ما هي المواد العازلة: التصنيف وتطبيقاتها
يتم استخدام المواد العازلة الكهربائية / المواد العازلة لعرقلة تدفق التيار. إنها تشكل روابط أيونية والمواد التي لها موصلية منخفضة ومقاومة عالية متوفرة على شكل صلب ، سائل ، غازي مثل البلاستيك المستخدم للمقابس ، الزيت العازل المستخدم في المحولات ، إلخ. تتمتع هذه المواد بمقاومة عالية جدًا لذا فإن تدفق التيار الكهربائي يتطلب جهدًا عاليًا للغاية مثل كيلو أو ميجا فولت لإرسال بضعة مللي أمبير من التيار إليهم. يتم استخدام العوازل في المقام الأول للتخزين وكذلك في جميع المعدات الكهربائية المنزلية والتجارية لعزل الموصل عن الأرض.
ما هي المواد العازلة / المواد العازلة الكهربائية؟
المواد العازلة الكهربائية / المواد العازلة هي المواد التي تمنع انتقال الحرارة أو التيار الكهربائي أو الضوضاء. تحتوي جميع المواد العازلة على معامل مقاومة درجة حرارة سالبة ، وبالتالي تقل المقاومة مع زيادة درجة الحرارة. تعتبر وظيفة العازل مهمة جدًا والتي بدونها لا يمكن للآلة الكهربائية العمل ، ويعود غالبية الانهيارات في مجال الهندسة الكهربائية إلى فشل العزل. تتزايد أهمية المواد العازلة يومًا بعد يوم نظرًا لوجود عدد لا يحصى من أنواع العوازل المتوفرة في السوق. إن اختيار النوع الصحيح من المواد العازلة مهم للغاية لأن عمر المعدات يعتمد على نوع المواد المستخدمة.
أساسيات المواد العازلة
العوازل هي المواد التي لديها ثمانية إلكترونات التكافؤ أو أقرب إلى ثمانية. عندما تكون إلكترونات التكافؤ ثمانية ، من الواضح أن الذرة في حالة مستقرة وتوفر مقاومة عالية جدًا حيث لا توجد إلكترونات حرة ، كما أن الفجوة العازلة بين التوصيل ونطاق التكافؤ تكون أكثر. يظهر الشكل الذري للمواد النيون العازلة في الشكل أدناه.
التركيب الذري للمواد العازلة للنيون
التركيب الذري للمواد العازلة للنيون
كما هو موضح في الشكل أعلاه ، تحتوي الذرة على ثمانية إلكترونات في المدار الخارجي ، وبالتالي فهي مستقرة ويمكن اعتبارها عازلًا. يحتوي التركيب الذري للفلور على سبعة إلكترونات في مدارها الخارجي في إلكترون تكافؤ. يظهر الشكل الذري للفلور المواد العازلة في الشكل أدناه.
التركيب الذري للفلور
التركيب الذري للفلور
الذرات مثل الأكسجين التي تحتوي على ستة إلكترونات فقط في إلكترون تكافؤ يمكن تصنيفها أيضًا على أنها عازل ولكن الخصائص العازلة للأكسجين أقل من تلك الخاصة بالفلور والنيون.
التركيب الذري للأكسجين
التركيب الذري للأكسجين
تعمل الذرات التي تحتوي على ثمانية إلكترونات وسبعة إلكترونات في مدار خارجي كعازل جيد مقارنة بالذرات التي تحتوي على ستة إلكترونات تكافؤ.
ما هو عازل الزجاج؟
في درجات الحرارة المرتفعة ، يتم تصميم أو تصنيع العوازل الزجاجية عن طريق خلط أنواع مختلفة من المواد ، بما في ذلك الكوارتز ومسحوق الجير ، ثم تبريدها في القالب. العيب الرئيسي في عازل الزجاج ، مقارنة بالنوع الآخر من العوازل ، يمكن ملاحظة التلوث بسهولة بواسطة عازل الزجاج وعلى سطح عازل الزجاج ، يمكن تقطير الرطوبة بسهولة.
الخصائص
خصائص عازل الزجاج
قوة العزل: القيمة التقريبية لقوة العزل هي 140 كيلو فولت / سم.
قوة الضغط: القيمة التقريبية لقوة الضغط هي 10000 كجم / سم².
قوة الشد: تبلغ القيمة التقريبية لقوة الشد 35000 كجم / سم².
مزايا
مزايا عازل الزجاج
بالمقارنة مع الخزف ، فإن قوة العزل عالية جدًا في عازل الزجاج
مقاومة عالية
قوة الشد أعلى من البورسلين
أنها أرخص من عازل الخزف
اقل تكلفة
ما هو عازل البوليمر؟
يُعرف أيضًا عازل البوليمر أو البوليمر بالعزل المركب. إنها مادة عازلة خفيفة الوزن ولها قوة ميكانيكية عالية. عيب عازل البوليمر هو إذا كان هناك أي فجوة غير مرغوبة بين الطقس الساطع واللب قد تدخل رطوبتها.
الخصائص
يتميز عازل البوليمر أو البوليمر بخصائص ممتازة فهي مقاومة للماء وخفيفة الوزن وله القدرة على مقاومة الطقس.
مزايا
مزايا عازل البوليمر
بالمقارنة مع عازل البورسلين والزجاج ، فإن عازل البوليمر خفيف الوزن للغاية
تكلفة التثبيت منخفضة
قوة الشد أعلى من البورسلين
أداء أفضل
ما هو عازل البورسلين؟
عازل البورسلين عبارة عن مادة عازلة من سيليكات الألومنيوم. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام هذه المواد للعوازل العلوية.
. تطبيقات هذا العازل ← خطوط التوزيع والنقل ، والعوازل ، وبطانات المحولات ، ووحدات الصمامات ، والمقابس ، والمآخذ.
الخصائص
خصائص عازل الخزف هي
قوة العزل: القيمة التقريبية لقوة العزل هي 60 كيلو فولت / سم.
مقاومة الانضغاط : القيمة التقريبية لقوة الانضغاط هي 70،000 كجم / سم² .
قوة الشد: القيمة التقريبية لقوة الشد هي 500 كجم / سم².
مزايا
مزايا عازل البورسلين
بالمقارنة مع عازل الزجاج ، فإن القوة الميكانيكية لعازل البورسلين عالية جدًا
تيار التسرب منخفض
أقل تأثراً بدرجة الحرارة
حياة طويلة
سهل الصيانة
مرن للغاية
موثوق بها للغاية
خصائص المواد العازلة
يجب ألا تعمل جميع العوازل عند استخدامها كعازل على نطاق واسع من الجهد الكهربائي فحسب ، بل يجب أن تكون قوية ميكانيكيًا. لا يجب أن تتأثر بالحرارة والجو والتأثيرات الكيميائية ويجب أن تكون خالية من التشوه بسبب قدمها. لذلك قبل اختيار مادة عازلة ، من الضروري معرفة الخصائص المختلفة وتأثيراتها على العزل. الخصائص المختلفة للمواد العازلة هي الخصائص الكهربائية ، الخصائص البصرية ، الخصائص الميكانيكية والحرارية والكيميائية.
الخواص الكهربائية
تنقسم الخواص الكهربائية للمواد العازلة إلى نوعين هما مقاومة العزل وقوة العزل الكهربائي. يتم تصنيف مقاومة العزل مرة أخرى إلى نوعين هما مقاومة الحجم ومقاومة السطح. العوامل التي تؤثر على مقاومة العزل هي درجة الحرارة والشيخوخة والجهد المطبق والرطوبة والعوامل التي تؤثر على قوة العزل هي درجة الحرارة والرطوبة.
الخصائص المرئية
الخصائص المرئية للمواد العازلة هي المظهر واللون وبلوريتها.
الخواص الميكانيكية
بعض الخواص الميكانيكية التي يجب الاهتمام بها أثناء اختيار المواد العازلة هي التوتر والضغط ، ومقاومة التآكل ، والتمزق ، والقص والتأثير ، واللزوجة ، والمسامية ، والذوبان ، وامتصاص الرطوبة ، والميكنة وقابلية التشكيل.
الخصائص الحرارية
الخواص الحرارية للمواد العازلة هي نقطة الانصهار والفلاش والتقلب والتوصيل الحراري والتوسع الحراري ومقاومة الحرارة.
الخواص الكيميائية
الخصائص الكيميائية المختلفة للمواد العازلة هي المقاومة للتأثيرات الكيميائية الخارجية ، والتأثيرات على المواد الأخرى ، والتغيرات الكيميائية في المادة ، استرطابية ، والشيخوخة.
تصنيف المواد العازلة
يعتمد تصنيف المواد العازلة على التصنيف الحراري والتصنيف الفيزيائي والتصنيف الهيكلي والكيميائي وعملية التصنيع.
التصنيف الحراري
يتم تصنيف العوازل حراريًا إلى سبعة أنواع أو سبع فئات ، وهي الفئة Y ، والفئة A ، والفئة E ، والفئة B ، والفئة F ، والفئة H ، والفئة C.
درجة حرارة الحد من الدرجة Y هي 900 درجة مئوية وتوجد المواد تحت الفئة- Y وهي القطن والورق والحرير والمواد العضوية المماثلة.
الفئة- A
درجة حرارة الحد من الدرجة A هي 1050 درجة مئوية والمواد التي تأتي تحت الفئة- A هي الورق المشبع والحرير والبولي أميد والقطن والراتنجات.
الفئة- E
درجة حرارة الحد من الفئة E هي 1200 درجة مئوية والمواد التي تأتي تحت الفئة- E عبارة عن عزل سلك مطلي بالمينا على قاعدة من البلاستيك المسحوق ، وراتنجات البولي فينيل الإيبوكسي ، إلخ.
الفئة-B
درجة حرارة الحد من الفئة B هي 1300 درجة مئوية والمواد التي تأتي تحت الفئة B هي مواد غير عضوية مشربة بالورنيش.
الفئة- F
درجة حرارة الحد من الدرجة F هي 1550 درجة مئوية والمواد التي تأتي تحت الفئة- F هي الميكا ، وإيبوكسيد البوليستر الملمع في مقاومة الحرارة العالية.
الفئة- H
درجة حرارة القيد- H هي 1800 درجة مئوية والمواد التي تقع تحت الفئة- H هي مواد مركبة على الميكا والزجاج والألياف ، إلخ.
الفئة- C
درجة حرارة الحد من الفئة C> 1800 درجة مئوية ، والمواد تحت الفئة C هي الزجاج والميكا والكوارتز والسيراميك والتفلون ، إلخ
التصنيف الفيزيائي للمواد العازلة
يصنف التصنيف المادي للمواد العازلة إلى ثلاثة أنواع: صلبة ، سائلة ، غازية. يظهر التصنيف المادي للعوازل في الشكل أدناه.
التصنيف الفيزيائي للمواد العازلة
التصنيف الفيزيائي للمواد العازلة
المواد العازلة الصلبة هي الليفية والسيراميك والميكا والزجاج والمطاط والراتنج. المواد العازلة السائلة هي الزيوت المعدنية والزيوت الاصطناعية وزيوت المحولات والزيوت المتنوعة. المواد العازلة الغازية هي الهواء والهيدروجين والنيتروجين وسادس فلوريد الكبريت.
التصنيف الهيكلي
يصنف التصنيف الهيكلي للمواد العازلة إلى نوعين هما السليلوز والألياف.
التصنيف الكيميائي
يصنف التصنيف الكيميائي للمواد العازلة إلى نوعين: عضوي وغير عضوي.
عملية التصنيع
تصنف عملية التصنيع إلى نوعين طبيعيين و اصطناعيين.
بعض المواد العازلة هي الألياف الزجاجية والصوف المعدني والسليلوز والألياف الطبيعية والبوليسترين والبولي إيزوسيانات والبولي يوريثين والواجهات العازلة والرغوة الفينولية ورغوة اليوريا فورمالدهايد ، إلخ.
تطبيقات المواد العازلة
تطبيقات المواد العازلة
خطوط الكابلات وخطوط النقل
الأنظمة الإلكترونية
أنظمة الطاقة
الأجهزة المحمولة المنزلية
شريط عازل للكابلات الكهربائية
معدات الحماية الشخصية
حصائر مطاطية كهربائية
الأسئلة الشائعة
1). ما هي المواد العازلة الشائعة؟
بعض المواد العازلة الشائعة مثل السيراميك والزجاج والتفلون والسيليكون وغيرها.
2). ما هي المواد المستخدمة لعزل الأسلاك؟
بعض من أفضل المواد العازلة الكهربائية الجيدة هي الزجاج والورق والتفلون والبلاستيك والورنيش والمطاط.
3). ما هي مواد العوازل الحرارية الشائعة؟
المواد العازلة الحرارية الشائعة هي الصوف المعدني ، الألياف الزجاجية ، البوليسترين ، السليلوز ، رغوة البولي يوريثين ، إلخ.
4). ما هي تطبيقات المواد العازلة؟
تطبيقات المواد العازلة هي الحصائر المطاطية الكهربائية وأنظمة الطاقة والإلكترونيات وخطوط الكابلات وخطوط النقل ، إلخ.
5). ما هي أهمية المواد العازلة؟
اختيار النوع الصحيح من المواد العازلة مهم للغاية لأن عمر المعدات يعتمد على نوع المواد المستخدمة.