Can the Addition of a Thin PTFE Liner Between the Heating Wire and PFA Reduce Ionic Migration in High-Voltage Service?

Izolyatsiya qatlami orqali ion migratsiyasi yuqori kuchlanishli PFA isitgichlarining (480 VAC dan 6,6 kVgacha)-ishlamay qolishining asosiy sababidir. Elektr maydoni ostida ionlar (natriy, kaliy, xlorid) PFA orqali oqadi va nihoyat o'tkazuvchan kanallarni hosil qiladi, buning natijasida dielektrik parchalanadi. Isitish simi va asosiy PFA qobig'i orasiga o'rnatilgan nozik (0,1-0,3 mm) PTFE qoplamasi ion migratsiyasini 60-80% ga kamaytirishi mumkin. PTFE kamroq ionli aralashmalar konsentratsiyasiga ega (odatda 0,1–0,5% va . 1–3% an'anaviy PFA uchun) va ionlar harakatiga to'sqinlik qiladigan yanada barqaror kristalli tuzilishga ega. Astar to'siq qatlamidir; tashqi PFA orqali harakatlanuvchi ionlar PTFE interfeysida to'xtatiladi yoki kechiktiriladi. 1000 VAC dan yuqori yoki yuqori namlik sharoitida ishlaydigan isitgichlar uchun PTFE qoplamasi tavsiya etiladi. Qo'shimcha xarajat (10-15%) muhim yuqori kuchlanishli xizmat ko'rsatish muddatini uzaytirish bilan oqlanadi.

PFAdagi ionli migratsiya mexanizmi
PFA yuqori elektr maydoni ostida atrofdagi namlikni yutadi. Izli ifloslantiruvchi moddalar (metall tuzlari, katalizator qoldiqlari) suv molekulalari tomonidan harakatlanuvchi ionlarga gidrolizlanadi. Maydon ionlarning qarama-qarshi qutbli elektrodga siljishiga olib keladi. Ionlar vaqt o'tishi bilan PFA{3}}metall kontaktida (isitish simi) va tashqi PFA yuzasida hosil bo'ladi. To'plangan ionlar dielektrik quvvati pasaygan holda o'tkazuvchan yo'nalish hosil qiladi. Nihoyat, qisman zaryadsizlanish (kuzatuv) sodir bo'ladi, bu PFAni karbonlashtiradi va to'liq parchalanishga olib keladi. Migratsiya tezligi Fikning maydonni kuchaytirish tenglamasi bilan berilgan: J=mu x C x E, bu erda mu - ionlarning harakatchanligi, C - konsentratsiya va E - elektr maydoni. 480 VAC va 100 gradusda PFA uchun ion migratsiyasi tufayli ishlamay qolish vaqti odatda tozaligiga qarab 5000 dan 15000 soatgacha.

PTFE yuqori kristalliligi (PFA uchun 40-50% ga nisbatan 60-80%) va ionlarni tashishga to'sqinlik qiladigan kimyoviy inertligi tufayli yomon ion harakatchanligiga ega. PTFE layneri ionlarni qizdirilgan simga yetib bormasdan oldin ushlaydi. Biroq, PFA{6}}PTFE interfeysida tashqi PFA agregatini teshib o'tadigan ionlar maydon kamayganligi sababli kuzatuv hosil qilmaydi (PTFE qatlami biroz kuchlanishni tushiradi). PTFE ham kamroq suvni o'zlashtiradi (PFA uchun 0,01% ga nisbatan 0,05-0,10%), bu mobil ionlarning manbasini kamaytiradi.

Ishlash samaradorligini taqqoslash: PTFE laynerisiz isitish moslamasi bilan va boshqalarsiz dizayn kuchlanish darajasi Ishlash harorati Dielektrik parchalanish vaqti (soat, 85% RH) Dielektrik quvvati (kV/mm, boshlang'ich) Ishlamay qolish rejimi
Faqat PFA (2 mm) 480 VAC 100 daraja 8,000–12,000 20–25 Faqat ionli kuzatuv PFA (2 mm) yuqori-tozalikdagi qatron 480 VAC 100 daraja 15,000–20,000 22–28 Kechiktirilgan kuzatuv
480 PFA + PTFE layneri (0,15 mm) VAC 100 daraja 25,000-40,000 25-30 Kuzatilmaydi (layner buzilmagan)
Faqat PFA (2 mm) 4 kV 80 daraja 500-1,500 15-20 Tez kuzatish
PFA + PTFE layneri (0,3 mm) 4 kV 80 daraja 4000-8,000 22-28 Layner orqali kuzatish
PFA faqat (yuqori{0}}soflik) 4 kV 80 daraja 1000-2,500 18-22 Oʻrtacha kuzatuv
PFA + PTFE + namlik oluvchi 6,6 kV 60 daraja 10,000-15,000 25-30 Cheklangan xizmat muddati uchun qabul qilinadi
PTFE atigi (1 mm) 480 VAC 100 daraja 20 000–30, 000 25–30 PTFE deformatsiyalanadi, oʻrmalaydi
Haqiqiy-dunyo ilovasi
PFA ekstruziyasidan oldin, PTFE astar yupqa trubka (issiqlik bilan qisqaradigan yoki sirpanish moslamasi) sifatida qarshilik simlari majmuasi ustiga qo'yiladi. Astar choksiz bo'lishi yoki ionlarni aylanib o'tishning oldini olish uchun bir-biriga yopishgan (kamida 5 mm) bilan payvandlangan bo'lishi kerak. PTFE yuqori tozalik darajasiga ega bo'lishi kerak (plomba moddalari yo'q, qayta ishlangan emas). PFA ekstruziya paytida PTFE yuzasiga yopishadi. Bog'lanish mexanik (kimyoviy bog'lanish yo'q), ammo bu to'siq funktsiyasi uchun etarli, chunki kontakt qattiq.

1000 VAC dan ortiq isitgichlar uchun quyidagilarni belgilang:

PTFE astar qalinligi: 0,15-0,30 mm (kattaroq kuchlanish uchun qalinroq)

PTFE tozaligi: bokira, yuqori tozalik, qo'shimchalar yo'q

Astar tikuvi: bir-biriga yopishgan payvand, uzluksizlik tekshirildi

Sovuq hududda ion manbasini kamaytirish uchun namlik oluvchi vosita (81-moddaga qarang)

240 VAC dan past ishlaydigan isitgichlar uchun PTFE layneri kam foyda keltiradi, chunki ion migratsiyasi sust va maydon past.

Dala testi
4 kV PFA isitgichlari bo'lgan yarimo'tkazgichli pech nam atmosferada (80% RH) ishladi. Standart PFA isitgichlari g'ilofda qora uglerod izlari sifatida ko'rinadigan ion kuzatuvi tufayli 800-1200 soatda ishlamay qoldi. Zavod 0,25 mm PTFE qoplamali isitgichlarga almashtirildi. Nosozlik vaqti 6000-8000 soatgacha ko'tarildi - 6 marta yaxshilanish. Shuningdek, zavod salqin hududga azotli tozalash moslamasini o‘rnatdi, bu esa xizmat muddatini 12,000+ soatgacha oshirdi.

### PTFE laynerlarining kamchiliklari
PTFE layneri haddan tashqari yuqori kuchlanish yoki yuqori haroratdan foydalanish uchun to'liq javob emas. 180 darajadan yuqori haroratlarda PTFE yumshaydi va emaklaydi, shuning uchun to'siqning yaxlitligini yo'qotadi. 10 kV dan ortiq kuchlanish uchun liner kuzatuvdan himoya qilmasligi mumkin, chunki elektr maydoni PFA va PTFE orasidagi bo'shliqni ionlashtirishi mumkin. Bu ilovalar uchun polimer izolyatsiyalangan-izolyatsiya qilingan isitgichlardan emas,-izolyatsiyalangan keramik (magniy oksidi) isitgichlardan foydalaning.

Astar shuningdek, termal qarshilikni ta'minlaydi: 0,25 mm PTFE (k=0.25 Vt/m·K) R=0.001 m 2 ·K/Vt qo'shib, PFA ichki yuzasi haroratini odatdagi issiqlik oqimlarida 5-10 darajaga oshiradi. Bu isitgichning quvvat zichligi qobiliyatini biroz cheklaydi.

Xulosa: Ion migratsiyasi PTFE layneri tomonidan sezilarli darajada kamayadi (60-80%)
Isitish simi va PFA qobig'i orasidagi yupqa (0,15-0,30 mm) PTFE qoplamasi yuqori voltli isitgichlarda ion migratsiyasini 60-80% ga kamaytiradi. Bu 480 VACda dielektrik parchalanish vaqtini 8000-12000 soatdan 25000-40000 soatgacha oshiradi. Layner nam sharoitda kuzatuv buzilishining asosiy sababi bo'lgan mobil ionlar uchun to'siqdir. 1000 VAC dan yuqori yoki yuqori namlikda (80% RH dan katta yoki unga teng) ishlaydigan har qanday isitgich uchun PTFE qoplamasini taqdim eting. Qo'shimcha 10-15% xarajat uzoq umr va kamroq ishlamay qolish vaqtida amalga oshiriladi. Astar umumiy sanoat kuchlanishlari (120 - 240 VAC) va quruq sharoitlar uchun ixtiyoriydir ionlar yuqori kuchlanishdagi dushmandir. To'siq - PTFE. Ionlarni to'xtating, muvaffaqiyatsizlikni to'xtating. Astarni belgilang