انواع عایق الکتریکی
انواع عایق الکتریکی
انواع عایق الکتریکی کاربرد بسیار زیادی در صنعت و به خصوص در صنایع الکتریکی دارند و البته باید به این نکته توجه داشت که تفاوت زیادی با رساناها دارند. بنابراین اگر در زمینه برق فعالیت می کنید حتما با انواع عایق الکتریکی مواجه شده اید و حتماً در راه اندازی الکتروموتور سه فاز ویا الکتروموتور تکفاز هم با انواع عایق الکتریکی سرو کار داشته اید.اساساً یک ماده عایق یا عایق حاوی مقدار بسیار کمی الکترون آزاد (حامل بار) است و از این رو نمی تواند جریان الکتریکی را حمل کند. اما، یک عایق کامل وجود ندارد، زیرا حتی عایق ها حاوی تعداد کمی حامل بار هستند که ممکن است جریان نشتی را حمل کنند (به میزان ناچیزی). علاوه بر این، تمام عایق ها زمانی که ولتاژ به اندازه کافی زیاد اعمال شود، رسانا می شوند. این پدیده را شکست عایق و ولتاژ مربوطه را ولتاژ شکست می نامند.
یک ماده عایق باید دارای مقاومت بالا و استحکام دی الکتریک بالا باشد. خواص مطلوب اضافی مواد عایق بستگی به نوع کاربرد دارد. مواد عایق مورد استفاده برای تولید کابل/سیم های عایق بندی شده باید انعطاف پذیر باشد مانند لاستیک یا PVC. از طرف دیگر، عایق مورد استفاده برای پشتیبانی از خطوط برق هوایی باید از نظر مکانیکی قوی باشد، مانند عایق های چینی یا شیشه ای.همانطور که گفتیم عایق الکتریکی وسیله ای الکتریکی است که هادی ها را از یکدیگر و از هادی به زمین عایق می کند.هدف یک عایق جلوگیری از جریان ناخواسته از هادی یا قطعات رسانا است. عایق الکتریکی در هر سیستم الکتریکی نقش حیاتی دارد. یک عایق الکتریکی مقاومت بسیار بالایی ایجاد می کند به طوری که عملا هیچ جریانی نمی تواند از آن عبور کند.
در این مطلب سعی می کنیم به بررسی انواع عایق الکتریکی و ویژگی های هر کدام از آنها بپردازیم:
آشنایی با انواع عایق الکتریکی و کاربرد آن
مواد عایق و رسانا
باید بدانیم که رسانای الکتریکی با انواع عایق الکتریکی تفاوت زیادی دارند. در واقع در بیان ساده می توان گفت رساناهای الکتریکی موادی هستند که جریان الکتریسیته را هدایت می کنند ولی انواع عایق الکتریکی موادی هستند که اجازه عبور جریان الکتریسیته را نمی دهند.
تفاوت مواد رسانا و عایق از چگونگی حرکت الکترون های آنها مشخص می شود.بدین معنا که :
مواد از اتم تشکیل شده اند و اجزای هر اتم عبارت اند از:
الکترون – پروتون – نوترون
پروتون ها و نوترون ها در اتم ساکن هستند، ولی الکترون ها قابلیت جا به جا شدن دارند. اگر تحت شرایطی الکترون ها تحریک شوند، حرکت می کنند که حرکت الکترون ها سبب هدایت الکتریکی می شود.
اما چه چیزی می تواند باعث حرکت الکترون ها شود؟
عامل تحریک و حرکت الکترون ها ولتاژ است. پس می توان گفت ساختار مواد است که عایق یا رسانا بودن را مشخص می کند. اما یک ماده مطلقاً عایق نیست. حتی عایق ها نیز حاوی تعداد کمی بار متحرک هستند که می توانند جریان را عبور بدهند. اگر ولتاژ به اندازه کافی بزرگ به مواد عایق اعمال شود که بتواند الکترون ها را به حرکت در بیاورند ، این مواد خاصیت عایق بودن خود را از دست می دهند. پس در یک تعریف علمی تر می توان گفت که اگر ولتاژ انقدر بزرگ باشد که از مواد عایق عبور کنند ، می توانند رسانای الکتریکی باشند.
عوامل مؤثر بر رسانا
خاصیت عایق بودن یک ماده با میزان رسانایی نسبت عکس دارد. به عبارت ساده تر هر چه خاصیت رسانایی یک ماده کمتر باشد، این ماده خاصیت عایقی بیشتری دارد.
و عواملی که بر رسانایی الکتریکی یک ماده تاثیر دارند عبارتند از:
1-شکل و اندازه
برای مثال یک قطعه ضخیم نسبت به یک قطعه نازک با همان اندازه، وضعیت هدایت پذیری الکتریکی یا رسانایی بیشتری دارد. اگر دو تکه از یک ماده به ضخامت یکسان داشته باشیم ، اما یکی کوتاه تر از دیگری باشد ، قطعه کوتاه تر هدایت الکتریکی و رسانایی بیشتری دارد.
2-دما
با افزایش دما اتم ها و الکترون ها انرژی می گیرند و در واقع برانگیخته می شوند. برخی از انواع عایق های الکتریکی مانند شیشه وقتی سرد هستند هدایت گری ضعیفی دارند ، اما در گرما رسانای خوبی هستند.ولی بیشتر فلزات وقتی سرد هستند رسانایی بهتری دارند تا حدی که برخی از هادی های خوب در دمای بسیار پایین ابررسانا (Superconductor) می شوند.
3-جنس مواد
ساختار داخلی مواد و میزان انرژی که الکترون ها را در درون هسته نگه می دارند ، مهم ترین عامل در به وجود آمدن خاصیت رسانایی و عایق بودن است.بعضی مواد مانند فلزات به صورت ذاتی خاصیت رسانایی بیشتری نسبت به بقیه مواد دارند.
انواع عایق الکتریکی بر اساس شکل ظاهری
انواع عایق الکتریکی (Electrical insulation) از لحاظ شکل ظاهری به انواع زیر تقسیم می شوند:
جامد – مایع – گاز
عایق های جامد
برخی از عایق های جامد را در زیر نام می بریم:
- سرامیک یا خاک رس : این عایق برای موارد ولتاژ بالا و RF (مخفف Radio Frequency) استفاده می شود.
- شیشه ، سیلیس یا سنگ آهک : برای سیستم های تلگراف کاربرد خوبی دارند.
- پلاستیک ، PVC (Polyvinyl chloride) : در عایق بندی سیم ها استفاده می شود.
- چوب ، کاغذ و مقوا : به دلیل قیمت پایین کاربرد زیادی نسبت به انواع عایق های الکتریکی دارند.
- میکا : در عین حال که عایق الکتریکی است، رسانای خوبی برای گرما است.
- تفلون : بسیار مقاوم و بادوام است.
- PTFE (Polytetrafluoroethylene) : بسیار مقاوم در برابر مواد شیمیایی است. از نظر عایق بودن چهار برابر بهتر از تفلون است. در مکانهایی نزدیک اقیانوس کاربرد دارد، زیرا نسبت به نمک مقاوم است.
- لاستیک : در قدیم به عنوان عایق الکتریکی استفاده می شده ، اما امروزه پلاستیک جایگزین آن شده است.
عایق های مایع
روغن ترانسفورماتور یک نوع عایق مایع است.این روغن به عنوان عایق الکتریکی و همچنین رسانای حرارتی استفاده می شود. به این ترتیب که گرما را از سیم پیچ ترانسفورماتور به خارج هدایت می کند.
در برخی از خازن ها نیز از روغن به عنوان عایق الکتریکی استفاده می شود.
عایق های گاز
از عایق های گاز برای جداسازی دو هادی ولتاژ بالا به منظور جلوگیری از ایجاد قوس الکتریکی استفاده می شود.در واقع در صنعت آب و برق از یک گاز غیر رسانا در یک ظرف فلزی محصورشده استفاده می شود تا جلوی قوس الکتریکی گرفته شود.
هوای خشک (Dry Air) و هگزا فلوراید گوگرد (SF6: Sulphur Hexafluoride) از نمونه های عایق گازی هستند.
کاربرد انواع عایق الکتریکی
مهمترین قسمت این مبحث کاربردهای انواع عایق الکتریکی در صنعت است ، که در ادامه به آن اشاره می کنیم.
کاربرد عایق های الکتریکی در سیم و کابل
انواع عایق های الکتریکی در تجهیزات الکتریکی برای محافظت و ایزوله کردن رساناها استفاده می شوند. مواد عایق در روکش کابل های برق بسیار استفاده می شوند. پوششی نازک و انعطاف پذیر از عایق بر روی رساناهای الکتریکی مانند سیم و کابل و… قرار می گیرد.
به صورت کلی سیم ها را می توان با مواد زیر عایق کرد:
- پلی اتیلن (Polyethylene)
- پی وی سی (PVC)
- کاپتون (Kapton)
- کاغذ روغنی (Impregnated Paper)
- تفلون (Teflon)
- سیلیکون (Silicon)
- اتیلن تترا فلوئورواتیلن (ETFE: Ethylene Tetrafluoroethylene)
عایق کابل چیست؟
اگر استفاده از عایق هایی مانند پلاستیک امکان پذیر نباشد، از هوا به جای پلاستیک استفاده می کنند ، اما در این صورت امکان برخورد سیم ها با هم وجود دارد و اگر سیم ها به هم برخورد کنند اتصال کوتاه رخ می دهد و باعث ایجاد آتش سوزی می شود.
برخورد با سیم هایی با ولتاژ بالاتر از ۵۰ ولت AC می تواند سبب بروز خطر برق گرفتگی و شوک الکتریکی در انسان بشود. در این حالت باید سیم ها به صورت مناسب با یکی از انواع عایق های الکتریکی محافظت شوند.
کاربرد عایق های الکتریکی در مدارهای الکتریکی
انواع عایق الکتریکی کاربرد زیادی در مدارهای الکتریکی دارند که مهمترین آنها عبارت اند از:
- بردهای الکترونیکی که باید به صورت کامل عایق شوند تا از بروز اتصال کوتاه و صدمه به قطعات مدار جلوگیری شود. حتی برد مدار چاپی هم از مواد عایق پلاستیکی اپوکسی (Epoxy) و فایبرگلاس (Fiberglass) ساخته می شود، سپس تخته های عایق را توسط لایه نازکی از مس می پوشانند.
- برای محافظت قطعات SMD بسیار ریز و حساس از پوشش مواد عایق الکتریکی مانند رزین اپوکسی یا پوشش سرامیکی استفاده می شود.
- در ترانسفورماتور، ژنراتور و الکتروموتورهای کوچک حداکثر تا چهار لایه از مواد پلیمری به عنوان عایق استفاده می شود، اما سیم پیچ هایی که از هادی های ضخیم تر ساخته شده اند با مواد فایبرگلاس عایق می شوند.
- سیم استفاده شده در سیم پیچ از یک لاک عایق استفاده می کند تا علاوه بر اشغال فضای بسیار کم، باعث محافظت از سیم ها در برابر اتصال کوتاه شود.
جدا از لاک که وظیفه عایق کردن سیم ها را دارد، از موادی مانند کاغذ، شارلاک (Insulating Varnish) و… نیز برای محکم کردن لایه ها کنار هم و جلوگیری از بروز اتصالی در سیم ها استفاده می شود.
- در مجزا کننده های الکتریکی در خطوط توزیع برق و سیستم های ولتاژ بالا از نگه دارنده هایی از جنس سرامیک یا شیشه استفاده می شود. این نگه دارنده ها از برخورد سیم ها با هم جلوگیری می کنند.تصویر آن را در شکل مشاهده می کنید.
- در سیستم های ولتاژ بالا حاوی ترانسفورماتور و خازن از روغن عایق در حالت مایع استفاده می شود. استفاده از عایق در این سیستم ها بیشتر به منظور خنک کردن سیستم با مایعی است که در عملکرد الکتریکی قطعات مشکلی ایجاد نکند.
نتیجه گیری
در این مقاله با انواع عایق الکتریکی و مفهوم کلی آنها آشنا شدیم. همچنین به بررسی ویژگی های مواد عایق و کاربرد آنها در صنعت الکتریکی پرداختیم. بدون استفاده از انواع عایق های الکتریکی نمی توان انتقال انرژی صحیح و جریان الکتریکی بدون خطر در دستگاههای برقی داشت.همچنین به دلیل تنوع زیاد عایق های الکتریکی، لازم است با ویژگی های آنها آشنا باشید تا بتوانید مناسبترین عایق را با توجه به پروژه خود انتخاب کنید.کارشناسان ما در شیباصنعت آماده ارائه هرگونه راهنمایی به شما عزیزان هستند.
منبع : با تشکر از سایت namatek.com
زمان تقریبی خواندن : 7 دقیقه
خوشحال می شویم با ما در تماس باشید .
