يعتمد تصميم الجهد العالي على مسار العزل الخاص به. العوازل العضوية تتقادم وتتفحم وتزحف، ولكن عازل خزف أكسيد الألومنيوم محدد بشكل صحيح يحتفظ بقوته العازلة لعقود. التحدي ليس ما إذا كان الخزف يعزل جيدًا - فهو كذلك - ولكن اختيار الدرجة المناسبة، ومقطع الجدار، والتشطيب السطحي بحيث لا يصبح عازل خزفي عالي الجهد هو الحلقة الأضعف أبدًا.
عادة ما يصل المشترون بأعراض محددة: جلبة تتتبع في الطقس الرطب، أو حاجز يفشل في اختبار الجهد العالي، أو موصل يتسرب منه التيار عند درجة الحرارة. جسم خزف أكسيد الألومنيوم نفسه نادرًا ما يكون السبب. في كثير من الأحيان تكون مسافة الزحف قصيرة جدًا، أو يكون السطح غير مزجج ويحتجز الرطوبة، أو تنخفض مقاومة الحجم للدرجة عند درجة حرارة التشغيل.
الألومينا أكسيد تساهمي ذو فجوة نطاق واسعة، لذلك لا يوجد به تقريبًا أي حاملات حرة في درجة حرارة الغرفة. تتجاوز مقاومة الحجم الخاصة به 10^14 أوم.سم، ولا يتفحم تحت التفريغ كما تفعل البوليمرات. هذا المزيج يعطي قوة عزل كهربائي عالية لكل مليمتر ومسارات زحف طويلة في جزء مدمج. التحذير الوحيد هو أن المقاومة تنخفض مع ارتفاع درجة الحرارة، لذلك تحتاج التصميمات التي تعمل بالحرارة إلى درجة ومقطع تم اختيارهما للظروف المرتفعة.
تم تحديد هذه العوازل لمفاتيح التوزيع، وجلب المحولات، وأختام نهايات المكثفات، وعوازل الإشعال، وموصلات الفراغ. الأمثلة النموذجية هي حواجز 96% وعوازل الجهد العالي، و عوازل أكسيد الألومنيوم 20 كيلو فولت/مم، و عوازل موصلات فائقة النقاء مخصصة لمعدات الفراغ.
| المعلمة | القيمة | الأساس |
|---|---|---|
| محتوى الألومينا | 96% ألومينا | (P) |
| قوة العزل الكهربائي | 15 كيلو فولت/مم | (P) |
| جهد الانهيار (الدرجة) | 20 كيلو فولت/مم | (P) |
| ثابت العزل الكهربائي (1 ميجاهرتز) | 9.5 | (P) |
| مقاومة الحجم (20 درجة مئوية) | >10^14 أوم.سم | (P) |
| مقاومة الحجم (300-600 درجة مئوية) | >10^8-10^10 أوم.سم | (T) |
| درجة حرارة الاستخدام القصوى | 1600 درجة مئوية | (P) |
| جهد الوميض للجزء النهائي | حسب الرسم، تم اختباره بالجهد العالي | (C) |
مفتاح الأساس: (P) مواصفات صفحة المنتج؛ (T) قيمة نموذجية عند درجة الحرارة؛ (C) سيتم تأكيده عن طريق اختبار العزل الكهربائي على الجزء المورد.
كلاهما ممتاز. 96% هي الدرجة الكهربائية الفعالة من حيث التكلفة لمفاتيح التوزيع والجلب؛ 99% مفضلة لموصلات الفراغ وأشباه الموصلات حيث تحدد النقاء التسرب والغازات المنبعثة.
الرطوبة بالإضافة إلى تلوث السطح تشكل طبقة موصلة. السطح المزجج ومسافة الزحف الكافية يكسران هذه الطبقة ويوقفان التتبع.
عادة نعم. يتم تشكيل الخيوط، والشوافل، والأخاديد، وفتحات التركيب في الجزء الأخضر أو المحروق، لذلك يتم تصنيع معظم عوازل الجهد العالي حسب الرسم بدلاً من شرائها من كتالوج.
رقمان عمليان يحددان معظم عروض أسعار عوازل الجهد العالي. أولاً، مسافة الزحف - المسار على طول السطح - يجب أن تنمو مع فئة التلوث، وليس فقط مع الجهد؛ عازل ذو مسافة زحف قصيرة سيتتبع حتى عند جهد معتدل في مصنع رطب ومتسخ. ثانيًا، يجب فحص الدرجة والمقطع في الظروف الحارة، لأن مقاومة الحجم يمكن أن تنخفض بعدة أضعاف عند 500 درجة مئوية. تصميم عازل خزف ألومينا بناءً على بيانات درجة حرارة الغرفة وحدها هو السبب الأكثر شيوعًا لفشل اختبار الجهد العالي.
لمعرفة كيف تمنع السيراميك التقنية فشل العزل عند درجات الحرارة العالية في التطبيقات ذات الصلة، انظر منع فشل العزل عند درجات الحرارة العالية.
