ಹाय-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್: ಗುಣಗಳು, ವರ್ಗೀಕರಣಗಳು ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಗಳು

ಕ್ಷೇತ್ರ: ट्रांसफอร्मर विश्लेषण

China

ಬೀಜಿನ ಎರಡನೆಯ ಪಾಲಿನ ದ್ವಿತೀಯ ಭಾಗದಿಂದ ಉನ್ನತ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಲಿನ ಮಧ್ಯಕ್ಕೆ ಯೋಗ್ಯವಾದ ಕೇವಲ ಚಣದ ಮತ್ತು ಕಾಂಚು ಮಾತ್ರ ಇದ್ದವು. 1940ರ ದಶಕದಿಂದ ಪೋಲಿಮರ್ ಪದಾರ್ಥಗಳು ಶುರುವಾಯಿತು, ಚಣ ಮತ್ತು ಕಾಂಚು ಇಲ್ಲದ ಅನುಕೂಲ ಆಯ್ಕೆಗಳಾದ ಹಾಗೆ ಯೂರೋಪ್ ಮತ್ತು ಅಮೆರಿಕಾದ ದೇಶಗಳು ಪೋಲಿಮರ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳ ಪ್ರತಿ ಗವೇಷಣೆಯನ್ನು ಆರಂಭಿಸಿದರು. ನಂತರ, ವಿದ್ಯುತ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳ ಭೌತಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳು, ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಗಳು, ದೀರ್ಘಕಾಲಿಕ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ, ಮತ್ತು ಅನುಕೂಲ ಆಕಾರಗಳ ಮೇಲೆ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಅಧ್ಯಯನಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಯಿತು, ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿದೆ.

ಚಣ ಮತ್ತು ಕಾಂಚನ್ನು ಬದಲಿಸಬಹುದಾದ ಉತ್ತಮ ಅಣು ಭಾರದ ಪದಾರ್ಥಗಳ ನಡುವೆ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ರబ್ಬರ್ 1960ರ ದಶಕದಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಯೋಗ್ಯವಾದ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಿದ್ದು, ವಿವಿಧ ಪೋಲಿಮರ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಒಳ್ಳೆಯಾದಿದ್ದು. ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳು ಚಣದ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳ ಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೀಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಿದ್ದಾರೆ: ಮೊದಲನ್ನು, ಅವು ಕಡಿಮೆ ಭಾರದ, ಸುಲಭ ಹಂಚಿಕೆ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷಿತ; ಎರಡನೆಯದು, ಚಣದ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳು ಪ್ರಭಾವಕ್ಕೆ ಸುತ್ತಿದ್ದರೆ ಟುಕ್ಕೆ ಹೋಗುತ್ತಾರೆ, ಆದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳು ವಾಹನಗಳ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ತಂಭಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಹೋಗುವಂತಹ ಮೆಕಾನಿಕ ಟುಕ್ಕೆಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.

ಇತರ ಪೋಲಿಮರ್ ಪದಾರ್ಥಗಳು ಮೇಲಿನ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರೂ, ಕೇವಲ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ಕಡಿಮೆ ಪರಿಸರ ದೂಷಣ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪೋಲಿಮರ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳು ನೀರನ್ನು ಹೊರಗೆ ಹೋಗುತ್ತವೆ, ನೀರಿನ ಬಿಂದುಗಳಿಂದ ಲೀಕೇಜ್ ಮತ್ತು ಪೃष್ಠ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾಕ್ ಹಾನಿ ನಿರೋಧಿಸುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚು, ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳ ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಸಿಟಿ ಇತರ ಪೋಲಿಮರ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ವೇಗದಲ್ಲಿ ಪುನರುತ್ಥಾನ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ದೀರ್ಘಕಾಲಿಕ ಉಪಯೋಗಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚು ಕಷ್ಟದ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಯೋಗ್ಯ ಪದಾರ್ಥವಾಗಿದೆ. ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ ಉನ್ನತ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಉಪಯೋಗಿಸಲಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್‌ಗಳ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹಳೆಯ ವಿಕಸನ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗಿದೆ.

1. ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ಲಕ್ಷಣಗಳು

1.1 ಸಿಲೋಕ್ಸೇನ್ ಬಂಧದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳು

1.1.1 ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರ ಬಂಧ

ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ಕಾಯದ ಮೂಲ ಭಾಗವು ಸಿಲೋಕ್ಸೇನ್ (Si-O) ಬಂಧಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. Si (1.8) ಮತ್ತು O (3.5) ನ ಮೇಲೆ ವಿದ್ಯುತ್ ನೆಗಟಿವತೆಯ ವಿಭಿನ್ನತೆಯ ಕಾರಣ ಪೋಲಾರೈಸ್ಡ್ ರಚನೆಯು ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ, ಈ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ (ಒತ್ತು), ಇಲ್ಲಿ ಆಯನಿಕ ಬಂಧದ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಲದೆ, Si-O ಬಂಧದ ಶಕ್ತಿ C-C (ದೋಹರಿ ತಾಣದಲ್ಲಿ ನೋಡಿ) ಕ್ಷಮತೆಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದೆ. ಹೆಚ್ಚು: (1) ಮುಖ್ಯ ಶ್ರೇಣಿಯ ಆಯನಿಕ ಸ್ವಭಾವದ ಕಾರಣ ಪಾರ್ಶ್ವ ಶ್ರೇಣಿಯ ಮೆಥೈಲ್ C-H ಗುಂಪುಗಳ ಪೋಲಾರೈಟಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಇತರ ಅಣುಗಳ ಆಕ್ರಮಣಕ್ಕೆ ಕಡಿಮೆ ಸುತ್ತು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ; (2) ಸಿ ರೈಜ್ ಡಬಲ್ ಅಥವಾ ಟ್ರಿಪಲ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ರಚಿಸುವುದಿಲ್ಲ, ಮುಖ್ಯ ಶ್ರೇಣಿಯ ವಿವಿಧ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಸಿ-ಸಿ ಬಂಧಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ಕಾಯದ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

1.1.2 ಉನ್ನತ ಲಕ್ಷಣಗಳು ಹೊಂದಿರುವ ಪೋಲಿಮರ್

ಸಿಲೋಕ್ಸೇನ್ (Si-O-Si) ಬಂಧದ ಕೋನ (130°-160°) ದ್ರವ್ಯ ಪೋಲಿಮರ್‌ಗಳಿಂದ (C-C ಬಂಧದ ಕೋನ ~110°) ಹೆಚ್ಚು ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಾಗಿ, Si-O ಬಂಧದ ಉದ್ದ (1.64 Å) C-C (1.5 Å) ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದೆ. ಇದರ ಅರ್ಥ ಮೊತ್ತಮೂಲಕ ಪೋಲಿಮರ್ ಅಣುವು ಹೆಚ್ಚು ಚಲನೀಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ವಿಕೃತವಾದು.

1.1.3 ಹೆಲಿಕ್ ರಚನೆ

ಪಾಲಿಸಿಲೋಕ್ಸೇನ್ ಹೆಲಿಕ್ ರಚನೆಯ ಕಾರಣ ಮುಖ್ಯ ಶ್ರೇಣಿಯ ಸಿಲೋಕ್ಸೇನ್ ಬಂಧಗಳು ಆಯನಿಕ ಆಕರ್ಷಣೆಯಿಂದ ಒಳಗೆ ಬಂದು ಹೋಗುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯ ಭಾಗವು ಕಡಿಮೆ ಅಣು ಮಧ್ಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೆಥೈಲ್ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವೇ ಕಡಿಮೆ ಅಣು ಮಧ್ಯ ಶಕ್ತಿಗಳು.

1.2 ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ಗುಣಗಳು

1.1 ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ಉನ್ನತ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಯೋಗ್ಯವಾದ ಕೆಳಗಿನ ಗುಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

1.2.1 ಹೈತು ಮತ್ತು ಶೀತ ವಿರೋಧಕತೆ

ಉನ್ನತ ಬಂಧ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಕಾರಣ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ದ್ರವ್ಯ ಪೋಲಿಮರ್‌ಗಳಿಂದ ಹೈತು ವಿರೋಧಕತೆ ಹೆಚ್ಚಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಾಗಿ, ಕಡಿಮೆ ಅಣು ಮಧ್ಯ ಶಕ್ತಿಗಳ ಕಾರಣ ಇದು ಕಾಂಚು ಪರಿವರ್ತನ ತಾಪಮಾನ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಶೀತ ವಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಇದನ್ನು ಬಳಸುವ ಭೂ ಪ್ರದೇಶವೇ ಏನೆಂದು ಇದರ ಪ್ರದರ್ಶನ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

1.2.2 ನೀರನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ಕ್ಷಮತೆ

ಪಾಲಿಸಿಲೋಕ್ಸೇನ್ ಪೃಷ್ಠದ ಮೆಥೈಲ್ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರಿಂದ, ಇದು ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ನೀರನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

1.2.3 ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಗಳು

ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ದ್ರವ್ಯ ಪೋಲಿಮರ್‌ಗಳಿಂದ ಕಡಿಮೆ ಕಾರ್ಬನ್ ಅಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಆರ್ಕ್ ಮತ್ತು ಟ್ರ್ಯಾಕಿಂಗ್ ವಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಮತ್ತು, ಇದು ದಹನ ಮಾಡಿದಾಗ ಪ್ರತಿಸರಿ ಸಿಲಿಕಾ ರಚನೆಯನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್ ಗುಣಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

1.2.4 ಆವರ್ಷಿಕ ವಿರೋಧಕತೆ

ಮೇಲೆ ತಾಣದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಸಿಲೋಕ್ಸೇನ್ ಬಂಧದ ಶಕ್ತಿ ಯುವಿ ಕಾಂತಿಯ ಶಕ್ತಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದೆ, ಇದು ಯುವಿ ಕಾಂತಿಯಿಂದ ಪುರಾನಾದ ಕಾರಣದಿಂದ ವಿರೋಧಕತೆ ಹೊಂದಿದೆ. ವೇಗದ ಓಝೋನ್ ವಿರೋಧಕತೆ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ, ದ್ರವ್ಯ ಪೋಲಿಮರ್‌ಗಳು ಕೆಲವು ಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಟುಕ್ಕೆ ಹೋಗುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ನಾಲ್ಕು ವಾರಗಳ ಪುರಾನಾದ ನಂತರ ಶಕ್ತಿಯ ಕಡಿಮೆ ಹೋಗುತ್ತದೆ, ಟುಕ್ಕೆ ಹೋಗುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಉತ್ತಮ ಓಝೋನ್ ವಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (ದೋಹರಿ ತಾಣದಲ್ಲಿ ನೋಡಿ). ಅಮ್ಲ ವರ್ಷ ಒಂದು ಮಿಶ್ರಿತ ಆಯನಿಕ ಪರಿಹರಿತ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ, ಪ್ರಮಾಣದ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ ಅದರ pH ಮೇಲೆ ಸುಮಾರು 5.6 ಇದೆ. ತಾಣದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ 500x ಸಂಯೋಜಿತ ಮಾನವಿಕ ಅಮ್ಲ ವರ್ಷ ಪರೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಬ್ಬರ್ ತಾಣದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಉತ್ತಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಹಾಗೆ ಅಮ್ಲ ವರ್ಷ ಜತೆಗಳಂತಹ ಮಿಶ್ರಿತ ಪರಿಹರಿತಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಹೊಂದಿದ್ದರೂ, ಪ್ರಭಾವ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ನೋಟ್: ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಓಝೋನ್ ಪ್ರಮಾಣದ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ 200 ppm ಮತ್ತು 50% ಟೆನ್ಸಿಲ್ ವಿಶೇಷ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ ರಬ್ಬರ್ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾದ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ, 28 ದಿನಗಳ ಪುರಾನಾದ ನಂತರ ಪೃಷ್ಠದ ಮೇಲೆ ಟುಕ್ಕೆ ಹೋಗುವುದಿಲ್ಲ.