مشخصات مواد 2
3-1 خواص و کاربرد فلزات غیر آهنی 4
4-1 فلزات هادی برای خط انتقال انرژی 6
5-1 مقایسه مشخصات فلزات و الیاژها 8
فصل دوم 10
عایق های الکتریکی در کابل 10
1-2 تعاریف فیزیک برای عایق ها 10
2-2 خواص عایقها 12
3-2 انواع عایق ها از نظر ساختمان شیمیائی 14
4-2 انواع عایق از نظر مواد استعمال 15
5-2 شناخت عایق های متداول در کابل سازی 15
عایق های مصنوعی 20
روغن های عایق 22
عایق های گازی 24
فصل اول
1-1 سیم ها و کابل ها در صنعت برق
در ارزش حیاتی انرژی الکتریکی، می گویند که خون رگهای جهان صنعت می باشد. و این توصیف خود نقش سازنده تولید و انتقال وتزوعی نیروی برق را بیان می کند.
ظاهرا تصور می شود که هزینه عمده استفاده از این انرژی فقط مربوط به تولید است، در حالیکه مراکز نیرو با همه تاسیسات وتجهیزات خود که به منزله قلب سیستم است حدود 30 تا 35 درصد از هزینه را به خود اختصاص می دهد و 65 تا 70 درصد کل هزینه تاسیسات مربوط به سیستم برق رسانی است.
مراحل برق رسانی نیز شامل موارد زیر است:
- انتقال انرژی از نیروگاه ها به فواصل طولانی که با فشار قوی انجام می گیرد.
- پخش انرژی که با ولتاژهای متوسط از یک خط انتقال فشار قوی صورت می گیرد تا انرژی مراکز عمده مصرف یک ناحیه را تامین کند.
- توزیع انرژی برق که با ولتاژهای معمولی از مراکز پست های فرعی هر ناحیه انجام می گیرد و برق مصرف خانگی یا صنعتی و کشاورزی را می رساند.
در تمام موارد فوق نیز، هزینه عمده برق رسانی را قیمت سیم های هادی انرژی در بر میگیرد و برای اینکه در هر موقع از شب و روز بتوان از جریان برق بمنزله یک منبع مطمئن انرژی استفاده شود تا روشنایی و گرما و نیروی محرکه صنایع تامین گردد، لازم است در هر مرحله ای از برق رسانی از هادی های مناسب استفاده شود که شبکه مشخصات زیر را داشته باشد:
1- اطمینان کار
2- امکان رفع فوری نواقص
3- تامین حداقل شرایط قابل قبول با کمترین هزینه.
حال برای شناخت از تکنولوژی سیم ها و کابل های مورد مصرف در صنایع الکتریکی و کیفیت انتخاب و کاربرد آنها مباحثی بر این شرح بررسی می شود:
فلزات هادی- عایق های الکتریکی – انواع سیم ها- ساختمان و ارگذاشتن کابل ها.
قبل از آغاز بحث، برخی از تعاریف فیزیکی و مشخصات مواد بطور ساده یادآوری می شود و همچنین جداول و علائم و مقررات استاندارد در هر زمینه نیز درجه شده است.
1-2 یاداوری تعاریف فیزیکی از مشخصات مواد
ساختمان ماده
موادی که بطریق شیمیائی به مواد ساده تری تجزیه نشوند و از اتم های نظیر تشکیل یافته باشند مواد اصلی یا عناصر نام دارند. مجموعا 102 عنصر شناخته شده اند که از آنها 13 عنصر را بطور مصنوعی می توان بدست آورد.
اتم – کوچکترین جز یک عنصر شیمیائی که قابل تجزیه شدن به اجزا کوچکتر نباشد. اتم از هسته و الکترون هائی تشکیل یافته است که بدور هسته می چرخند.
ملکول- کوچکترین جز یک جسم است که با وسائل مکانیکی قابل تقسیم شدن با جزا کوچکتر نمی باشد و از اتم های نظیر یا غیر نظیر تشکیل یافته است که بطریق شیمیائی می توان آنها را جدا کرد.
حالات مواد
مواد اصلی شیمیائی به فلزات و غیر فلزات تقسیم بندی می شود. فلزات در درجه حرارت معمولی باستثنای جیوه، همگی جامدند و غیر فلزات (شبه فلزات) همگلی جامد یا گازی هستند (بجز برم که مایع است) فلزات به آهنی و غیر آهنی و همچنین فلزات سبک و سنگین تقسیم می شود.
جرم مخصوص – نسبت جرم m برحجم v را جرم مخصوص می گویند:
مقاومت مخصوص - مقاومت الکتریکی سیمی بطول یک متر و مقطع یک میلیمتر مربع را مقاومت مخصوص آن سیم می گویند که ممکن است دردرجات حرارت مختلف داده شود و علامت اختصاری آن است.
برای مایعات از واحد اهم سانتیمتر مربع بر سانتیمتر یا اهم سانتیمتر استفاده می شود.
برای عایق ها نیز اهم سانتیمتر یا ما اهم سانتیمتر بکار می رود.
قابلیت هدایت X- مقدار عکس مقاومت مخصوص را قابلیت هدایت می گویند.
ضریب حرارت - ضریب حرارت نشان می دهد که مقاومت هر اهم از جسمی در مقابل بالارفتن درجه حرارت باندازه یک سانتی گراد چقدر تغییر می کند (اضافه می شود یا کم می شود) واحد آن درجه/1 یا 1/grd می باشد.
مقاومت رویه- عبارت است از مقاومت در سطح عایق بین دو الکترود (دو قطعه فلزی در فاصله 10 میلی متر با ولتاژ 100 ولت و یا ولتاژ آزمایش 1000 ولت)
استحکام الکتریکی Ed- مقدار موثر ولتاژ متناوبی که بین دو الکترود واقع در نمونه آزمایش موجود بوده و باعث جرقه زدن می شود.
استحکام الکتریکی Ed- برابر نسبت ولتاژ آزمایش به ضخامت نمونه تحت آزمایش می باشد.
انبساط طولی (انبساط خطی) – عبارت است از افزایش طولی برحسب میکرومتر که یک میله بطول یک متر در اثر بالا رفتن درجه حرارت باندازه یک درجه سانتیگراد پیدا می کند. مقدار تغییرات طولی به نسبت درجات حرارت بیک نسبت نیست.
3-1 خواص و کاربرد فلزات غیر آهنی
مس (cu)- فلز چکش خوار و قابل خم شدن است و کارکرد در روی آن آسان است. در مقابل حرارت دوام زیادی دارد و در مقابل اسیدها و بازها مقاوم است. در برابر تشیکل نمک (بجز نوشادر، آمونیاک و گوگرد) نیز دوام دارد. قابلیت لحیم کاری، اتصالات مطمئن، در کلید ها و بست های برقی را دارد. قابلیت جوش دادن و ریختن آن خوب نیست. نسبت به درجه خواص مس در محصولات غلطکی، پرس و بویژه قابلیت هدایت الکتریکی آن خوب و قابل استفاده می باشد.
آلومینیوم (Al)- قابلیت کوره کاری و چکش خواری دارد، جوش دادن و قابل ریخته شدن آن میسر و در برابر زنگ زدگی مقاوم است.
در برابر اسیدها و بازها، غیر مقاوم بوده و با بست های پیچی نامطمئن است. هادی الکتریکی خوبی بوده و برای تهیه ورق های – بسیار نازک، لوله ها، میله ها و شاسی رادیو، حفاظت در مقابل نفوذ امواج و همچنین برای روتورهای فقسی در الکترو موتورها مناسب است.
سرب(pb) – قابل پرسکاری و چکش خوار یو غلطک زدن و لحیک کاری است. درمقابل اسید مقاوم بوده و فلز بسیار نرمی است. اتصال های سربی مثل اتصالات مسی، سمی است و در صفحه های باطری و پوشش سربی کابل ها، لوله ها، واشرها، سرنج، سفیدآب سرب و دستگاههای شیمیائی بکار می رود.
قلع (Sn)- قابلیت ذوب شدن و خم کردن و غلطک زدن دارد و چکش خوار است. برای لحیم کاری بسیار با اهمیت است. برای قلع اندود کردن سیم ها و ورق ها بکار می رود.
روی (Zn)- بخوبی قابلیت ریختن دارد و در حرارت 100 تا 150 درجه سانتیگراد چکش خوار است، قابل غلطک زدن، کشیدن و مقاوم در برابر زنگ زدگی بوده ولی در برابر اسیدها و بازها دوام ندارد. برای الکترودپیل ها، پوشش ها و بعنوان تهیه آلیاز برنج، مفرغ قابل استفاده است.
نیکل خام (Ni)- قابلیت کش آمدن، غلطک زدن، چکش خواری و جوش دادن دارد. خاصیت مغناطیسی و قابلیت صیقلی کردن در درجه گرمای معمولی، مقاوم در برابر زنگ زدگی و بالابردن خاصیت قابلیت نفوذ مغناطیسی دارد. در آکومولاتورها و آب – نیکل دادن فلزات و تهیه آلیاژهای نیکل و کنستانتان و ورق های بسیار نازک مورد استفاده قرار می گیرد.
آلیاژهای مس – ترکیبات مختلف از مس با سایر فلزات، انواع آلیاژها برنج را تشکیل می دهد که بخوبی قابل ریختن، براده گیری، لحیم کاری و قابلیت هدایت بسیار خوب، غیر مغناطیسی و مقاوم در برابر آب سرد و گرم و بخار و حساسیت کم در برابر محلول های آب و گاز می باشد. اگر درصد مس آن زیاد باشد در حالت سردی و با درصد کم مس و همچنین در حالت گرمی قابلیت شکل دادن دارد.
آلیاژهای نیکل – نیکل دارای قوه رنگ دهی زیاد است و آلیاژ را سفید رنگ می کند. مقدار مقاومت الکتریکی را بالا برده و تغییر مقاومت را با درجه حرارت کم می کند (برای مقاومت ثابت مثل کنستانتان مناسب است)
آلیاژهای منیزیم – این آلیاژها، جرم مخصوص کم با نقطه ذوب پائین دارند و بخوبی قابل براده گیری با ضریب الاستیسیته خیلی کم و غیر حساس در مقابل بارهای ضربه ای می باشند. قابل لحیم کاری نیستند ولی تحت شرایطی قابل جون دادن هستند. فقط در حالت گرم قابل تغییر شکل دادن هستند. چون براده های منیزیم باسانی قابل سوختن است در موقع براده گیری آن بایداحتیاط شود.
4-1 فلزات هادی برای خط انتقال انرژی
سیم آلومینیومی:
سیم های آلومینیومی داریا 5/99درصد آلومینیوم و 5/0 درصد از فلزات دیگر می باشد. مقاومت مخصوص آن در 20 درجه سانتیگراد میکرو اهم سانتیمتر است که در حدود 6/1 برابر مقاومت مخصوص مس سخت می باشد. در خطوط هوائی استفاده از آلومینیوم از نظر مقاومت مکانیکی جالب نیست و با انتخاب سیم آلومینیوم در خطوط هوائی ناچار باید فواصل پایه ها را کوتاه تر کرد و همینامر سبب افزایش تعداد پایه و در نتیجه بالا رفتن هزینه می گردد. لذا آلومینیوم را همراه با فولاد بکار می برند. در کابل های عایق عیب عمده استفاده از آلومینوم در مقایسه با مس در این است که در مقاومت های مساوی قطر کابل بزرگتر شده و حجم مواد عایق بیشتر می شود.
سیم آلملیک Almelec یا Aldrey
این فلزات آلیاژی است که 3/98 درصد آلومینوم و مقدار کمی منیزیم و سیلیسیم دارد که پس از آب دادن و زدن و دوباره پختن درست شده است و هدایت ویژه آن 10 درصد از آلومینیوم خالص کمتر است یعنی 10 درصد مقاومت مخصوص بیشتری دارد ( میکرواهم سانتیمتر است) ولی این آلیاژمقاومت مکانیکی درحد گسیختگی 67 درصد از آلومینیوم خالص بیشتر است یعنی اگر مقاومت مکانیکی در حد گسیختگی برای آلومینیوم 16 تا 19 کیلوگرم بر میلیمتر مربع می باشد. این فلز نسبت به (آلومینیوم –فولاد) دو عیب دارد، یکی اینکه قابلیت انبساط آن بیشتر است که مجبور به انتخاب پایه های بلندتر می شویم، دوم اینکه سبکتر از (آلومینیوم – فولاد) می باشد لذا در مقابل باد، انحراف بیشتری خواهد داشت.
سیم آلومینیوم – فولاد: این کابل ها در وسط یک هسته از رشته های فولاد گالوانیزه و در بیرون آن رشته های آلومینیومی دارد. مقامت مکانیکی آن بستگی به تعداد رشته های فولاد و آلومینیوم دارد. با نسبت های معمولی، مقاومت مخصوص آن کابل ها در حدود 5/3 میکرواهم سانتیمتر یعنی دو برابر مس و مقاومت مکانیکی آن 45 برابر مس می باشد. کابل هائی نیز از آلملیک و فولاد وجود دارد که در آن بجای آلومینیوم ، آلیاژ الملیک بکار رفته است.
سیم مس – فولاد (کاپرولد copper weld)
این هادی دارای مغز فولادی است که از فلز مس پوشیده شده است. مقاومت مکانیکی آن در حد گسیختگی 70 الی 100 کیلوگرم بر میلیمتر مربع می باشد. هدایت مخصوص آن یک چهارم هدایت مخصوص مس ونصف هدایت مخصوص آلومینیوم – فولاد می باشد.
اگر شدت جریان باندازه کافی ضعیف باشد انتخاب سطح مقطع از روی ملاحظات مکانیکی تعیین می شود.مزایای این سیم نسبت به سیم مسی عبارت است از:
الف – وزن کمتری دارد
ب – فواصل پایه های حامل را می توان طولانی تر انتخاب کرد.
ج)- قیمت هر کیلوگرم آن ارزانتر است.
لذا بیشتر بعنوان کابل زمین در خطوط فشار قوی و یا کابل های حامل بکار برده می شود.
سیم فولادی – از فولاد اغلب به عنوان کابل زمین استفاده می شود و دو نوع دارد یکی فولاد با مقاومت مکانیکی در حد گسیختگی 140 کیلوگرم بر میلیمتر مربع که کربن کمتری دارد و دیگری فولاد با کربن بیشتر و مقاومت مکانیکی در حد گسیختگی 180 کیلوگرم بر میلیمتر مربع که بهر حال در کابل های آلومینیوم – فولاد و آلملیک – فولاد یا کابل های زمینی، از نوع دوم بطور متداول زیاد مصرف می شود.
سیم مس سخت- مس از نوع الکترولیتی با درجه خلوط 96/99 درصد هدایت خوب دارد که خیلی خالص ولی (زده شده) با مقاومت مخصوص 76/1 یعنی 98 درصد هدایت مس (دوباره پخته) را دارد.
سیم مس نیمه سخت – در شبکه های فشار ضعیف از نوعی مس نیمه سخت استفاده می شود که مقاومت مکانیکی آن در حد گیسختگی 32 کیلوگرم بر میلیمتر مربع می باشد و فاصله بین پایه ها از 50 متر تجاوز نمی کند.
سیم برنز تلفونیک – این سیم مقاومت مکانیکی بیشتر از سیم مسی دارد ولی هدایت الکتریکی آن ضعیف تر است. برنز الیاژی از مس و قلع است وهدایت الکتریکی آن 72 درصد هدایت مس و مقاومت مکانیکی آن متغیر و تا 75 کیلوگرم بر میلیمتر مربع می رسد.
نتیجه- سیم های مس وآلومینیوم – فولاد و آلملیک بیشتر لخت و در خطوط هوائی بکار می روند ولی مس و آلومینیوم برای سیم های عایق (کابل) بکار برده می شود.
5-1 مقایسه مشخصات فلزات و الیاژها
الف – مشخصات الکتریکی : در مقاومت الکتریکی مساوی، سیم آلومینیوم و آلملیک وآلومینیوم فولاد خیلی جالب تر از مس یا برنز هستند چون
- هر 100 کیلوگرم آلومینیوم جانشین 5/199 کیلوگرم مس می شود.
- هر 100 کیلوگرم آلملیک جانشین 181 کیلوگرم می می شود.
- هر 100 کیلوگرم آلومینیوم – فولاد جانشین 139 کیلوگرم مس می شود.
ب) مشخصات مکانیکی: با توجه به اینکه مقاومت مکانیکی یک سیم آلومینیومی به مقطع یک میلیمتر مربع 18 کیلوگرم و همچنین مقاومت مکانیکی برای مس 45 کیلوگرم و برای آلملیک 33 کیلوگرم و برای آلومینیوم – فولاد 35 کیلوگرم می باشد پس از نظر مکانیکی:
- هر 100 کیلوگرم آلومینیوم جانشین 132 کیلوگرم مس می شود.
- هر 100 کیلوگرم آلملیک جانشین 240 کیلوگرم مس می شود.
- هر 100 کیلوگرم آلومینیوم – فولاد جانشین 190 کیلوگرم مس می شود.چون قیمت هر کیلوگرم کابل (با مقاومت اهمی مساوی در هر کیلومتر) برای مس بیشتر از آلومینیوم و آلملیک می باشد لذا از نظر اقتصادی بکار بردن آلومینیوم و بویژه آلملیک و آلومینیوم.
- فولاد مقرون بصرفه می باشد.
فصل دوم
عایق های الکتریکی در کابل
برای ساختن ماشین ها و اسباب های الکتریکی و همچنین هادی های برق دو نوع ماده لازم است که یکی برای عبور دادن الکترون ها می باشد و بنام فلزات هادی برق بررسی شدند. دومین ماده مورد نیاز،موادی هستندکه مانع عبور الکترون ها می شود که به آن ها عایق برق می گویند. و لذا عایق ها نیز از همان ارزش هادی ها بهره مندند. چه بدون وجود عایق ها، امکان استفاده از انرژی برق میسر نیست و از آنجائیکه عایق های الکتریکی برعکس هادی ها، وظیفه دارند که مانع پخش جریان شده و مسیر جریان های الکتریکی را محدود می کنند، لذا عایق ها باید خواص ویژه ای داشته باشند که قبل از ذکر این خواص چند تعریف فیزیکی برای عایق ها یادآوری می شود.
1-2 تعاریف فیزیک برای عایق ها
اختلاف سطح انهدامی و استقامت الکتریکی عایق:
فار الکتریکی موثر یک جریان متناوب سینوسی که سبب انهدام عایق می شود اختلاف سطح انهدامی آن عایق نام دارد در طول آزمایش عایق اختلاف سطح بایستی یکنواخت از صفر تا اختلاف سطح انهدامی بالا رود و حدود 20 ثانیه طول می کشد. استقامت الکتریکی عایق برابر است با خارج قسمت اختلاف سطح انهدامی بر کوچکترین فاصله بین دو الکترودی که عایق بین آن قرار گرفته است. برای نمونه استقامت الکتریکی چند عایق که در صنعت برق متداول است در جدول زیر مندرج است.
نوع عایق ضخامت میلیمتر استقامت الکتریکی kv/mm ضخامت میلیمتر استقامت الکتریکی kv/mm
کاغذ خشک
کاغذ اغشته بروغن
پارچه کتانی لاکی
پرس ایشپان
مقوای الکتریکی
طلق نسوز
چینی 06/0
نازک
3/0
2/0
2/0
1/0
2 9
50
26
25
40
88
16 25/0
ضخیم
3
3
3
5/0
15 6
40
12
9
21
26
9
مقاومت الکتریکی عایق: مقاومت الکتریکی عایق عبارت است از مقاومتی که توسط پل های اندازه گیری مقاومت با جریان دائم سنجیده می شود. مقاومت عایقی از قانون اهم پیروی نمی کند، زیرا در عایق ها جریان متناوب با اختلاف سطح ترفی نمی کند بلکه میزان صعود آن بیشتر است. مطابق استاندارد معمولا دو نوع مقاومت برای عایق ها تعریف می شود:
1- مقاومت داخلی عایق که عبارت است از خارج قسمت اختلاف سطح دو الکترود به جریانی که از آن عبور می کند.
2- مقاومت سطحی عایق عبارت است از خارج قسمت اختلاف سطح دو الکترود به جریانی هک از سطح خارجی عایق عبور می کند این مقاومت در اثر نشت رطوبت هوا روی سطح خارجی عایق و یا رسوبات دیگر که کم و بیش سطح خارجی عایق را هادی می کند ظاهر می شود.
جریان خزنده سطحی عایق: جریان سطحی، جریانی است که روی سطح خارجی عایق، بین دو الکترود که نسبت بهم اختلاف پتانسیل داشته باشند عبور می کند. چنانچه در روی سطح خارجی عایق عوامل موثر خارجی مانند رطوبت، کثافات واجسام خارجی رسوب می کند، اولا ضریب هدایت الکتریکی سطح عایق زیاد می شود و ثانیا در اثر شدت جریان سطحی که از آن عبور می کند عایق خورده شده و منهدم می شود .
برای بالا بردن استقامت عایقی در برابر جریان خزنده باید سطح خارجی عایق را لاک زده و یا لعاب داده شود. روغن نیز از عوامل خوبی است که اگر عایق درون آن قرار گیرد استقامت آن در برابر جریان خزنده افزایش می یابد.
2-2 خواص عایقها
الف- خواص الکتریکی
1- مقاومت مخصوص الکتریکی آنها خیلی زیاد باشد یا بعبارت دیگر ضریب هدایت خیلی کم داشته باشد.
2- استقامت الکتریکی آنها زیاد باشد.
3- ضریب عایقی خوب داشته باشد.
4- استقامت الکتریکی آن در مقابل جریان های سطح خزنده زیاد باشد.
5- ضریب تلف عایقی آن خیلی کم باشد.
ب- خواص مکانیکی
از آنجائیکه کیفیت مصرف عایق ها در دستگاههای مختلف متفاوت است، علاوه بر در نظر گرفتن خواص الکتریکی، باید خواص مکانیکی عایق ها نیز در نظر گرفته شود. این خواص شامل است بر تحمل فشار و کشش – پایداری در مقابل حرارت – غیر قابل اشتعال – کمی تغییرات حجمی دراثر حرارت – پایداری و مقاومت در برابر جرقه.
ج- خواص شیمیائی:
برای آنکه عایق ها ثبات شیمیائی داشته باشند باید استقامت آن ها در مقابل ازن Ozon و روغن ها و نداشتن اسیدوعدم رخنه گازها مناسب باشد.
د- دوام عایق در برابر شرایط جوی:
عایق ها باید رطوبت آب را در خود جذب نکنند و در اثر رطوبت و تغییرات هوا پوسته پوسته نشوند.
هـ - طول عمر عایق ها: عایق ها باید در برابر باد و باران و نفوذ آب مقاوم باشند و خواص فیزیکی و شیمیائی و مکانیکی عایق در برابر اثر لحظه ای حرارت زیاد و کم ثابت بماند.
و – قابلیت تغییر شکل دادن عایق:
عایق ها باید براحتی بفرم های زیر در آیند:
- ورقه ورقه شدن
- شکل پذیری بحالات مختلف
- یکنواخت و هموژن باشند
- استقامت در مقابل ترک خوردن و پریدن
- قابل ریخته گری بودن باشند
- قابلیت پرداخت و صیقلی کردن داشته باشند.
نتیجه: با ذکر خواص فوق برای عایق ها یادآوری می شود که مواد عایق همگی دارای کل خواص در حد عالی ان نمی باشند و از ان، مناسب ترین نوع را باید انتخاب کرد.
3-2 انواع عایق ها از نظر ساختمان شیمیائی
الف – مواد طبیعی مانند مرمر – پلیمر- آسپست – تالک متراکم – چوب – مواد دالیافی
ب- مواد مصنوعی معدنی – شیشه – میکرانیت – سرامیک
ج- مواد مصنوعی تصفیه شده شیمیائی که از تغییرات شیمیائی مواد طبیعی با مبدا گیاهی و حیوانی بدست می آیند که عبارتند از :
1- از شیرکازئین – شاخ مصنوعی – گالالیت.
2- از سلولز مانند سلوفان – سلولوئید- ریون- مقوای الکتریکی – شیشه سلولوئیدی – پرسیان – تریانول – فیبر ولگانیزه.
3- از کائوچوک طبیعی مانند لاستیک نرم – لاستیک سخت.
د – مواد مصنوعی آلی تمام سنتتیک – این مواد از ملکول های کربن دار کاملا تازه بوده و مواد تشکیل دهنده آنها کربن و روغن های معدنی و گازهای معدنی است که در کل شامل دورو پلاست ها و ترموپلاستها می باشند.
دروپلاستها:
مواد سختی پذیر- این مواد در ضمن و یا پس از دادن حرارت قابلیت شکل گرفتن خود را از دست می دهند و بصورت جسم سختی در میایند که دیگر نرم نمی شوند مانند فنون پلاست ها و آمینوپلاست ها و مواد پلی استر و صمغ ریختگی.
ترموپلاستها:
این ها مواد سختی ناپذیرند که در اثر حرارت نرم شده و در نتیجه قابل شکل گرفتن می شوند مانند pvc- پلی امید – پلیکربنات ها – پروپیلن ، مواد کائوچوی مصنوعی – سیلیکون ها
4-2 انواع عایق از نظر مواد استعمال
عایق ها با توجه به موارد استعمالشان به سه گروه تقسیم می شوند:
گروه اول – عایق هائیکه شکل ظاهری وخارجی دستگاهی را تشکیل می دهند مثل سوفالین و چینی و عایقهای پرسی کائو چوئی و باکالیت.
گروه دوم – عایق هائیکه برای روپوش ان قسمت که زیر اختلاف پتانسیل قرار میگیرد و یا جریان از آن عبور می کند بکار می رود، مثل لاستیک و طلق نسوز و لاک و مقوای نسوز و کاغذ و مشتقات آنها.
گروه سوم – عایق هائی که برای پرکردن فضا و منافذ خالی در دستگاههای الکتریکی بکار برده می شود مانند روغن، قیر و گاز.
5-2 شناخت عایق های متداول در کابل سازی
عایق های طبیعی
1- چینی: از همان موقعی که از چینی ها برای عایق ها و مقره ها در هوای آزاد استفاده گردید، سازندگان لوازم برقی باهمیت و ارزش چینی و سوفالین پی بردند. خمیر کردن چینی با آب کاملا تصفیه شده انجام می گیرد تا املاح موجود در آب مصرفی بخصوص نمک، از تغییر دادن و خراب کردن خواص الکتریکی و مکانیکی چینی جلوگیری کند. برای جلوگیری از کثیف شدن سریع چینی آن را لعاب می دهند تا همچنین از نفوذ رطوبت بداخل چینی مانع شود. لعابی که برای این منظور بکار می رود نوعی شیشه با درجه ذوب پائین است که رنگ دلخواه را به چینی می دهد، مثل چینی سفید یا قهوه ای و یا سبز. چینی های پررنگ نسبت به چینی سفید حرارت را بیشتر در خود نگه می دارند و لذا زودتر خشک شده و بر روی آن کمتر مه می نشیند. از بهترین خواص چینی با ثبات بودن آن از نظر شیمیائی و فیزیکی و جوی می باشد و در ضمن چون محترق نمی شود بقیمت ارزانتر نیز تولید می گردد لذا مورد استعمال آن در فشارهای قوی بسیار زیاد است. چینی استقامت ضربه ای کم دارد و تلفات دی الکتریکی آن نسبتا زیاد است.
2- استاتیت Steatit: استاتیت نوعی چینی است که در صنایع برقی خیلی متداول است. چون ضریب تلفات آن بمراتب از چینی کمتر است و بیشتر در ساختن دو شاخه، پریز و دو راهی و فیوز و قسمت های مختلف کلید و مقره و خازن ها بکار می رود.
3- شیشه: با آنکه شیشه از قدیمی ترین نوع عایق ها می باشد، لیکن بعلت شکننده بودن آن امروز فقط در مواردی بکار می رود که نتوان از چینی و سوفالین استفاده کرد و این عایق ها در اثر تابش اشعه خورشید کمتر از چینی گرم می شوند.
4- کاغذ: از آنجائیکه کاغذ، مایعات را بخود جذب می کند و همچنین نرم و قابل خمش می باشد عایق بسیار خوبی است و لذا در صنعت الکتروتکنیک مصرف بیشتری دارد بطوریکه برای روپوش سیم ها و صنعت کابل سازی و ساختمان ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورها و کلیه دستگاههای فشار قوی و جریان های قوی با فرکانس پائین بکار برده می شود. نحوه تولید کاغذ و عملیات مربوط به آسیا کردن و خرد کردن و پرس شدن کاغذ، خواص مکانیکی و الکتریکی مختلف به آن می دهد. مقاومت الکتریکی و ضریب تلف کاغذ نیز بستگی به مقدار رطوبت کاغذ دارد و هر چه کاغذ محکمتر و صاف تر و سنگین تر باشد مقدار ضریب عایقی واستقامت الکتریکی آن بیشتر است. مقاومت مخصوص کاغذهای عایق خیلی زیاد بوده و برای کاغذهای خشک در درجه حرارت معمولا تقریبا 2*1017 تا 3 اهم سانتیمتر می باشد. لیکن کاغذهای عایق در حوزه قوی بر اثر بروز پدیده کرونا خراب می شوند که این خرابی در اثر ایجاد اوزن می باشد.
5- کاغذ آغشته بروغن معدنی : اگر کاغذهای نازک با ضخامت 01/0 تا 1/0 میلمتر را در خلا خشک کرده و وارد روغن کنیم عایق بسیار خوبی می شود که خواص عالی دارد و چون استقامت الکتریکی آن نیز بسیار زیاد است در ساختمان اغلب دستگاههای فشار قوی بکار برده می شود. هر چقدر فشار روغن بیشتر باشد استقامت الکتریکی کاغذ روغنی نیز افزایش می یابد. مقدار حرارت مجاز برای کاغذ آغشته بروغن در حدود 70 درجه سانتیگراد است.
6- پرس ایشپان: باچسباندن و فشردن چندین ورق کاغذ که هنوز نرم است انواع مقوا بدست می آید. یکی از انواع مقوا که فشردگی زیاد دارد و یک یا هر دو سطح آن صیقلی و پرداخت شده است مقوای بدست می آید که عایق خوبی است و لیکن بعلت جذب رطوبت بالا، در جهت ورقه ها ورم کرده و احیانا می ترکد.
7- کاغذ فشرده: ورقه های کاغذ که تحت حرارت و فشار زیاد پرس می شود یکی از بهترین عایق ها است که خواص الکتریکی مکانیکی بسیار خوبی داردو براحتی می توان باشکال مختلف در آورد. قابلیت تراشیدن و سوراخ کردن و پرداخت دارد و لذا در صنعت الکتروتکنیک خیلی زیاد مصرف می شود. این عایق در فضای آزاد و بدون سقف بویژه جاهائیکه رطوبت زیاد است قابل استفاده نمی باشد. همچنین با توجه به خواص آن در محل هائیکه ایجاد کرونا می شود و یا امکان جرقه و جود دارد نباید مورد استفاده قرار گیرد.
مورد استعمال عمده این عایق در ترانسفورماتورهای فشار قوی و کابل های سیم پیچی و عایق – بندی حلقه ها نسبت بهم و نسبت به هسته آهنی و صفحه تابلوی برق می باشد.
8- طلق نسوز: طلق نسوز خواص عایقی الکتریکی بسیار خوبی دارد که در مقابل حرارت و روغن ها با ثبات است و خواص آن از تمام مواد طبیعی دیگر بهتر است.
طلق های نسوز از نظر تجارتی به رنگ های مختلف دسته بندی می شود از جمله طلق نسوز قرمز رنگ که بهترین خواص الکتریکی و عایقی را دارد که در ساختمان خازن ها و دستگاههای (فرکانس بالا) بکار برده می شود. طلق نسوز سبز رنگ در عایق بندی دستگاههای اندازه گیری و دستگاههای حرارتی ورزیستانس ها بکار برده می شود.
9- فیبر: از خیس کردن سلولز در کلرید روی کاغذ نازکی بدست می آید که بصورت محلول است که پس از عبور از محلول اسید سولفوریک خمیر مایه آن حاصل می شود و این خمیر پس از تمیز کردن و خشک کردن پرس می شود و بصورت ورقه هائی در ضخامت های مختلف درست می شود. سطح فیبر صیقلی بوده و در رنگ های دوردی، قرمز، سیاه عرضه می شود. فیبر علاوه بر خواص خوب مکانیکی، دارای خواص عالی الکتریکی نیز می باشد
و می تواند در ساختمان دستگاههای الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد. فیبر در برابر روغن باثبات بوده و گازها نمی توانند در آن نفوذ کنند. فیبر در درجه 100سانتیگراد به بالا، شکننده می شود. لذا فیبر را با لاک و یا پارافین آغشته می کنند.
