Transformatorji in izolacijski materiali v maslne in suhe transformatorje

Topljenje v maslinovem tranzistorju

V sodobnih maslinovih tranzistorjih se toploizolacija visokonapetostnih viklov izvaja z široko sprejetim pristopom. Običajno je žica pokrita s smolo, med vrsticami vikla pa se vstavi kraft papir. Ta kombinacija zagotavlja zanesljivo električno toploizolacijo in mehansko zaščito visokonapetostnih viklov, ki jih zaščitijo pred električnim preobremenitvijo in fizičnimi poškodbo.

Za nizkonapetostne vikle se uporablja drugačna strategija toploizolacije. Tukaj lahko ploščati vodiči ostanejo brez pokrova, z papirsko toploizolacijo med vrsticami. Ta metoda dosega ravnotežje med stroškovno učinkovitostjo in potrebnimi zahtevami glede toploizolacije za nizkonapetostne aplikacije.

A vendar se materiali za toploizolacijo ploščatih vodičev v nizkonapetostnih viklih razvijajo. Tradicionalna praksa obkoljanja ploščatih vodičev s papirjem se postopoma odpove. Sintetični polimerni premazi in omota sintetičnega platna so novi priljubljeni alternativi. Ti moderni materiali ponujajo izboljšano odpornost, boljše lastnosti električne toploizolacije in izboljšan odpor na okoljske dejavnike v primerjavi z tradicionalno papirsko toploizolacijo.

Vključitev aluminijastih žic, pasov in ploščatih vodičev, skupaj s smolnimi premazi, je predstavila unikatne izzive proizvajalcem distribucijskih tranzistorjev. Aluminij ima posebno lastnost: ko je izpostavljen zraku, samodejno oblikuje toplonosilni oksidni sloj na svoji površini. Ta samodejno oblikovan oksidni sloj lahko ovira električno vodljivost. Zato, kadar je potrebno vzpostaviti električne povezave z aluminijastimi vodiči, morajo proizvajalci razviti učinkove metode za odstranitev tega oksidnega sloja ali preprečevanje njegovega oblikovanja na povezovalnih točkah. To zahteva pazljivo izbiro materialov, natančne proizvodne procese in stroge ukrepe za kakovost, da bi zagotovili zanesljivo delovanje distribucijskih tranzistorjev z aluminijastimi komponentami.

Izzivi in rešitve pri uporabi aluminijastih vodičev v tranzistorjih ter toploizolacija v suhih tranzistorjih

Izzivi in raba aluminijastih vodičev v maslinovih tranzistorjih

Dodatno pa ima električni aluminij znatno mehko strukturo. Ko se uporablja mehanska klepa, je zelo občutljiv na težave, kot so hladno pretakanje in diferencialna raztezanja. Hladno pretakanje se nanaša na počasno deformacijo mehkega aluminija pod mehanskim stresom čez čas, medtem ko se diferencialna raztezanja dogajajo, ko se aluminij raztezuje ali stisne z drugačno hitrostjo kot druge komponente v montaži, kar lahko vodi do luftih povezav ali mehanskih propadov.

Za obravnavanje povezovalnih potreb aluminijastih žic je bilo razvito več specializiranih spajalnih metod. Lahko se uporabi soljenje, čeprav to zahteva specifične tehnične postopke in fluxe, da bi zagotovili dobro vezavo. Drug priljubljen pristop je klepanje, ki vključuje uporabo posebnih klepalk. Te klepalki so oblikovane tako, da prebijajo skozi smolni premaz na žici in naravno oblikovan oksidni sloj na površini aluminija. Tako vzpostavijo zanesljivo električno povezavo. Poleg tega zapirajo stikala pred kisikom, preprečevajo nadaljnje oksidiranje in zagotavljajo dolgoročno celovitost povezave.

Za aluminijaste pasove ali ploščate vodiče ponuja učinkovito povezovalno rešitev TIG (tungsten inert gas) varjenje. Ta varilni postopek uporablja neiztrošljiv tungsten elektrod in inertni plinski ščit za ustvarjanje visokokakovostne, močne vezave med aluminijastimi komponentami. Poleg tega se lahko aluminijasti pasi povežejo z drugimi bakrenimi ali aluminijastimi konektorji z metodo hladnega varjenja ali klepanja. Hladno varjenje, zlasti, ustvari pevno stanje vezave brez potrebe po taljenju materialov, kar je koristno za ohranjanje mehanskih in električnih lastnosti vodičev. Tudi za izdelavo klepnih povezav na mehkem aluminiju, če je stikalno območje temeljito očiščeno, da se odstrani kakršen koli oksid ali kontaminanti, se lahko doseže trdna in električno prevodna povezava.

Materiali za toploizolacijo v suhih tranzistorjih

V področju suhih tranzistorjev je standardna praksa, da se primarnim in sekundarnim viklim nanese zaščitni zategali ali premaz z resino ali lakom. To služi kot zaščita pred različnimi negativnimi okoljskimi dejavniki, kot so vlaga, prah in korozivne plinove, ki lahko postopoma degradirajo toploizolacijske lastnosti viklov tranzistorja in ogrozijo skupno delovanje in življenjsko dobo tranzistorja.

Toploizolacijska medija, uporabljena za primarne in sekundarne vikle suhih tranzistorjev, se lahko razdelijo na naslednje ločene kategorije:

• Obličjevanje v leju: V tem tipu je vikel utrjen v litino, ki zagotavlja močno in trdno toploizolacijsko strukturo. Litina ne samo obkoluje vodiče, ampak tudi ponuja odlično mehansko čvrstočnost in električno toploizolacijo, kar ga čini primernim za uporabo, kjer je zahtevana visoka zanesljivost in zaščita.

• Vakuumsko-tlačno obličjevanje: Ta metoda vključuje obličjevanje viklov v vakuumsko-tlačnih pogojih. S odstranitvijo zraka in drugih kontamiantov iz postopka toploizolacije zagotovi bolj enakomerno in brez luknj vnikalo, kar izboljša električno in termalno delovanje tranzistorja.

• Vakuumsko-tlačno impregniranje: Tukaj so vikli uronjeni v toploizolacijsko resinu pod vakuumsko-tlač. Ta postopek omogoča, da se resina globoko vpeneta v strukturo vikla, zapolni vse luknje in pori. Tako zagotavlja izboljšano toploizolacijo in sposobnost odvajanja toplote, ki prispeva k učinkovitemu delovanju tranzistorja.

• Premaz: Preproste tehnike premazovanja vključujejo nanos enega sloja toploizolacijskega materiala, kot je lak ali specializirana premazna snov, neposredno na vikle. Ta vrsta toploizolacije je relativno preprosta in stroškovno učinkovita, primerna za uporabo, kjer so manj strogi zahtevi glede toploizolacije.

Obličjevanje v leju

Pri metodi obličjevanja v leju se vikel najprej posodobi, če je potrebno, ali se postavi v lej. Nato se utrje v resino v vakuumsko-tlačnih pogojih. Ta postopek ponuja več pomembnih prednosti. Ker je vikel popolnoma obkoljen s trdo toploizolacijo, učinkovito zmanjša hrupne razine med delovanjem. Poleg tega postopek obličjevanja v vakuumsko-tlač polni vikel z resino, popolnoma odstranjuje vse luknje. Te luknje, če bi bile prisotne, bi lahko povzročile koronski razsvet, ki bi z časom degradiral toploizolacijo in povzročil električne težave. Z svojo trdno toploizolacijsko sistemom ima obličjevan vikel izjemno mehansko čvrstočnost, ki mu omogoča, da izdrži mehanske stres. Prav tako ima zelo visoko čvrstočnost pri kratkem zaprtju, ki zagotavlja zanesljivo delovanje med električnimi napaki. Poleg tega je ta vrsta vikla zelo odporna proti vlaji in kontamiantom, ki zaščitijo notranje komponente tranzistorja in podaljšajo njegov življenjski čas.

Vakuumsko-tlačno obličjevanje

Za vakuumsko-tlačno obličjevanje toploizolacije je vikel utrjen v resino v vakuumsko-tlač. Podobno kot pri postopku obličjevanja v leju, obličjevanje vikla z resino na ta način učinkovito odstrani vse luknje, ki bi lahko povzročile koronski razsvet. Tako vikel pridobi odlično mehansko čvrstočnost, ki mu omogoča, da izdrži mehanske udarce in vibracije. Prav tako kaže visoko čvrstočnost pri kratkem zaprtju, ki zagotavlja stabilno delovanje med nenormalnimi električnimi pogoji. Ta metoda toploizolacije zagotavlja močno zaščito pred vstopom vlage in vstopom kontamiantov, ohranja celovitost vikla in skupno delovanje tranzistorja.

Vakuumsko-tlačno impregniranje

Pri tehniki vakuumsko-tlačnega impregniranja toploizolacije se vikel prosoči s lakom v vakuumsko-tlač. Impregnacijski postopek vikel popolnoma prekriva, ustvarja zaščitni sloj, ki ga zaščiti pred vlago in kontamianti. To pomaga ohraniti električne in mehanske lastnosti vikla, zagotavlja zanesljivo delovanje tranzistorja v različnih okoljskih pogojih. Čeprav je raven zaščite morda relativno manjša v primerjavi z nekaterimi drugimi metodami, še vedno ponuja zadostno zaščito za mnoge uporabe.

Premaz

Pristop premazane toploizolacije vključuje uronitev vikla v lak ali resino. Premazan vikel zagotavlja osnovno raven zaščite pred vlago in kontamianti, kar ga čini primernim za uporabo v umersenih okoljih, kjer je tveganje izpostavljenosti globokim elementom relativno nizko. Čeprav morda ne ponuja iste ravni zaščite kot bolj kompleksne metode toploizolacije, je to stroškovno učinkovita in preprosta rešitev za uporabe s manj zahtevnimi zahtevami glede toploizolacije.