مواد مورد استفاده در برقگیر چیست؟

برقگیر یک جزء حیاتی در سیستم های الکتریکی است که برای محافظت از تجهیزات الکتریکی در برابر افزایش ولتاژ ناشی از برخورد صاعقه، عملیات سوئیچینگ یا خطاهای گذرا طراحی شده است.اثربخشی برقگیر تا حد زیادی به مواد استفاده شده در ساخت آن بستگی دارد، زیرا آنها توانایی آن را در مقاومت و دفع نوسانات ولتاژ بالا تعیین می کنند.درک مواد درگیر در طراحی برقگیر برای متخصصان مهندسی برق و سیستم های قدرت ضروری است.این مقاله به بررسی مواد مختلفی که معمولا در برقگیرها استفاده می شود و اهمیت آنها در تضمین ایمنی و طول عمر تجهیزات الکتریکی می پردازد.

مواد اصلی در برقگیرها

واریستورهای اکسید فلز (MOV):

مهمترین ماده مورد استفاده در برقگیرهای مدرن، واریستور اکسید فلزی (MOV) است.MOV ها نیمه هادی هایی هستند که مقاومت الکتریکی خود را با ولتاژ اعمال شده تغییر می دهند.

ماده اولیه در MOV ها اکسید روی (ZnO) است که با مقادیر کمی از اکسیدهای فلزی دیگر مانند اکسید بیسموت (Bi2O3)، اکسید کبالت (CoO) و اکسید منگنز (MnO) ترکیب شده است.

این ترکیبات ویژگی‌های ولتاژ-جریان غیرخطی وریستور را افزایش می‌دهند و آن را در جذب و دفع نوسانات پرانرژی بسیار موثر می‌سازند.

لاستیک سیلیکونی یا چینی برای مسکن:

محفظه خارجی برقگیرها معمولاً از لاستیک سیلیکونی یا چینی ساخته شده است.

لاستیک سیلیکونی به دلیل خواص آبگریز عالی، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و انعطاف پذیری ترجیح داده می شود، که باعث می شود کمتر در معرض آسیب ناشی از استرس مکانیکی قرار گیرد.

از طرف دیگر، پرسلن به دلیل استحکام دی الکتریک بالا و استحکام مکانیکی معروف است.با این حال، بیشتر در معرض آسیب ناشی از عوامل محیطی مانند آلودگی و رطوبت است.

فولادهای درجه یک برای اتصالات زمین:

اجزای اتصال زمین برقگیرها معمولاً از فولاد با عیار بالا ساخته می شوند.

فولاد استحکام و دوام لازم را برای مقاومت در برابر تنش های مکانیکی در طول حوادث افزایش می دهد و یک مسیر مطمئن به زمین را تضمین می کند.

پلاستیک های تقویت شده با الیاف برای سازه های پشتیبانی:

در برخی از برقگیرها از پلاستیک های تقویت شده با الیاف برای سازه های نگهدارنده استفاده می شود.

این مواد دارای نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت عالی در برابر تخریب محیطی هستند.

لوله های تخلیه گاز (GDTs):

در انواع خاصی از برقگیرها، مانند آنهایی که در مخابرات استفاده می شود، از لوله های تخلیه گاز استفاده می شود.

GDT ها معمولاً حاوی مخلوط گازی هستند که در طول موج یونیزه می شوند و یک مسیر رسانا برای منحرف کردن ولتاژ اضافی ایجاد می کنند.

اکسید آلومینیوم (آلومینا) در شکاف جرقه:

شکاف های جرقه ای، جزء برخی از برقگیرها، به دلیل خواص عایق الکتریکی خوب و پایداری حرارتی، اغلب از اکسید آلومینیوم (آلومینا) استفاده می کنند.

اهمیت انتخاب مواد

انتخاب مواد در برقگیر برای عملکرد آن بسیار مهم است.موادی مانند ZnO خواص الکتریکی لازم را برای محافظت در برابر نوسانات ایجاد می کنند، در حالی که محفظه های لاستیک سیلیکونی و چینی محافظت فیزیکی را ارائه می دهند.

مقاومت محیطی یکی دیگر از عوامل مهم است، زیرا برقگیرها اغلب در معرض شرایط سخت در فضای باز قرار می گیرند.

طول عمر و قابلیت اطمینان سرج ارستر به کیفیت مواد استفاده شده بستگی دارد که بر نیازهای تعمیر و نگهداری و ایمنی کلی سیستم تأثیر می گذارد.

مواد مورد استفاده در برقگیرها نقش اساسی در عملکرد و دوام آنها دارند.از وریستورهای اکسید فلزی در هسته آنها گرفته تا محفظه خارجی و ساختارهای پشتیبانی، هر ماده برای خواص خاص خود برای اطمینان از عملکرد بهینه انتخاب می شود.درک این مواد برای کسانی که در زمینه مهندسی برق و حفاظت از سیستم قدرت هستند ضروری است، زیرا بینش هایی را در مورد ملاحظات طراحی و قابلیت های عملیاتی برقگیرها ارائه می دهد.با پیشرفت تکنولوژی، توسعه مواد و کامپوزیت های جدید به افزایش کارایی برقگیرها در حفاظت از سیستم های الکتریکی ادامه می دهد.