Reikšmingoje automobilių variklių skyrių, pramoninių mašinų ir aviacijos sistemų aplinkoje tikimasi, kad jungtys išlaikys nepriekaištingą elektros izoliaciją tarp kontaktų. Tačiau kylant temperatūrai prasideda tylus degradavimas:izoliacijos varža-medžiagos gebėjimo atsispirti nuotėkio srovei matas-nuolat mažėja. Suprasti, kodėl taip nutinka, labai svarbu inžinieriams, pasirenkantiems jungtis aukštos-temperatūros programoms, kur dėl pažeistos izoliacijos gali prasidėti signalo skersinis pokalbis, trumpasis jungimas ir sistemos gedimas.
Izoliacijos irimo fizika
Izoliacijos varža iš esmės yra funkcijamedžiagos varža, kuri priklauso nuo temperatūros-. Daugumos polimerų, naudojamų jungčių korpusuose, -pvz., PBT, nailono, LCP ir PPS-varža mažėja eksponentiškai didėjant temperatūrai. Šis elgesys atitinka Arrhenius lygtį: kiekvieną 10 laipsnių temperatūros pakilimą nuotėkio srovė gali padidėti eilės tvarka.
Molekuliniu lygmeniu šiluma suteikia energiją izoliacinėje medžiagoje esantiems krūvininkų (jonų, elektronų) įkrovimui. Šie nešikliai tampa mobilesni, todėl jie gali dreifuoti veikiant elektriniam laukui. Rezultatas yra išmatuojamasnuotėkio srovėkuri teka tarp gretimų kontaktų arba iš kontaktų į žemę. Nors jungties izoliacijos varža gali būti gigaohų diapazone esant 25 laipsniams, ta pati jungtis, esant 125 laipsnių kampui, gali nukristi iki megaomų lygio, -gali būti mažesnė už saugias didelės- varžos grandines.
Jonų migracija ir paviršiaus užterštumas
Masinės medžiagos varža yra tik dalis istorijos. Realaus-pasaulio jungtysepaviršiusizoliatorius dažnai yra pagrindinis nuotėkio kelias. Aukšta temperatūra pagreitina du su paviršiumi{1}}susijusius degradacijos mechanizmus:
Jonų migracija:Drėgmė, kurią sugeria plastikas arba ant paviršiaus esantys teršalai, ištirpsta į jonines rūšis (pvz., chloridus, sulfatus ar srauto likučius). Esant elektriniam laukui, šie jonai migruoja link priešingo poliškumo kontaktų, sukurdami laidų tiltą. Padidėjusi temperatūra padidina ir teršalų tirpumą, ir jonų mobilumą, o tai labai pagreitina šį procesą.
Hidrolizė:Daugelis inžinerinių plastikų, ypač poliesterių, tokių kaip PBT, yra jautrūs hidrolizei{0}}chemiškai skaidytis esant drėgmei ir karščiui. Skilimo produktai apima rūgštinius junginius, kurie dar labiau sumažina paviršiaus varžą ir gali korozuoti kontaktus.
Medžiaga{0}}specifinė elgsena
Skirtingų korpusų medžiagų aukštos{0}}temperatūrinės izoliacijos charakteristikos labai skiriasi:
PBT (polibutileno tereftalatas):Dažniausiai naudojamas, bet linkęs į hidrolizę aukštesnėje nei 100 laipsnių temperatūroje drėgnoje aplinkoje. Izoliacijos atsparumas gali greitai pablogėti dėl šilumos ir drėgmės.
PA66 (nailonas 6/6):Lengvai sugeria drėgmę, kuri aukštesnėje temperatūroje tampa laidžiu keliu. Izoliacijos varža žymiai sumažėja virš 85 laipsnių.
PPS (polifenileno sulfidas):Pasižymi puikiu stabilumu aukštoje{0}}temperatūroje, išlaiko izoliacijos varžą iki 200 laipsnių. Tačiau jis yra trapesnis ir brangesnis.
LCP (skystųjų kristalų polimeras):Mažas drėgmės sugėrimas ir stabilus izoliacijos atsparumas iki 250 laipsnių, todėl idealiai tinka litavimui aukštoje{1}}temperatūroje ir po{2}}automobiliams.
Šliaužimas ir klirensas esant šiluminiam stresui
Aukšta temperatūra taip pat gali sukelti fizinius pokyčius, kurie sumažina efektyvius izoliacijos atstumus. Šiluminis plėtimasis gali šiek tiek pakeisti jungties korpuso geometriją, o tai gali sumažintišliaužti(trumpiausias atstumas išilgai paviršiaus) irklirensas(trumpiausias atstumas oru). Be to, pakartotinis terminis ciklas gali sukelti deformaciją arba mikro-įtrūkimus, sukurdamas naujus nuotėkio kelius ten, kur jų nebuvo.
Taikymo pasekmės
Praktinės didelės{0}}temperatūrinės izoliacijos atsparumo praradimo pasekmės yra reikšmingos:
Automobiliuose:Variklio valdymo blokai (ECU) ir transmisijos jungtys veikia 125 laipsnių ar aukštesniu kampu. Izoliacijos pablogėjimas gali sukelti jutiklio signalo pažeidimą arba netyčinį pavaros aktyvavimą.
Pramonėje:Krosnies įrangos arba šalia variklių esančiose jungtyse gali būti nuolat aukšta temperatūra. Dėl nuotėkio srovės gali suveikti jautrios apsaugos grandinės.
Aviacijos erdvėje:Didelio-aukščio aplinkoje žemas slėgis derinamas su ekstremaliomis temperatūromis, todėl sumažėja gedimo įtampos slenksčiai ir izoliacijos varža tampa dar svarbesnė.
Švelninimo strategijos
Aukštos temperatūros izoliacijos pablogėjimo problemai spręsti reikia{1}}daugiakrypčio požiūrio:
Medžiagos pasirinkimas:Rinkitės polimerus su aukšta šilumos nukreipimo temperatūra ir mažai sugeriančius drėgmę (PPS, LCP arba aukštos{0}}temperatūrinės nailono kompozicijos).
Paviršiaus apdorojimas:Plazminis valymas arba tinkamų dangų padengimas gali pašalinti teršalus ir apsaugoti paviršių nuo drėgmės ir jonų migracijos.
Geometrinis dizainas:Padidinkite valkšnumo ir atstumą, viršijantį minimalius reikalavimus, kad būtų užtikrinta šiluminio poveikio riba.
Bandymas esant temperatūrai:Patvirtinkite izoliacijos varžą esant maksimaliai darbo temperatūrai, o ne tik kambario temperatūrai, naudodami atitinkamas bandymo įtampas pagal standartus, pvz., IEC 60512-3-1.
Išvada
Izoliacijos varža nėra statinė savybė; tai dinaminė charakteristika, kuri nuspėjamai blogėja kintant temperatūrai. Jungtys, skirtos naudoti aukštoje-temperatūroje, labai svarbios yra medžiagų, kurių varža yra stabili, parinkimas, paviršiaus užterštumo kontrolė ir tinkamų valkšnumo atstumų projektavimas. Inžinieriai, kurie nepaiso izoliacijos varžos priklausomybės nuo temperatūros, rizikuoja laukų gedimais, kurie gali nepasireikšti tol, kol sistema nepaveikia visos šiluminės apkrovos-. Iki to laiko gedimo kaina matuojama ne komponentais, o sistemos prastovomis ir saugos rizika.
