Jeśli stosujesz arkusze silikonowe w pobliżu podzespołów elektrycznych nie znając ich parametrów dielektrycznych, podejmujesz poważne ryzyko.
Arkusze silikonowe charakteryzują się wysoką wytrzymałością dielektryczną, wynoszącą zwykle od 20 do 30 kV/mm, co sprawia, że są idealnymi izolatorami w zastosowaniach elektrycznych i elektronicznych.
Zacząłem zwracać uwagę na wytrzymałość dielektryczną po tym, jak klient doświadczył zwarcia w skrzynce sterowniczej. Okazało się, że zastosowana uszczelka nie była wystarczająco izolująca. To doświadczenie nauczyło mnie, jak kluczowe są właściwości dielektryczne podczas pracy z arkuszami silikonowymi w środowisku elektrycznym.
Jaka jest wytrzymałość dielektryczna płyt silikonowych?
Wytrzymałość dielektryczna to nie tylko liczba — to gwarancja bezpieczeństwa.
Wytrzymałość dielektryczna to maksymalne napięcie, jakie materiał może wytrzymać bez uszkodzenia elektrycznego; w przypadku płyt silikonowych wynosi ona zazwyczaj 20–30 kV/mm.
Wytrzymałość dielektryczna jest mierzona w kilowoltach na milimetr (kV/mm). Informuje ona o tym, jakiemu napięciu materiał może się oprzeć, zanim zacznie przewodzić prąd elektryczny. Silikon ma doskonałe właściwości izolacyjne dzięki swojej strukturze molekularnej, która pozostaje stabilna nawet w wysokich temperaturach i wilgotnym środowisku.
Na przykład:
- Arkusz silikonowy o klasie 25 kV/mm a grubość 1 mm może wytrzymać do 25 000 woltów przed awarią.
- Grubsze arkusze zapewniają większą odporność na napięcie, ale na wydajność wpływają również inne czynniki, takie jak temperatura i wilgotność.
Pracując nad systemem oświetlenia LED, zastosowaliśmy 2-milimetrowe podkładki silikonowe o wytrzymałości dielektrycznej 24 kV/mm. Zapewniały one izolację termiczną i elektryczną w jednej warstwie, oszczędzając miejsce i redukując liczbę elementów.
Dlaczego silikon jest preferowany do izolacji elektrycznej?
Kiedyś używałem PCV jako izolacji – aż pękło pod wpływem ciepła. Wtedy przeszedłem na silikon i już nigdy nie żałowałem.
Silikon jest preferowany w układach elektrycznych, ponieważ zachowuje właściwości izolacyjne w szerokim zakresie temperatur i nie ulega degradacji pod wpływem promieniowania UV ani wilgoci.
W przeciwieństwie do innych polimerów, silikon nie ulega zwęgleniu ani stopieniu pod wpływem wysokich temperatur. Dlatego idealnie nadaje się do środowisk, w których występuje zarówno ciepło, jak i elektryczność, takich jak:
- Skrzynki rozdzielcze zasilania
- Panele sterowania
- Uzwojenia silnika
- Złącza wysokiego napięcia
Oto szybkie porównanie:
| Materiał | Wytrzymałość dielektryczna (kV/mm) | Odporność na temperaturę | Elastyczność | Odporność na promieniowanie UV |
|---|---|---|---|---|
| Silikon | 20–30 | –60°C do +230°C | Doskonały | Doskonały |
| PCV | 10–18 | –20°C do +70°C | Słaby | Słaby |
| Guma (EPDM) | 10–15 | –40°C do +120°C | Dobry | Sprawiedliwy |
Polecam silikonowe arkusze do uszczelniania instalacji elektrycznych, gdy system jest narażony na działanie ciepła, promieniowania UV lub musi pracować w trybie ciągłym. Są droższe na początku, ale starczają na znacznie dłużej.
Jak mierzy się wytrzymałość dielektryczną silikonu?
Zanim zaufałem specyfikacjom jakiegokolwiek dostawcy, musiałem dowiedzieć się, jak testuje się takie liczby.
Wytrzymałość dielektryczną mierzy się poprzez przyłożenie wzrastającego napięcia do arkusza silikonowego, aż do momentu wystąpienia przebicia elektrycznego — zgodnie z normami ASTM D149 lub IEC 60243.
Standardowa procedura obejmuje:
- Zastosowanie dwóch metalowych elektrod po obu stronach próbki silikonu
- Stopniowe przykładanie napięcia aż do wystąpienia łuku elektrycznego lub przebicia
- Zarejestrowanie napięcia i podzielenie przez grubość materiału w celu uzyskania kV/mm
Na wynik wpływa kilka czynników:
- Grubość materiału:Cieńsze próbki wykazują wyższe wartości kV/mm
- Wilgotność i stan powierzchni:Wilgoć lub zanieczyszczenia mogą osłabić izolację
- Temperatura:Badanie przeprowadza się zazwyczaj w temperaturze 23°C, chyba że określono inaczej
Zawsze sprawdzaj, czy podana wytrzymałość dielektryczna jest średnia, minimalna, czy też wynika z początkowych testów. Kiedyś dałem się nabrać na dostawcę, który podawał jedynie wartości laboratoryjne, a nie rzeczywiste parametry materiałów produkcyjnych.
Jakie zastosowania zależą od parametrów dielektrycznych silikonu?
Jeden z moich klientów potrzebował podkładki termicznej do systemu zarządzania akumulatorem, ale potrzebował również izolacji elektrycznej. Silikon spełniał oba te warunki.
Zastosowania takie jak transformatory, rozdzielnice, zasilacze i pojazdy elektryczne opierają się na wytrzymałości dielektrycznej silikonu zapewniającej izolację i bezpieczeństwo.
Oto kilka przykładów:
- Transformatory:Jako izolacja pomiędzy uzwojeniami i obudowami
- Silniki elektryczne: Do wkładek szczelinowych i ochrony zakrętów końcowych
- Panele słoneczne:Jako nieprzewodząca, odporna na warunki atmosferyczne warstwa podkładowa
- Systemy akumulatorów pojazdów elektrycznych:Podkładki silikonowe oddzielają moduły i zapobiegają zwarciom
Osobiście używałem arkuszy silikonowych w:
- Panele sterowania w przemysłowych maszynach spożywczych
- Szafy inwerterowe wysokiego napięcia
- Skutery elektryczne – pod siedzeniami i pokrywami akumulatorów
We wszystkich tych przypadkach jeden arkusz zapewniał zarówno izolację termiczną, jak i ochronę elektryczną, co pozwoliło zmniejszyć liczbę części i skrócić czas montażu.
Jaka grubość i twardość są najlepsze do izolacji elektrycznej?
Kiedyś popełniłem błąd, używając miękkiej blachy o grubości 1 mm jako podkładki wysokonapięciowej. Za bardzo się ugięła i nie przeszła testu izolacji.
Aby zapewnić skuteczną izolację dielektryczną, należy stosować arkusze silikonowe o grubości 1–3 mm i twardości 50–70 w skali Shore’a A, w zależności od warunków ciśnienia i temperatury.
Grubość wpływa zarówno na wytrzymałość mechaniczną, jak i pojemność dielektryczną. Oto podstawowe informacje:
| Grubość (mm) | Typowa wartość dielektryczna (kV) | Przypadek użycia |
|---|---|---|
| 0,5 mm | ~12–15 kV | Elektronika niskonapięciowa |
| 1 mm | ~20–25 kV | Panele sterowania, izolacja akumulatorów |
| 2 mm | ~35–40 kV | Obudowy wysokiego napięcia |
| 3 mm | ~50+ kV | Transformatory, uzwojenia silników |
Twardość wpływa na ściśliwość. Zbyt miękki silikon może odkształcać się pod obciążeniem i zmniejszać odstępy między elementami przewodzącymi. W większości zastosowań elektrycznych, 60 Shore A jest bezpiecznym rozwiązaniem pośrednim.
Zawsze proś swojego dostawcę o certyfikowane dane z testów dielektrycznych oparte na rzeczywistej grubości, a nie tylko na wartościach teoretycznych.
Jak wybrać niezawodną płytę silikonową do zastosowań elektrycznych?
Kiedyś kupiłem tanie płyty silikonowe od ogólnego dostawcy, ale nie przeszły one testów UL, ponieważ izolacja przebiła się przy napięciu 15 kV.
Wybieraj płyty silikonowe od certyfikowanych dostawców, którzy oferują raporty z testów, stałą jakość i opcje dostosowywania do zastosowań elektrycznych.
Oto czego obecnie wymagam od każdego dostawcy:
- Przetestowane zgodnie z normami ASTM D149 lub IEC
- Klasyfikacja ogniowa UL 94 V-0 (dla bezpieczeństwa pożarowego)
- Dostępne w różnych grubościach i opcjach twardości
- Wsparcie techniczne
- Opcjonalny podkład klejący lub przewodność cieplna
RuiYang Silicone produkuje arkusze silikonowe zaprojektowane specjalnie do zastosowań elektrycznych. Nasze produkty są testowane pod kątem wytrzymałości dielektrycznej, spełniają normy trudnopalności i są dostępne w opcji cięcia na wymiar. Niezależnie od tego, czy budujesz panele sterowania, akumulatory do pojazdów elektrycznych, czy przemysłowe systemy zasilania – mamy arkusze, które Ci odpowiadają.
Wniosek
Arkusze silikonowe o wysokiej wytrzymałości dielektrycznej zapewniają niezawodną, długotrwałą izolację w zastosowaniach elektrycznych i wysokonapięciowych.
