چگونه رزین ریخته گری عملکرد ضد شعله را در ترانسفورماتورهای نوع خشک تضمین می کند؟

در یک ساختمان اداری بلندمرتبه، یک بیمارستان یا یک مرکز داده، ترانسفورماتور الکتریکی اغلب نزدیک به فضاهای اشغال شده قرار دارد. برخلاف پست‌های بیرونی که در آن‌ها می‌توان ترانسفورماتورهای پر از روغن را در پشت دیوارهای آتش‌نشانی و مهار انفجار نصب کرد، تأسیسات داخلی به ترانسفورماتوری نیاز دارند که در آتش‌سوزی نقشی نداشته باشد. این دامنه ترانسفورماتور نوع خشک است. این سوال که چگونه رزین ریخته گری عملکرد مقاوم در برابر شعله را در این ترانسفورماتورها تضمین می کند، فقط یک سوال آکادمیک نیست. این یک ملاحظات ایمنی حیاتی است که تعیین می کند آیا ترانسفورماتور را می توان در داخل یک ساختمان بدون سیستم های اطفاء حریق گران قیمت و محفظه های اختصاصی دارای درجه حریق نصب کرد.

عملکرد بازدارنده شعله رزین ریخته گریترانسفورماتور نوع خشکنتیجه یک سیستم مواد به دقت مهندسی شده است. فرمول رزین اپوکسی، پرکننده های معدنی و افزودنی های ضد شعله با هم کار می کنند تا یک ماده عایق خود خاموش شونده ایجاد کنند که در برابر اشتعال مقاومت می کند و انتشار آتش را محدود می کند. این مقاله به بررسی شیمی تاخیر در شعله رزین ریختگی، فیزیک انتشار گرما و تولید دود و استانداردهای آزمایش بین‌المللی که این خواص را تأیید می‌کنند، می‌پردازد. همچنین در مورد چگونگی کارخانه ما در شرکت Lugao Power Co.Ltd بحث خواهیم کرد. ترانسفورماتورهای نوع خشک رزین ریخته گری را طراحی و تولید می کند تا نیازهای ایمنی آتش سوزی را برآورده کند.

فهرست مطالب

• 1. چه چیزی یک ماده را مقاوم در برابر شعله می کند؟
• 2. شیمی رزین ریخته گری: چگونه مواد افزودنی رفتار سوختن را تغییر می دهند
• 3. چرا انتشار حرارت کم برای نصب در داخل ساختمان اهمیت دارد
• 4. چگونه تست های IEC 60076-11 عملکرد بازدارنده شعله را تأیید می کنند
• 5. متعادل کردن رسانایی حرارتی و تاخیر شعله
• 6. سوالات متداول (سؤالات متداول)
• 7. نتیجه گیری

1. چه چیزی یک ماده را مقاوم در برابر شعله می کند؟

کندی شعله یک خاصیت واحد نیست. مجموعه ای از رفتارهایی است که یک ماده هنگام قرار گرفتن در معرض آتش از خود نشان می دهد. یک ماده مقاوم در برابر اشتعال در برابر اشتعال مقاومت می کند، گسترش شعله را محدود می کند و زمانی که منبع احتراق خارجی حذف شود، خود خاموش می شود. این رفتارها از طریق مکانیسم های شیمیایی و فیزیکی که در فرآیند احتراق اختلال ایجاد می کنند به دست می آیند. احتراق یک پلیمر به سه عنصر نیاز دارد: سوخت، اکسیژن و گرما. بازدارنده های شعله با ایجاد اختلال در یک یا چند عنصر از این عناصر کار می کنند. برخی از بازدارنده های شعله گازهای بی اثری را آزاد می کنند که غلظت اکسیژن در اطراف مواد را رقیق می کند. برخی دیگر گرما را از طریق تجزیه گرماگیر جذب می کنند و ماده را زیر دمای اشتعال خنک می کنند. برخی دیگر تشکیل یک لایه زغال محافظ را ترویج می کنند که مواد زیرین را از گرما و اکسیژن عایق می کند.

کارایی یک بازدارنده شعله با چندین پارامتر اندازه گیری می شود. شاخص اکسیژن محدود (LOI) حداقل غلظت اکسیژن در مخلوط نیتروژن-اکسیژن است که از احتراق مواد پشتیبانی می کند. سوزاندن موادی با LOI بالاتر دشوارتر است. برای مرجع، غلظت اکسیژن در هوا تقریباً 21٪ است. ماده ای با LOI کمتر از 21 درصد به راحتی در هوا می سوزد. ماده ای با LOI بالاتر از 28 درصد عموماً ضد شعله در نظر گرفته می شود. تست UL 94 یکی دیگر از روش های رایج برای ارزیابی اشتعال پذیری پلاستیک ها است. این رفتار مواد را در جهت عمودی یا افقی، از جمله زمان خاموش شدن خود و اینکه آیا چکیدن رخ می دهد، ارزیابی می کند. جدول زیر پارامترهای کلیدی اشتعال پذیری مواد عایق ترانسفورماتور رایج را خلاصه می کند.

درLugao Power Co., Ltd.، کارخانه ما سیستم های رزین ریخته گری را فرموله می کند که به LOI 30٪ یا بالاتر، همراه با رتبه UL 94 V-0 دست می یابند. این بدان معنی است که رزین در شرایط جوی معمولی از احتراق پشتیبانی نمی کند و در صورت احتراق به سرعت خود خاموش می شود. این ویژگی ها برای ترانسفورماتور نوع خشک که در داخل خانه نصب می شود، که ایمنی در برابر آتش نگرانی اصلی است، ضروری است.

2. شیمی رزین ریخته گری: چگونه مواد افزودنی رفتار سوختن را تغییر می دهند

رزین پایه اپوکسی مورد استفاده در ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری، پلیمری ترموست است که عایق الکتریکی عالی، استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی را ارائه می دهد. با این حال، رزین اپوکسی اصلاح نشده دارای شاخص محدود کننده اکسیژن تقریباً 19-21٪ است که به این معنی است که در هوا می سوزد. برای تبدیل این ماده به یک سیستم عایق ضد شعله، رزین با پرکننده ها و مواد افزودنی فرموله می شود که رفتار احتراق آن را تغییر می دهد. دو روش رایج استفاده از پرکننده های هیدروکسید معدنی و بازدارنده های شعله مبتنی بر فسفر است. انتخاب ماده افزودنی و غلظت آن عملکرد نهایی رزین ریخته گری را تعیین می کند.

تری هیدرات آلومینیوم (ATH)، همچنین به عنوان هیدروکسید آلومینیوم شناخته می شود، پرکاربردترین پرکننده ضد شعله در ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری است. هنگامی که رزین در معرض دمای بیش از 200 درجه سانتیگراد قرار می گیرد، ATH تحت یک واکنش تجزیه گرماگیر قرار می گیرد. این واکنش مقدار قابل توجهی گرما را جذب می کند و مواد اطراف را خنک می کند. همچنین بخار آب آزاد می کند که باعث رقیق شدن غلظت اکسیژن در مجاورت شعله می شود. باقیمانده واکنش اکسید آلومینیوم است که یک لایه محافظ سرامیکی مانند روی سطح رزین ایجاد می کند. این لایه به عنوان یک مانع حرارتی عمل می کند و انتقال گرما را به مواد زیرین کند می کند. جدول زیر ویژگی های تجزیه ATH و سایر پرکننده های معمولی مقاوم در برابر شعله را خلاصه می کند.

در کارخانه ما در لوگائو، ما از ترکیبی از پرکننده های ATH و سیلیکا در فرمولاسیون رزین ریخته گری خود استفاده می کنیم. ATH عملکرد اولیه بازدارنده شعله را فراهم می کند، در حالی که سیلیس هدایت حرارتی و استحکام مکانیکی رزین را بهبود می بخشد. محتوای کل پرکننده می تواند به 60-70٪ وزن برسد، که به طور قابل توجهی مقدار مواد آلی قابل احتراق را در ترانسفورماتور کاهش می دهد. ما همچنین گزینه های بازدارنده شعله مبتنی بر فسفر را برای کاربردهایی که نیاز به عملکرد ایمنی بالاتر در برابر آتش دارند، ارائه می دهیم. این فرمول‌ها به LOI بالاتر و رفتار خود خاموش‌شوندگی سریع‌تری دست می‌یابند.

3. چرا انتشار حرارت کم برای نصب در داخل ساختمان اهمیت دارد

عملکرد مقاوم در برابر شعله ترانسفورماتور نوع خشک رزین ریخته گری فقط به سوختن آن بستگی ندارد. همچنین میزان گرما و دود آن در صورت سوختن آزاد می شود. نرخ انتشار حرارت (HRR) یک پارامتر حیاتی برای مهندسی ایمنی آتش‌سوزی است. سرعتی که یک ماده در طی احتراق انرژی آزاد می کند را اندازه گیری می کند. ماده ای با HRR پایین کمک کمتری به رشد آتش می کند و به سرنشینان زمان بیشتری برای تخلیه و آتش نشانان زمان بیشتری برای کنترل وضعیت می دهد. میزان تولید دود نیز به همان اندازه مهم است، زیرا دود عامل اصلی مرگ و میر در آتش سوزی است و می تواند راه های فرار را مبهم کند.

ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری به گونه ای طراحی شده اند که سرعت انتشار حرارت پایینی داشته باشند. محتوای پرکننده بالا و تجزیه گرماگیر ATH هر دو به این امر کمک می کنند. هنگامی که رزین در معرض آتش قرار می گیرد، ATH گرما را به جای آزاد کردن آن جذب می کند. بخار آب آزاد شده در اثر تجزیه، گازهای قابل احتراق را رقیق می کند و شدت شعله را کاهش می دهد. باقی مانده اکسید آلومینیوم یک لایه محافظ تشکیل می دهد که رزین باقی مانده را عایق می کند. اثر خالص ماده ای است که به آهستگی می سوزد و حداقل گرما را آزاد می کند. جدول زیر خصوصیات رهاسازی حرارت رزین ریخته گری و سایر مواد عایق ترانسفورماتور را مقایسه می کند.

انتشار حرارت کم و تولید دود ترانسفورماتورهای نوع خشک رزین ریخته گری به آنها اجازه می دهد تا در فضاهای داخلی بدون نیاز به سیستم های گسترده اطفاء حریق نصب شوند. این امر هزینه نصب برق را کاهش می دهد و طراحی ایمنی ساختمان را در برابر آتش ساده می کند. برای پروژه هایی که ترانسفورماتور در نزدیکی مناطق اشغال شده قرار دارد، مانند یک بیمارستان یا یک مرکز خرید، خطر آتش سوزی کم ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری یک مزیت حیاتی است. در Lugao Power Co.,Ltd، کارخانه ما ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری ما را طوری طراحی می کند که دقیق ترین استانداردهای ایمنی آتش، از جمله طبقه بندی IEC 60076-11 F1 را رعایت کند.

4. چگونه تست های IEC 60076-11 عملکرد بازدارنده شعله را تأیید می کنند

IEC 60076-11 استاندارد بین المللی است که الزامات ترانسفورماتورهای نوع خشک را تعریف می کند. این استاندارد طبقه‌بندی رفتار آتش‌سوزی را مشخص می‌کند که توسط یک سری آزمایش‌هایی که قرار گرفتن ترانسفورماتور در معرض آتش‌سوزی خارجی را شبیه‌سازی می‌کند، تعیین می‌شود. طبقه بندی رفتار آتش سوزی دارای دو سطح است: F0 و F1. F0 سطح پایه و F1 سطح بالاتر است که به ترانسفورماتور نیاز دارد تا خود خاموش شود و انتشار گرما و تولید دود را در طول آزمایش محدود کند.

آزمایش رفتار آتش سوزی با احتراق مقدار مشخصی از سوخت (معمولا الکل) در فاصله مشخصی از ترانسفورماتور انجام می شود. این آزمایش دما و شار حرارتی اطراف ترانسفورماتور و همچنین زمان خاموش شدن ترانسفورماتور پس از مصرف سوخت را اندازه گیری می کند. این آزمایش همچنین بر تولید دود و گازهای سمی نظارت دارد. برای دستیابی به طبقه بندی F1، ترانسفورماتور باید معیارهای زیر را داشته باشد:

• دمای پیک سطح ترانسفورماتور باید زیر یک حد مشخص باقی بماند.
• ترانسفورماتور باید در مدت زمان مشخصی پس از اتمام سوخت خود خاموش شود.
• میزان انتشار گرما و تولید دود باید زیر آستانه های مشخص شده باقی بماند.
• ترانسفورماتور نباید قطرات سوزاننده ای تولید کند که می تواند مواد مجاور را مشتعل کند.
• ترانسفورماتور باید قدرت دی الکتریک خود را پس از آزمایش آتش حفظ کند.

جدول زیر پارامترهای کلیدی آزمون رفتار آتش سوزی IEC 60076-11 و عملکرد معمول ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری از شرکت Lugao Power Co.Ltd را خلاصه می کند.

کارخانه ما در لوگائو ترانسفورماتورهای نوع خشک رزین ریخته گری ما را طبق استاندارد IEC 60076-11 آزمایش می کند. ما گزارش‌های آزمایشی را برای همه محصولات خود نگهداری می‌کنیم که در صورت درخواست در دسترس مشتریان است. این گزارش‌ها شواهد مستندی از عملکرد ترانسفورماتورهای ما در برابر شعله ارائه می‌دهند و به مشتریان ما اطمینان می‌دهند که این محصول با بالاترین استانداردهای ایمنی آتش‌سوزی مطابقت دارد.

5. متعادل کردن رسانایی حرارتی و تاخیر شعله

طراحی یک فرمول رزین ریخته‌گری برای یک ترانسفورماتور نوع خشک مستلزم متعادل کردن دو شرط متضاد است: کندی شعله و هدایت حرارتی. کند شعله با افزودن پرکننده های معدنی مانند ATH به دست می آید که محتوای قابل احتراق رزین را کاهش می دهد. هدایت حرارتی برای دفع گرمای تولید شده توسط سیم پیچ ترانسفورماتور مهم است. هدایت حرارتی بالاتر به ترانسفورماتور اجازه می دهد تا در دمای پایین تری کار کند که باعث افزایش کارایی و عمر مفید آن می شود. با این حال، برخی از پرکننده های مقاوم در برابر شعله رسانایی حرارتی نسبتاً کمی دارند و افزایش غلظت آنها می تواند عملکرد حرارتی رزین را کاهش دهد.

راه حل در انتخاب پرکننده هایی با هدایت حرارتی بالا و بهینه سازی توزیع اندازه ذرات پرکننده نهفته است. سیلیس (SiO2) و اکسید آلومینیوم (Al2O3) معمولاً به عنوان پرکننده در ترانسفورماتورهای رزین ریخته‌گری استفاده می‌شوند، زیرا رسانایی حرارتی خوبی را با خواص ضد شعله قابل قبول ترکیب می‌کنند. هنگامی که با ATH ترکیب می شوند، این پرکننده ها می توانند هم کندی شعله و هم هدایت حرارتی را ایجاد کنند. توزیع اندازه ذرات نیز مهم است: یک مخلوط خوب درجه بندی شده از ذرات درشت و ریز می تواند به چگالی بسته بندی بالاتری دست یابد که هم هدایت حرارتی و هم استحکام مکانیکی را بهبود می بخشد. جدول زیر هدایت حرارتی پرکننده های معمولی رزین ریخته گری را خلاصه می کند.

در کارخانه ما، ما از ترکیب اختصاصی سیلیس و پرکننده‌های ATH برای رسیدن به تعادل بین کندی شعله و هدایت حرارتی استفاده می‌کنیم. فرمول رزین ریخته‌گری ما به رسانایی حرارتی 1.1-1.5 W/m·K دست می‌یابد، در حالی که LOI 30٪ یا بالاتر را حفظ می‌کند. این به ترانسفورماتورهای نوع خشک ما اجازه می دهد تا در بارهای بالا بدون تجاوز از محدودیت های دما کار کنند، در حالی که همچنان عملکرد ایمنی در برابر آتش مورد نیاز برای نصب در داخل ساختمان را ارائه می دهند.

6. سوالات متداول (سؤالات متداول)

سوال 1: تفاوت بین طبقه بندی رفتار حریق F0 و F1 برای ترانسفورماتورهای نوع خشک چیست؟

پاسخ: F0 طبقه بندی رفتار اصلی آتش است و F1 طبقه بندی بالاتر است. F0 به ترانسفورماتور نیاز دارد که خاموش شونده باشد اما محدودیت های سخت گیرانه تری در انتشار گرما و تولید دود دارد. F1 به ترانسفورماتور نیاز دارد که محدودیت های سخت گیرانه تری را در دمای پیک، زمان خود خاموش شدن، سرعت انتشار گرما و تولید دود رعایت کند. برای نصب های داخلی در ساختمان هایی با فضاهای اشغال شده، طبقه بندی F1 معمولاً مورد نیاز است. در Lugao Power Co.,Ltd، ترانسفورماتورهای نوع خشک رزین ریخته گری ما برای مطابقت با طبقه بندی F1 طراحی شده اند.

سوال 2: آیا رزین ریخته گری هنگام سوزاندن گازهای سمی تولید می کند؟

پاسخ: فرمول رزین ریختگی مورد استفاده در ترانسفورماتورهای نوع خشک ما بدون هالوژن است، به این معنی که حاوی کلر یا ترکیبات برم نیست که می تواند گازهای سمی و خورنده مانند هیدروژن کلرید یا هیدروژن برومید تولید کند. محصولات تجزیه اولیه رزین ریخته گری ما بخار آب، دی اکسید کربن و اکسید آلومینیوم هستند. این امر باعث می شود که دود حاصل از ترانسفورماتور رزین ریخته گری کمتر از دود حاصل از ترانسفورماتور پر از روغن سمی باشد که می تواند حاوی مخلوط پیچیده ای از محصولات احتراق سمی باشد.

سوال 3: عملکرد بازدارنده شعله رزین ریخته گری در مقایسه با ترانسفورماتور پر از مایع چگونه است؟

پاسخ: ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری نسبت به ترانسفورماتورهای پر مایع از نظر ایمنی در برابر آتش برتری قابل توجهی دارند. ترانسفورماتورهای پر از مایع حاوی حجم زیادی روغن قابل احتراق هستند که می تواند نشت کند و آتش استخر ایجاد کند. سرعت انتشار گرما و تولید دود روغن سوزان بسیار بیشتر از رزین ریختگی است. ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری فاقد سوخت مایع هستند و خود خاموش شونده هستند و آنها را برای نصب در داخل ساختمان بسیار ایمن تر می کند.

سوال 4: آیا می توان ترانسفورماتور رزین ریخته گری را در اتاقی بدون اطفاء حریق نصب کرد؟

پاسخ: بله، ترانسفورماتور نوع خشک رزین ریخته گری که مطابق با طبقه بندی F1 باشد، می تواند در اتاقی بدون سیستم اطفاء حریق اختصاصی نصب شود، مشروط بر اینکه اتاق دارای الزامات ایمنی عمومی در برابر آتش سوزی آیین نامه ساختمان باشد. خطر آتش سوزی کم ترانسفورماتور رزین ریخته گری به این معنی است که به سطح حفاظت در برابر آتش مانند ترانسفورماتور پر از روغن نیاز ندارد. با این حال، الزامات خاص به کدهای ساختمان محلی و مرجعی که صلاحیت دارد بستگی دارد. تیم فنی ما می تواند در مورد الزامات نصب پروژه شما راهنمایی کند.

سوال 5: برای حفظ عملکرد ضد شعله ترانسفورماتور رزین ریختگی چه تعمیراتی لازم است؟

پاسخ: عملکرد ضد شعله ترانسفورماتور رزین ریخته گری ذاتی ماده است و در طول زمان به طور قابل توجهی کاهش نمی یابد. با این حال، هنوز برای اطمینان از قابلیت اطمینان کلی ترانسفورماتور، تعمیر و نگهداری منظم مورد نیاز است. این شامل بازرسی بصری برای ترک یا آسیب به رزین ریخته‌گری، تمیز کردن سیم‌پیچ‌ها و مجاری خنک‌کننده برای جلوگیری از تجمع گرد و غبار، و آزمایش دوره‌ای مقاومت عایق و تخلیه جزئی است. در Lugao Power Co.,Ltd، ما دستورالعمل های تعمیر و نگهداری و خدمات پشتیبانی را برای ترانسفورماتورهای نوع خشک خود ارائه می دهیم.

7. نتیجه گیری

عملکرد ضد شعله ترانسفورماتور نوع خشک رزین ریخته گری نتیجه یک سیستم مواد پیچیده است. رزین اپوکسی عایق ساختاری و الکتریکی را فراهم می کند، در حالی که پرکننده ATH مکانیسم گرماگیر ضد شعله را فراهم می کند. پرکننده سیلیس هدایت حرارتی و استحکام مکانیکی را بهبود می بخشد. این اجزا با هم یک ماده عایق ترانسفورماتور ایجاد می کنند که در برابر اشتعال مقاومت می کند، به سرعت خود خاموش می شود و حداقل گرما و دود را آزاد می کند. این ویژگی ها برای تاسیسات داخلی که در آن ایمنی آتش سوزی یک نگرانی اولیه است، ضروری است.

در Lugao Power Co.,Ltd، کارخانه ما ترانسفورماتورهای نوع خشک رزین ریخته گری را طراحی و تولید می کند که بالاترین استانداردهای عملکرد ایمنی در برابر آتش را برآورده می کند. محصولات ما مطابق با استاندارد IEC 60076-11 تست شده و به طبقه بندی F1 می رسند. ما متعهد به ارائه راهکارهای ترانسفورماتور قابل اعتماد، ایمن و کارآمد به مشتریان خود هستیم. چه در حال طراحی یک ساختمان جدید یا ارتقاء یک سیستم الکتریکی موجود باشید، از شما دعوت می کنیم تا با تیم فنی ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای خود صحبت کنید.

تماس با Lugao Power Co.,Ltd. امروزبرای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ترانسفورماتورهای نوع خشک رزین ریخته گری ما و اینکه چگونه آنها می توانند الزامات ایمنی آتش شما را برآورده کنند.