Az ipari koronahengerek kulcsszerepet játszanak olyan berendezésekben, mint a műanyag fólia feldolgozó gépek, a koronakezelő gépek és a felületaktiváló gyártósorok. Az egyik legfontosabb teljesítményjellemzőjük a dielektromos szilárdság. A dielektromos szilárdság közvetlenül befolyásolja a feszültséget.koronahengerellenáll-e, milyen kisülési környezetben működhet, meghibásodhat-e, és hogy hosszú ideig stabilan működhet-e.
A különböző anyagokból készült és eltérő bevonatszerkezetű koronahengerek azonban jelentős eltéréseket mutatnak a dielektromos szilárdság tekintetében. Például a közönséges szilikon koronahengerek, az epoxigyantával bevont koronahengerek és a kerámia koronahengerek eltérő dielektromos szilárdsággal rendelkeznek.
Mekkora egy koronahenger dielektromos szilárdsága?
A dielektromos szilárdság a következőkre utal:
Az a maximális feszültséggradiens, amelyet egy szigetelőanyag elbír anélkül, hogy átszakadna.
Az ipari koronahengerek működés közben nagyfrekvenciás, nagyfeszültségű elektromos mezőknek vannak kitéve. Felületi bevonataiknak megfelelő átütési szilárdsággal kell rendelkezniük, ellenkező esetben a következők fordulhatnak elő:
• Helyi bontás
• Feszültségcsökkenés nedvességfelvétel miatt
• Lokalizált karbonizáció
• Instabil koronakisülés
• Felületi repedések, amelyek a teljes koronahenger károsodásához vezetnek
Ezért a dielektromos szilárdság kulcsfontosságú mutató a koronahenger anyagok értékeléséhez.
Mekkorák a különböző koronahengerek dielektromos szilárdságai?
A Jinhang Machinery és más iparági vállalatok adatai alapján a koronahenger anyagokra vonatkozóan a különböző bevonatok dielektromos szilárdsága nagyjából a következő:
• Szilikon koronahenger átütési szilárdsága: Körülbelül 400 hüvelyk/kW
• Epoxigyantás bevonatú koronahenger átütési szilárdsága: Körülbelül 500 hüvelyk/kW
• Kerámia koronahenger átütési szilárdsága: Körülbelül 300 hüvelyk/kW
Ezek az értékek felhasználhatók a különböző anyagok feszültségtűrő képességének összehasonlítására, de nem jelentik az abszolút maximális feszültséget, mivel a tényleges használatot olyan tényezők is befolyásolják, mint:
• Görgő átmérője
• Vastagság
• Környezeti páratartalom
• Korona kisülési rés
• Felületi érdesség
• Felületi vezetőképesség
Most részletesen elemezzük ezeket a különbségeket több technikai szempontból.
Miért van az, hogy a szilikon koronahengerek átütési szilárdsága általában 400 hüvelyk/kW körül van?
A szilikon koronahengerek az ipari koronakezelésben használt legkiforrottabb szerkezetek közé tartoznak. Dielektromos szilárdságuk körülbelül 400 hüvelyk kilowattonként, elsősorban a következőknek köszönhetően:
1. A szilikon anyag rugalmas szerkezetű, de mérsékelt feszültségállósággal rendelkezik
A szilikon jó dielektromos tulajdonságokkal rendelkezik, de molekuláris láncai viszonylag rugalmasak. Bár nem könnyen ridegedik, dielektromos szilárdsága nem a legnagyobb a három anyag közül.
2. Felülete könnyen felszívja a nedvességet
A szilikon magas páratartalmú környezetben elnyeli a nedvességet, és a nedvesség csökkenti a dielektromos szilárdságot.
3. Termikus stabilitása inkább közepes, mint rendkívül magas
Maga a szilikon magas hőmérséklet-állósággal rendelkezik, de a hőmérsékleti környezet drasztikus változásai a dielektromos stabilitás enyhe csökkenését okozhatják.
Ezért a szilikon koronahenger dielektromos szilárdsága közepes szinten van, stabil, de nem a legmagasabb.
Miért rendelkezik az epoxigyantával bevont koronahenger a legnagyobb átütési szilárdsággal, elérve a körülbelül 500 hüvelyk/kilowatt értéket?
Az epoxigyantával bevont koronahenger nagy, körülbelül 500 hüvelyk/kilowatt átütési szilárdsággal rendelkezik, mivel:
1. Az epoxi bevonat sűrű szerkezetű
Kikeményedés után az epoxigyanta sűrű molekulaszerkezettel rendelkezik, így kevésbé hajlamos a nedvesség felszívódására és hatékonyan blokkolja az áramot.
2. Egyenletes szigetelőréteg és nagy keménység
Az epoxi bevonatok nagy keménységgel rendelkeznek, ami csökkenti a fémfelületek kitettségének valószínűségét, és ezáltal növeli az átütési feszültséget.
3. Jobb felületi koronaszűrő egyenletesség
A bevonat nagy sűrűsége egyenletesebb felületi elektromos téreloszlást eredményez, ami segít javítani a dielektromos szilárdságot.
Ezért az epoxigyantával bevont koronahengerek gyakran az előnyben részesített választást jelentik az iparban a nagy stabilitású koronakezelő berendezésekhez.
Miért viszonylag alacsony, körülbelül 300 hüvelyk/kW a kerámia koronahengerek átütési szilárdsága?
Míg a kerámia koronahengerek kiváló keménységgel, nagy kopásállósággal és magas hőmérsékleti teljesítménnyel rendelkeznek, dielektromos szilárdságuk mindössze 300 hüvelyk/kW körül van.
Az okok a következők:
1. Mikropórusok léteznek a kerámia anyagokban
Még a nagy sűrűségű kerámiák is mikroporózus szerkezettel rendelkeznek, ami nagyfeszültség alatt könnyen lokalizált elektromos térkoncentrációhoz vezethet.
2. Jó hővezető képesség, de kissé gyenge szigetelés
A kerámiák magas hővezető képességgel rendelkeznek, de elektromos átütési szilárdságuk nem olyan jó, mint az epoxigyanta bevonatoké.
3. A hősokk mikrorepedéseket okozhat
A mikrorepedések csökkentik a dielektromos szilárdságot, és még ha szabad szemmel láthatatlanok is, befolyásolhatják a koronahenger nagyfeszültségű ellenállását.
Ezért, bár a kerámia koronahengerek alkalmasak erősen abrazív alkalmazásokhoz, a dielektromos szilárdság szempontjából nem az optimális választás.
A nagyobb átütési szilárdság mindig jobb a koronahengereknél?
Ez egy gyakori tévhit.
Míg a nagyobb dielektromos szilárdság azt jelenti, hogy az anyag kevésbé hajlamos a meghibásodásra, a koronahenger teljesítményét nem egyetlen mutató határozza meg.
A dielektromos szilárdságot a következő tényezőkkel kell egyensúlyba hozni:
• Felületi tribológiai tulajdonságok
• Termikus stabilitás
• Anyagrugalmasság
• Vegyi ellenállás
• Koronakisülés egyenletessége
• Költség és feldolgozási megvalósíthatóság
Például:
• Az epoxi koronahengerek rendelkeznek a legnagyobb átütési szilárdsággal, de nagy keménységgel és gyenge rugalmassággal.
• A kerámia koronahengerek nagy kopásállósággal rendelkeznek, de a legalacsonyabb átütési szilárdsággal rendelkeznek.
• A szilikon koronahengerek mérsékelt dielektromos szilárdsággal rendelkeznek, de összességében jó kémiai stabilitással.
Ezért a koronahengerek kiválasztásának a berendezéskövetelmények és az anyagtulajdonságok kombinációján kell alapulnia, ahelyett, hogy vakon a legnagyobb dielektromos szilárdságú anyagokat keresnénk.
A koronahenger dielektromos szilárdsága befolyásolja-e a koronakezelés hatását?
A válasz igen, és jelentősen.
A hatások a következők:
1. A nem megfelelő dielektromos szilárdság könnyen meghibásodáshoz vezet
A meghibásodás után égési nyomok, karbonizációs pontok, vagy akár a koronahenger teljes kopása is megjelenhet a felületén.
2. A mérsékelt dielektromos szilárdság fenntartja a koronakisülés stabilitását
Ez lehetővé teszi az egyenletes koronakezelést és a szabályozható intenzitást.
3. A nem megfelelő dielektromos szilárdság miatt az anyag túl kemény lehet
Minél keményebb az anyag, annál rosszabb lehet a tapadás a vékonyrétegű anyagokon, sőt, akár a berendezés működésének stabilitását is befolyásolhatja.
Ezért a koronahenger dielektromos szilárdságát pontosan össze kell hangolni a feldolgozott anyaggal, a berendezés szerkezetével és a feszültségtartományával.
Miért vannak ilyen jelentős különbségek a közönséges koronahengerek dielektromos szilárdságában?
Anyagtudományi szempontból ezt elsősorban három tényező határozza meg:
1. Az anyag belső molekulaszerkezete
A különböző anyagok polarizációs képessége, molekulasűrűsége és higroszkópos kapacitása jelentősen eltér, ami változó dielektromos szilárdságot eredményez.
2. Bevonat vastagsága és egyenletessége
Még ugyanazon anyag esetén is a nagyobb vastagság és egyenletesség nagyobb dielektromos szilárdságot eredményez.
3. Felületkezelési folyamat
A koronahenger felületi érdessége a következőket befolyásolja:
• Csúcs elektromos térerősség
• Lokalizált nagyfeszültség-koncentráció
• Kisülési rés
Minél finomabb a folyamat, annál stabilabb a dielektromos szilárdság.
Melyik koronahenger bevonat rendelkezik a legjobb dielektromos szilárdsággal nagyfeszültségű koronakezeléshez?
Nagyfeszültségű alkalmazásokhoz általában:
• Az epoxigyantás bevonatú koronahengerek a legalkalmasabbak nagyfeszültségű kezelésekhez (legnagyobb átütési szilárdság)
• A szilikon koronahengerek alkalmasak középfeszültségű és általános koronakezelésre
• A kerámia koronagörgők alkalmasak erős kopásnak kitett, de alacsonyabb feszültségigényű alkalmazásokhoz.
Minden berendezésmérnök a feszültségtartomány, az anyagkompatibilitás és a berendezés élettartamára vonatkozó követelmények alapján választja ki az optimális kombinációt.
Csökken-e a koronahenger dielektromos szilárdsága az idő múlásával?
Igen.
Hosszan tartó expozíciókoronahengereknagyfeszültségű elektromos tér hatására az anyag a következő változásokon mehet keresztül:
• Öregedés
• Nedvességfelvétel
• Felületi mikrorepedések
• Lokalizált keményedés
• Lokalizált magas hőmérséklet-felhalmozódás
Ezek a tényezők mind csökkentik a dielektromos szilárdságot.
Ezért a koronahengerek megfelelő tisztítást, ellenőrzést és rendszeres cserét igényelnek.
Elegendő az ipari koronahengerek átütési szilárdsága? Hogyan lehet ezt meghatározni?
A Corona rendszerek jellemzően több kilovolttól több tíz kilovoltig terjedő feldolgozási feszültséget igényelnek, ezért:
• A szilikonhengerek elegendőek az alacsony sűrűségű fóliák feldolgozásához.
• Az epoxi hengerek alkalmasabbak nagyfeszültségű követelményekhez.
• A kerámia görgők akkor jelentenek előnyt, ha a kopásállóság fontosabb a nagy átütési szilárdsággal szemben.
Az igazi kritérium a következő:
A dielektromos szilárdságnak nagyobbnak kell lennie, mint az üzemi feszültség biztonsági tényezőjének többszöröse.
Az ipari szabványok jellemzően az üzemi feszültség ≥ 2–3-szoros átütési szilárdságát írják elő a koronahenger hosszú távú biztonságos működéséhez.
A koronahenger dielektromos szilárdsága függ a vastagságától?
Igen, a dielektromos szilárdság közvetlenül összefügg a bevonat vastagságával, de nem egyszerűen arról van szó, hogy minél vastagabb, annál jobb.
Általános irányelvek:
• Vastagabb bevonat → Javítja a szigetelést, de csökkentheti a kisülési hatékonyságot.
• Vékonyabb bevonat → Érzékenyebb a kisülésre, de növeli a meghibásodás kockázatát.
Ezért az ipari koronahengereket jellemzően a különböző anyagokon alapuló megfelelő vastagsági szabványokkal tervezik, ahelyett, hogy vakon növelnék a bevonat vastagságát.
A Jinhang Machinery biztosít-e értékesítés utáni támogatást a hengerekhez?
Teljesen egyetértek. Ügyfélközpontú hengergyártóként átfogó értékesítés utáni szolgáltatást kínálunk, beleértve a műszaki tanácsadást, a telepítési útmutatást és a hibaelhárítást. Bármely henger esetében, amely a rajzokon megadott mechanikai feltételek mellett minőségi problémákba ütközik, a garanciális időszak alatt ingyenes javítást vagy cserét biztosítunk. Célunk, hogy biztosítsuk a gyártósor stabilitását és hatékonyságát.