إذا كنت تستخدم صفائح السيليكون بالقرب من المكونات الكهربائية دون معرفة تصنيفها العازل، فأنت تتعرض لمخاطرة كبيرة.
تتمتع صفائح السيليكون بقوة عازلة عالية، تتراوح عادة من 20 إلى 30 كيلو فولت/مم، مما يجعلها عوازل مثالية في التطبيقات الكهربائية والإلكترونية.
بدأتُ أُولي اهتمامًا لقوة العزل الكهربائي بعد أن واجه أحد عملائي ماسًا كهربائيًا في صندوق التحكم. تبيّن أن الحشية التي استخدموها لم تكن عازلة بما يكفي. علّمتني هذه التجربة مدى أهمية خصائص العزل الكهربائي عند العمل مع صفائح السيليكون في البيئات الكهربائية.
ما هي القوة العازلة في صفائح السيليكون؟
القوة العازلة ليست مجرد رقم، بل هي ضمان للسلامة.
القوة العازلة هي أقصى جهد يمكن للمادة أن تتحمله دون أن تتعطل كهربائيًا؛ بالنسبة لألواح السيليكون، تكون عادةً بين 20 إلى 30 كيلو فولت/مم.
تُقاس قوة العزل الكهربائي بالكيلوفولت لكل مليمتر (كيلوفولت/مم). وهي تُشير إلى مقدار الجهد الذي تستطيع المادة مقاومته قبل أن تُصبح موصلة للكهرباء. يتميز السيليكون بخصائص عزل ممتازة بفضل بنيته الجزيئية، التي تحافظ على ثباتها حتى في درجات الحرارة العالية والبيئات الرطبة.
على سبيل المثال:
- ورقة سيليكون مصنفة عند 25 كيلو فولت/مم وسمكها 1 مم ويمكنها مقاومة ما يصل إلى 25000 فولت قبل الانهيار.
- توفر الألواح الأكثر سماكة مقاومة أكبر للجهد، ولكن عوامل أخرى مثل درجة الحرارة والرطوبة لا تزال تؤثر على الأداء.
عندما كنتُ أعمل على نظام إضاءة LED، استخدمنا وسادات سيليكون بسمك 2 مم، بقوة عزل 24 كيلو فولت/مم. وقد وفرت هذه الوسادات عزلًا حراريًا وكهربائيًا في طبقة واحدة، مما وفر المساحة وقلّل من استخدام الأجزاء.
لماذا يفضل استخدام السيليكون للعزل الكهربائي؟
استخدمتُ ذات مرةٍ مادة PVC للعزل، حتى تصدّعت بفعل الحرارة. عندها تحوّلتُ إلى السيليكون، ولم أندم على ذلك أبدًا.
يُفضل استخدام السيليكون في الأنظمة الكهربائية لأنه يحافظ على خصائص العزل عبر نطاقات درجات الحرارة الواسعة ولا يتدهور تحت الأشعة فوق البنفسجية أو الرطوبة.
بخلاف البوليمرات الأخرى، لا يتفحم السيليكون أو يذوب عند تعرضه لدرجات حرارة عالية. ولذلك، فهو مثالي للبيئات التي تتطلب الحرارة والكهرباء، مثل:
- صناديق توزيع الطاقة
- لوحات التحكم
- لفائف المحرك
- موصلات الجهد العالي
وهنا مقارنة سريعة:
| مادة | القوة العازلة (كيلو فولت/مم) | مقاومة درجة الحرارة | المرونة | مقاومة الأشعة فوق البنفسجية |
|---|---|---|---|---|
| سيليكون | 20–30 | من -60 درجة مئوية إلى +230 درجة مئوية | ممتاز | ممتاز |
| بولي فينيل كلوريد | 10–18 | من -20 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية | فقير | فقير |
| المطاط (EPDM) | 10–15 | من -40 درجة مئوية إلى +120 درجة مئوية | جيد | عدل |
أنصح باستخدام صفائح السيليكون لعزل الكهرباء عند تعرض النظام للحرارة أو الأشعة فوق البنفسجية أو الحاجة إلى التشغيل المستمر. إنها أغلى ثمناً في البداية، لكنها تدوم لفترة أطول بكثير.
كيف يتم قياس القوة العازلة في السيليكون؟
قبل أن أثق في ورقة مواصفات أي مورد، كان عليّ أن أتعلم كيفية اختبار هذه الأرقام.
يتم قياس القوة العازلة عن طريق تطبيق جهد متزايد عبر ورقة سيليكون حتى يحدث انهيار كهربائي - وفقًا لمعايير ASTM D149 أو IEC 60243.
يتضمن الإجراء القياسي ما يلي:
- استخدام قطبين معدنيين على جانبي عينة السيليكون
- تطبيق الجهد الكهربائي تدريجيًا حتى حدوث قوس كهربائي أو ثقب
- تسجيل الجهد وتقسيمه على سمك المادة للحصول على كيلو فولت/مم
هناك عدة عوامل تؤثر على النتيجة:
- سمك المادة:العينات الأرق تظهر قيم كيلو فولت/مم أعلى
- الرطوبة وحالة السطح:يمكن أن تؤدي الرطوبة أو الملوثات إلى تقليل العزل
- درجة حرارة:يتم إجراء الاختبار عادة عند 23 درجة مئوية ما لم يتم تحديد خلاف ذلك
تأكد دائمًا مما إذا كانت قوة العزل المذكورة هي المتوسط، أو الحد الأدنى، أو نتيجة الاختبار الأولية. لقد فوجئتُ ذات مرة بموردٍ يقتبس قيمًا مختبرية فقط، وليس تقييمات مواد الإنتاج الفعلية.
ما هي التطبيقات التي تعتمد على تصنيفات العزل الكهربائي للسيليكون؟
احتاج أحد عملائي إلى وسادة حرارية لنظام إدارة البطاريات، ولكنه احتاج أيضًا إلى عزل كهربائي. قام السيليكون بكليهما.
تعتمد التطبيقات مثل المحولات ومعدات التبديل وأجهزة إمداد الطاقة والمركبات الكهربائية على القوة العازلة للسيليكون من أجل العزل والسلامة.
وفيما يلي بعض الأمثلة:
- محولات:كعازل بين اللفات والأغلفة
- المحركات الكهربائية:لبطانات الفتحة وحماية الدوران النهائي
- الألواح الشمسية:كطبقة خلفية غير موصلة ومقاومة للعوامل الجوية
- أنظمة بطاريات السيارات الكهربائية:تفصل وسادات السيليكون الوحدات وتمنع حدوث ماس كهربائي
لقد استخدمت شخصيا صفائح السيليكون في:
- لوحات التحكم في الآلات الغذائية الصناعية
- خزائن العاكس ذات الجهد العالي
- دراجات السكوتر الكهربائية المتحركة - تحت المقاعد وأغطية البطاريات
بالنسبة لكل هذه العناصر، وفرت ورقة واحدة العزل الحراري والحماية الكهربائية، مما أدى إلى تقليل عدد الأجزاء ووقت التثبيت.
ما هو أفضل سمك وصلابة للعزل الكهربائي؟
أخطأتُ مرةً باستخدام لوحٍ ناعمٍ بسمك ١ مم لوسادةٍ عالية الجهد. انضغطَ كثيرًا وفشل في اختبار العزل.
للحصول على عزل كهربائي فعال، استخدم صفائح السيليكون بسمك يتراوح بين 1 إلى 3 مم مع صلابة Shore A تتراوح بين 50 إلى 70، اعتمادًا على ظروف الضغط ودرجة الحرارة.
يؤثر السُمك على كلٍّ من القوة الميكانيكية والسعة العازلة. إليك مرجع أساسي:
| السمك (مم) | تصنيف العزل الكهربائي النموذجي (كيلو فولت) | حالة الاستخدام |
|---|---|---|
| 0.5 ملم | ~12–15 كيلو فولت | إلكترونيات الجهد المنخفض |
| 1 ملم | ~20–25 كيلو فولت | لوحات التحكم، عزل البطارية |
| 2 مم | ~35–40 كيلو فولت | حاويات الجهد العالي |
| 3 مم | ~50+ كيلو فولت | المحولات، لفائف المحرك |
تؤثر الصلابة على قابلية الانضغاط. إذا كان السيليكون لينًا جدًا، فقد يتشوه تحت الحمل ويقلل المسافة بين الأجزاء الموصلة. في معظم التطبيقات الكهربائية، 60 الشاطئ أ هو الحل الوسط الآمن.
اطلب دائمًا من المورد الخاص بك الحصول على بيانات اختبار عازلة معتمدة بناءً على السُمك الفعلي - وليس فقط القيم النظرية.
كيف يمكنني اختيار ورقة السيليكون الموثوقة للاستخدام الكهربائي؟
لقد اشتريت ذات مرة صفائح سيليكون رخيصة من أحد الموردين العامين، ثم فشلت في اختبار UL لأن العزل انهار عند 15 كيلو فولت.
اختر صفائح السيليكون من الموردين المعتمدين الذين يقدمون تقارير الاختبار والجودة الثابتة وخيارات التخصيص للتطبيقات الكهربائية.
وهذا ما أطلبه الآن من أي مورد:
- تم اختباره وفقًا لمعايير ASTM D149 أو IEC
- تصنيف اللهب UL 94 V-0 (للسلامة من الحرائق)
- متوفر في خيارات سمك وقياس صلابة مختلفة
- مدعومة بالدعم الفني
- دعم لاصق اختياري أو توصيل حراري
تُصنّع شركة RuiYang Silicone صفائح سيليكون مصممة خصيصًا للتطبيقات الكهربائية. منتجاتنا مُختَبَرة من حيث قوة العزل الكهربائي، وتُطابق معايير مقاومة اللهب، ومتوفرة بخيارات تقطيع حسب المقاس. سواءً كنت تُصنّع لوحات تحكم، أو بطاريات سيارات كهربائية، أو أنظمة طاقة صناعية، فلدينا الصفائح التي تُناسب احتياجاتك.
خاتمة
توفر صفائح السيليكون ذات القوة العازلة العالية عزلًا موثوقًا به وطويل الأمد للتطبيقات الكهربائية وعالية الجهد.
