اگر از ورق‌های سیلیکونی در نزدیکی قطعات الکتریکی بدون اطلاع از میزان دی‌الکتریک آنها استفاده می‌کنید، خطر جدی را به جان می‌خرید.
ورق‌های سیلیکونی از مقاومت دی‌الکتریک بالایی برخوردارند، که معمولاً از 20 تا 30 کیلوولت بر میلی‌متر متغیر است و آنها را به عایق‌های ایده‌آل در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی تبدیل می‌کند.
من بعد از اینکه یکی از مشتریانم در جعبه کنترل دچار اتصال کوتاه شد، به قدرت دی‌الکتریک توجه کردم. معلوم شد واشری که استفاده کرده بودند به اندازه کافی عایق نبوده است. این تجربه به من آموخت که خواص دی‌الکتریک هنگام کار با ورق‌های سیلیکونی در محیط‌های الکتریکی چقدر حیاتی هستند.
قدرت دی الکتریک در ورق های سیلیکونی چیست؟
قدرت دی‌الکتریک فقط یک عدد نیست - این یک تضمین ایمنی است.
مقاومت دی‌الکتریک حداکثر ولتاژی است که یک ماده می‌تواند بدون تجزیه الکتریکی تحمل کند؛ برای ورق‌های سیلیکونی، این مقدار معمولاً بین 20 تا 30 کیلوولت بر میلی‌متر است.
مقاومت دی‌الکتریک بر حسب کیلوولت بر میلی‌متر (kV/mm) اندازه‌گیری می‌شود. این واحد به شما می‌گوید که ماده قبل از اینکه الکتریسیته را هدایت کند، می‌تواند در برابر چه مقدار ولتاژ مقاومت کند. سیلیکون به دلیل ساختار مولکولی خود که حتی در دماهای بالا و در محیط‌های مرطوب نیز پایدار می‌ماند، خواص عایق‌بندی عالی دارد.
به عنوان مثال:
- یک ورق سیلیکونی با درجه بندی ۲۵ کیلوولت بر میلی‌متر و ضخامت ۱ میلی‌متر می‌تواند تا ... مقاومت کند. ۲۵۰۰۰ ولت قبل از خرابی.
- ورق‌های ضخیم‌تر مقاومت ولتاژ بیشتری ارائه می‌دهند، اما عوامل دیگری مانند دما و رطوبت همچنان بر عملکرد تأثیر می‌گذارند.
وقتی روی یک سیستم روشنایی LED کار می‌کردم، از پدهای سیلیکونی ۲ میلی‌متری با مقاومت دی‌الکتریک ۲۴ کیلوولت بر میلی‌متر استفاده کردیم. این پدها هم عایق حرارتی و هم عایق الکتریکی را در یک لایه فراهم می‌کردند و باعث صرفه‌جویی در فضا و کاهش قطعات می‌شدند.
چرا سیلیکون برای عایق الکتریکی ترجیح داده می‌شود؟
من قبلاً از PVC برای عایق استفاده می‌کردم - تا اینکه زیر حرارت ترک خورد. آن موقع بود که به سیلیکون روی آوردم و دیگر هرگز به عقب نگاه نکردم.
سیلیکون در سیستم‌های الکتریکی ترجیح داده می‌شود زیرا خواص عایق را در طیف وسیعی از دما حفظ می‌کند و در برابر اشعه ماوراء بنفش یا رطوبت تخریب نمی‌شود.
برخلاف سایر پلیمرها، سیلیکون در معرض دمای بالا کربونیزه یا ذوب نمی‌شود. به همین دلیل برای محیط‌هایی که هم گرما و هم الکتریسیته در آنها دخیل هستند، مانند:
- جعبه‌های توزیع برق
- پنل‌های کنترل
- سیم پیچ های موتور
- کانکتورهای ولتاژ بالا
در اینجا یک مقایسه سریع وجود دارد:
| مواد | مقاومت دی الکتریک (کیلوولت/میلی متر) | مقاومت در برابر دما | انعطاف پذیری | مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش |
|---|---|---|---|---|
| سیلیکون | ۲۰–۳۰ | -60 درجه سانتیگراد تا +230 درجه سانتیگراد | عالی | عالی |
| پی وی سی | ۱۰–۱۸ | -20 درجه سانتیگراد تا +70 درجه سانتیگراد | فقیر | فقیر |
| لاستیک (EPDM) | ۱۰–۱۵ | -40 درجه سانتیگراد تا +120 درجه سانتیگراد | خوب | منصفانه |
من ورق‌های سیلیکونی را برای آب‌بندی الکتریکی هر زمان که سیستم در معرض گرما، اشعه ماوراء بنفش یا نیاز به کار مداوم باشد، توصیه می‌کنم. این ورق‌ها در ابتدا گران‌تر هستند - اما دوام بسیار بیشتری دارند.
قدرت دی الکتریک در سیلیکون چگونه اندازه گیری می شود؟
قبل از اینکه به برگه مشخصات هر تأمین‌کننده‌ای اعتماد کنم، باید یاد می‌گرفتم که این اعداد چگونه آزمایش می‌شوند.
قدرت دی‌الکتریک با اعمال ولتاژ فزاینده در سراسر یک ورق سیلیکونی تا زمان وقوع شکست الکتریکی - طبق استانداردهای ASTM D149 یا IEC 60243 - اندازه‌گیری می‌شود.
روش استاندارد شامل موارد زیر است:
- استفاده از دو الکترود فلزی در دو طرف نمونه سیلیکونی
- اعمال تدریجی ولتاژ تا زمانی که قوس الکتریکی یا سوراخ شدن رخ دهد
- با ثبت ولتاژ و تقسیم آن بر ضخامت ماده، به دست می‌آید کیلوولت/میلی‌متر
چندین عامل بر نتیجه تأثیر می گذارد:
- ضخامت موادنمونه‌های نازک‌تر مقادیر kV/mm بالاتری را نشان می‌دهند
- رطوبت و شرایط سطحرطوبت یا آلاینده‌ها می‌توانند عایق‌بندی را کاهش دهند
- درجه حرارتآزمایش معمولاً در دمای ۲۳ درجه سانتیگراد انجام می‌شود، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.
همیشه بررسی کنید که آیا مقاومت دی‌الکتریک ذکر شده میانگین، حداقل یا نتیجه آزمایش اولیه است. یک بار توسط یک تامین‌کننده که مقادیر آزمایشگاهی را ذکر می‌کرد، نه رتبه‌بندی واقعی مواد تولیدی، فریب خوردم.
چه کاربردهایی به رتبه‌بندی دی‌الکتریک سیلیکون متکی هستند؟
یکی از مشتریان من برای سیستم مدیریت باتری به پد حرارتی نیاز داشت - اما به عایق الکتریکی نیز نیاز داشت. سیلیکون هر دو کار را انجام می‌داد.
کاربردهایی مانند ترانسفورماتورها، تابلو برق، منابع تغذیه و وسایل نقلیه الکتریکی برای عایق‌بندی و ایمنی به قدرت دی‌الکتریک سیلیکون متکی هستند.
در اینجا چند مثال آورده شده است:
- ترانسفورماتورها: به عنوان عایق بین سیم پیچ ها و محفظه ها
- موتورهای الکتریکیبرای آسترهای شیار و محافظت از پیچ انتهایی
- پنل‌های خورشیدی: به عنوان یک لایه پشتی غیر رسانا و مقاوم در برابر آب و هوا
- سیستم‌های باتری خودروهای برقیپدهای سیلیکونی ماژول‌ها را از هم جدا کرده و از اتصال کوتاه جلوگیری می‌کنند
من شخصاً از ورق‌های سیلیکونی در موارد زیر استفاده کرده‌ام:
- تابلوهای کنترل در ماشین آلات صنعتی مواد غذایی
- کابینت‌های اینورتر ولتاژ بالا
- اسکوترهای برقی قابل حمل - زیر صندلی‌ها و پوشش باتری
برای همه این موارد، یک ورق هم عایق حرارتی و هم محافظت الکتریکی را فراهم می‌کرد و تعداد قطعات و زمان نصب را کاهش می‌داد.
چه ضخامت و سختی برای عایق الکتریکی بهترین است؟
من یک بار اشتباه کردم و از یک ورق نرم ۱ میلی‌متری برای پد ولتاژ بالا استفاده کردم. بیش از حد فشرده شد و در تست عایق‌بندی رد شد.
برای عایق‌بندی دی‌الکتریک مؤثر، بسته به شرایط فشار و دما، از ورق‌های سیلیکونی با ضخامت بین ۱ تا ۳ میلی‌متر و سختی Shore A بین ۵۰ تا ۷۰ استفاده کنید.
ضخامت هم بر استحکام مکانیکی و هم بر ظرفیت دی‌الکتریک تأثیر می‌گذارد. در اینجا یک مرجع اساسی وجود دارد:
| ضخامت (میلی‌متر) | رتبه‌بندی دی‌الکتریک معمول (کیلوولت) | استفاده از مورد |
|---|---|---|
| ۰.۵ میلی‌متر | حدود ۱۲ تا ۱۵ کیلوولت | لوازم الکترونیکی ولتاژ پایین |
| ۱ میلی‌متر | ~20-25 کیلوولت | تابلوهای کنترل، عایق باتری |
| ۲ میلی‌متر | حدود ۳۵ تا ۴۰ کیلوولت | محفظه‌های ولتاژ بالا |
| ۳ میلی‌متر | حدود ۵۰+ کیلوولت | ترانسفورماتورها، سیم پیچ های موتور |
سختی بر قابلیت فشرده‌سازی تأثیر می‌گذارد. اگر سیلیکون خیلی نرم باشد، ممکن است تحت بار تغییر شکل دهد و فاصله بین قطعات رسانا را کاهش دهد. برای اکثر کاربردهای الکتریکی، ۶۰ ساحل A حد وسط امن است.
همیشه از تأمین‌کننده خود داده‌های آزمایش دی‌الکتریک تأیید شده بر اساس ضخامت واقعی - نه فقط مقادیر نظری - را درخواست کنید.
چگونه یک ورق سیلیکونی قابل اعتماد برای مصارف الکتریکی انتخاب کنم؟
من یک بار ورق‌های سیلیکونی ارزان از یک تامین‌کننده‌ی عمومی خریدم - اما در تست UL رد شدم چون عایق در ولتاژ ۱۵ کیلوولت خراب شد.
ورق‌های سیلیکونی را از تأمین‌کنندگان معتبری انتخاب کنید که گزارش‌های آزمایش، کیفیت ثابت و گزینه‌های سفارشی‌سازی برای کاربردهای الکتریکی ارائه می‌دهند.
این چیزی است که من اکنون از هر تأمین‌کننده‌ای درخواست می‌کنم:
- مطابق با استانداردهای ASTM D149 یا IEC آزمایش شده است
- درجه بندی شعله UL 94 V-0 (برای ایمنی در برابر آتش)
- در ضخامت‌ها و گزینه‌های سختی‌سنجی مختلف موجود است
- با پشتیبانی فنی پشتیبانی می‌شود
- پشتی چسبی یا رسانایی حرارتی اختیاری
شرکت RuiYang Silicone ورق‌های سیلیکونی مخصوص کاربردهای الکتریکی تولید می‌کند. محصولات ما از نظر مقاومت دی‌الکتریک آزمایش شده‌اند، استانداردهای مقاومت در برابر شعله را رعایت می‌کنند و در اندازه‌های برش‌خورده موجود هستند. چه در حال ساخت پنل‌های کنترل، باتری‌های EV یا سیستم‌های برق صنعتی باشید، ما ورقی را داریم که مناسب باشد.
نتیجه
ورق‌های سیلیکونی با استحکام دی‌الکتریک بالا، عایق‌بندی قابل اعتماد و طولانی‌مدتی را برای کاربردهای الکتریکی و ولتاژ بالا ارائه می‌دهند.
