تطوير وخصائص تقنية المحولات الجافة في المناطق المختلفة
قبل الستينيات، كانت المحولات الجافة تستخدم بشكل أساسي عزل من فئة B في التصاميم ذات التهوية المفتوحة، وكان نموذج المنتج يُشار إليه بـ SG. في ذلك الوقت، لم تكن ملفات الفويل متاحة بعد، لذا كانت ملفات الجهد المنخفض تتكون عادةً من موصلات متعددة الأشواك في تكوينات طبقي أو حلزوني، بينما اعتمدت ملفات الجهد العالي على تصميم قرصي. كانت الموصلات المستخدمة إما أسلاك مغلفة بغلاف زجاجي مزدوج أو أسلاك مغلفة بغلاف زجاجي واحد مع طلاء الإستر.
كان معظم المكونات العازلة الأخرى مصنوعة من مواد الألياف الزجاجية الفينولية. شملت عملية التشبث استخدام وارنيش عزل من فئة B لتشبث ملفات الجهد العالي والمنخفض عند درجة حرارة وضغط الغرفة، تبعها التجفيف بدرجة حرارة متوسطة (دون تجاوز 130°C). وعلى الرغم من أن هذا النوع من المحولات الجافة مثل خطوة كبيرة نحو مقاومة الحريق مقارنة بالمحولات المغمورة بالزيت، إلا أن أدائه فيما يتعلق بمقاومة الرطوبة والتلوث كان غير كافٍ.
لذلك، تم إيقاف إنتاج هذا النوع. ومع ذلك، فقد ساهم النجاح في تصميم حساباته الكهربائية والمغناطيسية والحرارية، بالإضافة إلى تخطيطه الهيكلي، في وضع أساس متين لتطوير محولات جافة جديدة ذات عزل من فئة H ومفتوحة التهوية.
في الولايات المتحدة، طور بعض الشركات المصنعة، مثل شركة FPT Corporation في فرجينيا، محولات جافة باستخدام مادة الأراميد NOMEX® من DuPont كمادة عزل رئيسية. تقدم FPT نوعين من المنتجات: النوع FB بعزل نظام مصنف بـ 180°C (فئة H)، والنوع FH مصنف بـ 220°C (فئة C)، ويتميز كل منهما بارتفاع درجة حرارة ملفات 115K (125K في الصين) و150K على التوالي. تستخدم ملفات الجهد المنخفض إما فويل أو موصلات متعددة الأشواك في تكوين طبقي، مع عزل بين الأشواك والأدوار مصنوع من NOMEX®.
تتكون ملفات الجهد العالي من نوع القرص، مع موصلات ملفوفة بأوراق NOMEX®. بدلاً من الكتل الفاصلة التقليدية بين أقراص الملفات، يتم استخدام كتل فاصلة على شكل مشط، مما يقلل بشكل فعال من الجهد القمة بين الأقراص ويحسن بشكل كبير من قوة الدائرة القصيرة المحورية للملفات عالية الجهد - رغم أن هذا يزيد من تعقيد التلتف ووقت التصنيع. يتم تلتف ملفات الجهد العالي والمنخفض بشكل مركزي لتقوية القوة الميكانيكية. تتضمن بعض التصاميم أيضًا ألواح عزل NOMEX® ككتل وفاصلات.
تتكون الأسطوانات العازلة بين ملفات الجهد العالي والمنخفض من ورق الكرتون NOMEX® بسمك 0.76 مم. تستخدم عملية التشبث عدة دورات من التشبث تحت الضغط الشفائي (VPI) تليها التجفيف بدرجة حرارة عالية (تصل إلى 180-190°C). في FPT، يتم تصنيع هذه المحولات بتصنيف جهد أقصى يصل إلى 34.5 كيلو فولت وبقدرة أقصى تبلغ 10,000 كيلو فولت أمبير. وقد حصلت هذه التكنولوجيا على شهادة UL في الولايات المتحدة.
في الصين، اعتمد بعض مصنعي المحولات مواد العزل NOMEX® من DuPont وأيضًا المواصفات الصناعية ذات الصلة (مثل HV-1 أو HV-2) ومعايير التكنولوجيا Reliatran® لإنتاج محولات جافة من فئة SG ذات عزل من فئة H، مشابهة لنوع FB من FPT. ومع ذلك، على عكس FPT، فإن الشركات المحلية عادة ما تقوم بتشبث الملفات فقط وليس التجميع الكامل للمحول. رغم أن التشبث الكامل يوفر ختمًا أفضل بشكل عام، فإنه أقل جاذبية بصريًا ويحتاج إلى إكمال جميع اختبارات المنتج قبل المعالجة. بالإضافة إلى ذلك، يكون وارنيش التشبث أكثر عرضة للتلوث، مما يجعل تشبث الملفات فقط خيارًا أكثر عملية ومنطقية في السياق الصيني.
في أوروبا، اتخذ تطور المحولات الجافة مسارًا أكثر تنوعًا. بالإضافة إلى تقنية الصب بالراتنج الايبوكسي تحت الضغط واللتيف، ظهرت أنواع أخرى منها المحولات الصلبة غير المصبوبة SCR ذات العزل الصلب المغلق والمحولات الجافة المفتوحة التهوية من نوع SG المشابهة لتلك الموجودة في الصين. في السبعينيات، طور صانع سويدي محولات جافة مفتوحة التهوية باستخدام عزل NOMEX®. لاحقا، استبدل صانع آخر NOMEX® بالألياف الزجاجية وDMD، مما قلل من تكاليف المواد.
كانت بنية الملفات تشبه المنتجات المبكرة ذات العزل من فئة B، مع ملفات الجهد المنخفض متعددة الأشواك أو ملفوفة بالفويل وملفات الجهد العالي من نوع القرص. كان العزل بين الأشواك مصنوعًا من الألياف الزجاجية، وكانت الفواصل مصنوعة من السيراميك. استخدمت المكونات العازلة الأخرى راتنجات الأثير ثنائي الفينيل المعدلة (للأسطوانات) أو ألواح الألياف الزجاجية المبلمرة المعدلة بولي أميد-إيميد (للأسطوانات)، وDMD وSMC وغيرها من المواد المشابهة. استخدمت طريقة معالجة الملفات VI (تشبث تحت الشفط) دون تطبيق ضغط أثناء التشبث.
تشمل الجوانب الفنية الرئيسية لهذا العملية اختيار وارنيش التشبث (راتنج) المناسب ومتغيرات العملية، وكذلك إنتاج القطع السيراميكية. تكون السيراميك العادية هشة وغير مطلية، وقابلة للرطوبة وسهلة الانشقاق تحت الإجهاد غير المتساوي أو التدرج الحراري. لذلك، يجب أن تتمتع بثبات وكثافة عالية جداً - وهو أمر يمكن تحقيقه حالياً فقط من خلال المواد المستوردة.
