روش‌های نصب میان‌بُر خلاء و طراحی عایق جامد در واحد حلقه‌ای اصلی
انتخاب روش نصب میان‌بُر خلاء در طراحی عایق جامد
مسأله کلیدی در طراحی اجزای عایق جامد این است که آیا باید از پوشش مستقیم یا پوشش دومی برای میان‌بُر خلاء استفاده شود. اگر از پوشش مستقیم استفاده شود، ممکن است به دلیل مشکلات فرآیند APG یا کیفیت میان‌بُر خلاء، نرخی از ضایعات وجود داشته باشد. علاوه بر این، پوشش مستقیم منجر به تبدیل حرارتی ضعیف‌تر در مدار هادی اصلی می‌شود و نیاز به عملکرد مواد بالاتری دارد، که باعث سختی در تولید انبوه می‌شود چون مشتریان مختلف ممکن است میان‌بُرهای خلاء را از تولیدکنندگان مختلف انتخاب کنند.
اگر از نصب بعدی و پوشش دومی استفاده شود، عایق بیرونی همچنان تضمین می‌شود و هزینه میان‌بُر خلاء کمتر است زیرا نیازی به میان‌بُرهای خلاء پوشش‌دار تخصصی نیست. در حین پوشش دومی، لایه بفر آرام‌ساز دور میان‌بُر نیاز نیست - فقط پیش‌درآمد سطحی کافی است. این فرآیند به صورت بلوغ در مدار قطع‌کننده‌های خلاء بیرونی برای سال‌ها استفاده شده است. علاوه بر این، وقتی محصول گرم می‌شود، کائوچوک سیلیکونی که میان‌بُر را احاطه کرده است انعطاف‌پذیری بیشتری دارد و تنش را بهتر تخلیه می‌کند.
انتخاب دمای تغییر فاز شیشه‌ای در طراحی عایق جامد
به طور کلی، هرچه دمای تغییر فاز شیشه‌ای بالاتر باشد، ماده بیشتر خشک و آسان‌تر شکسته می‌شود. اگر دمای تغییر فاز شیشه‌ای تنها بر اساس مقاومت حرارتی انتخاب شود، فقط چند ماده می‌توانند هم دمای تغییر فاز شیشه‌ای بالا و هم مقاومت شکست بسیار خوبی داشته باشند. اما چنین موادی بسیار گران هستند و به طور قابل توجهی هزینه تولید را افزایش می‌دهند. اگر قیمت یک محصول جدید بسیار بالاتر از محصولات موجود باشد، پذیرش مشتری به شدت کاهش خواهد یافت.
بنابراین، انتخاب دمای تغییر فاز شیشه‌ای می‌تواند به آنچه در اجزای عایق دستگاه‌های تجهیزات عایق‌بندی شده با گاز SF₆ استفاده می‌شود مراجعه کند، مانند پوشش‌های SF₆، که در آن تماس‌های بالا و پایین نیز در رزین متغییر هستند. مواد مورد استفاده معمولاً دمای تغییر فاز شیشه‌ای حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد دارند و این محصولات برای سال‌ها در خدمت بوده‌اند و تعداد بسیار کمی از حوادث ناشی از گرم شدن بیش از حد داشته‌اند، که نشان‌دهنده منطقی بودن این انتخاب است. از دیدگاه دستگاه‌های تجهیزات، کنترل افزایش دما نیز ضروری است - با در نظر گرفتن ظرفیت جریان کافی مدار اصلی، کنترل هدایت الکتریکی ماده، کیفیت پوشش و دقت مونتاژ، همچنین کنترل و کاهش دما محیطی از طریق طراحی ساختاری. مشخصات مواد باید به طور جامع ارزیابی شوند و با تجربه عملیاتی محصولات مشابه ترکیب شوند.
طراحی بوشینگ‌های خروجی در اجزای عایق جامد
در طراحی بوشینگ‌های خروجی اجزای عایق جامد، بوشینگ‌های ورودی معمولاً نوع مستقیم هستند، در حالی که بوشینگ‌های خروجی گاهی اوقات طراحی خمیده دارند. بوشینگ‌های خمیده ساخت آنها دشوارتر است و چالش‌های اصلی شامل:
هم‌خطی بین هادی و قالب، که ممکن است در طول پیش‌درآمد هادی تغییر شکل رخ دهد؛
شکست پس از قالب‌گیری محصول، چون هادی در دمای بالا در طول قالب‌گیری قرار دارد و کنترل فرآیند ناصحيح ممکن است منجر به شکست پس از خنک شدن شود. علاوه بر این، در طراحی باید در نظر گرفت که آیا در نصب بعدی تخلیه به مهره نصب ممکن است رخ دهد یا خیر.
طراحی اجزای هادی و اتصال مدارهای هادی در عایق جامد
در طراحی اجزای هادی اصلی، ترازهای صاف باید تا حد ممکن تحت شرایط تأمین ظرفیت جریان تحقق یابند - بهتر است گرد شوند و نه زاویه‌دار. برای اتصالات باید از جوشکاری استفاده شود و نه اتصالات مهره‌ای تا تخلیه کرونایی کاهش یابد و شکست جلوگیری شود. برای اتصالات قابل حرکت، اتصال نوع کاردکش ترجیح داده می‌شود که هزینه آن نسبت به نوع پلاگین کمتر است، نیاز به ابعاد و دقت موقعیت هادی را کاهش می‌دهد و تنظیم مقاومت حلقه را آسان‌تر می‌کند.
با توجه به نیازهای مقاومت حلقه کلی، توصیه می‌شود مقاومت حلقه اجزای هادی پوشش‌داده شده در رزین مشخص شود، به ویژه برای هادی‌های جوشکاری شده تا از ضایعه محصول به دلیل مقاومت بیش از حد ناشی از کیفیت جوشکاری ضعیف جلوگیری شود. با بهینه‌سازی طراحی شکل هادی، می‌توان قدرت میدان الکتریکی به زمین (لایه زمینی سطحی) را کاهش داد، چسبندگی به رزین را بهبود بخشید و قدرت مکانیکی کلی المان عایقی را افزایش داد.
طراحی لایه زمینی سطحی در اجزای عایق جامد
روش‌های پوشش لایه زمینی سطحی شامل پوشش خارجی با کائوچوک سیلیکون هادی، استفاده از چسب هادی (یا رنگ) یا پاشش فلزی است. بسته به روش مورد استفاده، هدف اصلی کنترل تخلیه جزئی است. بدون کنترل مؤثر، تخلیه جزئی می‌تواند به راحتی منجر به شکست شود که همچنین مرتبط با طراحی ضخامت لایه رزین است. در مقایسه با اجزای عایقی دیگر، ساختار عایق جامد به طور قابل توجهی متفاوت است - اجزای دیگر معمولاً دارای میدان الکتریکی استوانه‌ای متمرکز بین نقاط فشار بالا و زمین هستند، صرف نظر از اینکه نقطه فشار بالا شبکه پوششی یا هادی دایره‌ای است.
اما در عایق جامد، بخش فشار بالا شامل سطوح دایره‌ای و تخت است، در حالی که نقطه زمین تخت است، بنابراین باید تأثیرات این تفاوت‌های ساختاری بر عملکرد به دقت مورد بررسی قرار گیرد. از نظر فنی، دو نیاز کلیدی برای لایه زمینی پیوستگی و سطح تخلیه جزئی است. در حین حمل و نصب، به ویژه در محل کار، هرگونه آسیب یا جدا شدن ممکن است منجر به تخلیه جزئی در لبه لایه زمینی شود و چالش‌های جدیدی برای عملیات و محافظت بعدی ایجاد کند.
از دیدگاه تخلیه حرارتی، پاشش فلزی بهترین عملکرد را دارد زیرا هدایت حرارتی بهتری دارد و پایداری در برابر عوامل مختلف پیری، به ویژه چرخه‌های حرارتی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. حفاظت از لایه زمینی باید در طول تولید المان عایقی در نظر گرفته شود و حفاظت از محصول در طول پردازش لایه زمینی نیز ضروری است.
طراحی مونتاژ بدن عایق جامد و بوشینگ‌ها
اغلب طراحی‌ها بدن اصلی را از بوشینگ‌های ورودی و خروجی جدا می‌کنند، از جمله اتصال بین لوله‌های عایق شده برشی و بوشینگ‌ها که در نصب در تماس سخت قرار می‌گیرند. کنترل ابعاد مهم است، اما کنترل فرآیند در طول مونتاژ نیز بسیار حیاتی است. اگر فواصل تماس وجود داشته باشند یا اگر غبار یا رطوبت (از تكثيف محیطی) در طول مونتاژ وارد شود، ممکن است تخلیه فلش به مهره نصب رخ دهد. علاوه بر این، واحدهای حلقه‌ای ساختار فشرده‌ای دارند، بنابراین باید در طرح به سهولت نصب بوشینگ‌های ورودی/خروجی و کابل‌ها، به ویژه پایانه‌های کابل، که نیاز به کیفیت نصب بالا دارند، توجه شود. نصب ناخوشایند ممکن است به راحتی منجر به مشکلات کیفیت و شکست عایق شود.
نتیجه‌گیری
واحدهای حلقه‌ای عایق جامد پتانسیل بازار قابل توجهی دارند. تحقیقات روی المان اصلی آنها - المان عایق جامد - پیش‌بینی‌های گسترده‌ای دارد. با بهبود طراحی عایق جامد، تکنولوژی واحدهای حلقه‌ای عایق جامد به پیشرفت بیشتری خواهد رسید.
