تحلیل و کاربردهای تانژانت دلتا در کنترل کیفیت سیمهای سیمپیچی
مقدمه
چکیده:
در این کتاب، مفاهیم مرتبط با تانژانت دلتا و ضریب تلفات دیالکتریک برای بررسی کیفیت عایق در سیمهای سیمپیچی شرح داده شده است. همچنین روشهای اندازهگیری، تحلیل نمودارها، تأثیر دما و رطوبت، و راهکارهای کنترل کیفیت بررسی میشوند.
هدف:
هدف این کتاب، آشنایی با تحلیل تانژانت دلتا به عنوان یکی از ابزارهای کلیدی در کنترل کیفیت مواد عایقی و بهبود فرآیند تولید سیمهای سیمپیچی است.
فهرست مطالب
1.مقدمه
2.مفاهیم پایه
- تانژانت دلتا چیست؟
- اهمیت تانژانت دلتا در کنترل کیفیت سیمها
3.روشهای اندازهگیری
- تجهیزات مورد نیاز
- روش انجام تست
4.تحلیل نمودار تانژانت دلتا
- رفتار تانژانت دلتا با دما
- تفسیر نواحی مختلف نمودار
5.عوامل مؤثر بر tan δ
- مواد اولیه
- رطوبت و آلودگی
- فرایند تولید
- دما
6.استانداردها و کلاسهای حرارتی
- معرفی استانداردهای بینالمللی
- روش تعیین کلاس حرارتی از نمودار
7.کاربردهای عملی
- تستهای طولانیمدت
- کنترل فرآیند تولید
8.جمعبندی و پیشنهادات
1. مفاهیم پایه
- تانژانت دلتا چیست؟
تانژانت دلتا (tan δ) نسبت بین توان اتلافی و توان ذخیرهشده در یک ماده دیالکتریک است. این پارامتر یکی از مهمترین شاخصهای کیفیت عایق در مواد دیالکتریک به شمار میرود. - تانژانت دیالکتریک (tanδ) میزان اتلاف انرژی درون یک ماده را نشان میدهد، به طوری که مقادیر بالاتر بیانگر اتلاف انرژی بیشتر است. گرمای تولیدشده در طی این اتلاف انرژی، فرایند تخریب مواد عایقی را تسریع میکند. با استفاده از سیمهای لاکی با تانژانت دیالکتریک پایین (tanδ) برای سیمپیچی موتور، تولیدکنندگان میتوانند موتورهایی با اتلاف انرژی کم و دوام بالا طراحی و تولید کنند
- علاوه بر این، تانژانت دیالکتریک (tanδ) به دما و فرکانس وابسته است. موتورهای مورد استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی (EV) تحت کنترل فرکانسهایی بسیار بالاتر از فرکانس برق تجاری و در دماهایی بیش از ۲۰۰ درجه سانتیگراد عمل میکنند. به همین دلیل، توانایی اندازهگیری تانژانت دیالکتریک (tanδ) در مواجهه با تغییرات دما و فرکانس ضروری است.
2. روشهای اندازهگیری
- تجهیزات مورد نیاز:
برای انجام این آزمون، از دستگاههایی نظیر پل خازنی و آنالایزرهای تلفات دیالکتریک استفاده میشود. - دستگاه اندازهگیری: از یک امپدانسمتر برای اندازهگیری استفاده میشود.
- کنترل دما: از یک حمام فلزی یا بلوک فلزی برای ثابت نگهداشتن دما استفاده میشود.
3- مدار معادل سیم لاکی و عایق آن:
- سیم لاکی و عایق آن بهصورت یک خازن و یک مقاومت که بهصورت موازی متصل شدهاند مدلسازی میشوند.
- با اعمال ولتاژ متناوب (AC)، جریان I ایجاد میشود که اختلاف فاز نزدیک به 90 درجه با ولتاژ E دارد.
4- تعریف تانژانت دیالکتریک (tanδ):
- زاویه اتلاف δ: بهصورت مثلثی نمایش داده میشود که از دو مؤلفه جریان تشکیل شده است:
- مولفه Y: جریان خازنی (Ic) که به محور Y مربوط است.
- مولفه X: جریان مقاومتی (Ir) که به محور X مربوط است.
- تانژانت دیالکتریک (tanδ): نسبت مؤلفه مقاومتی جریان (Ir) به مؤلفه خازنی جریان (Ic) تعریف میشود:
- ارتباط tanδ با کیفیت عایق:
- سیم لاکی با عایق تخریبشده مقدار tanδ بالاتری نشان میدهد.
- با افزایش دما، از یک دمای مشخص، مقدار tanδ بهطور قابل توجهی افزایش مییابد.
- همچنین، افزایش فرکانس اندازهگیری توسط امپدانسمتر باعث افزایش tanδ میشود.
3. تحلیل نمودار تانژانت دلتا
- رفتار tan δ با افزایش دما:
در دماهای پایین، tan δ مقدار ثابتی دارد. اما در دماهای بالا، به دلیل افزایش قطبش مولکولی و تخریب حرارتی، این مقدار به شدت افزایش مییابد.
4. عوامل مؤثر بر tan δ
- مواد اولیه:
نوع و کیفیت رزین یا لعاب استفادهشده نقش کلیدی در مقادیر tan δ ایفا میکند.
5. استانداردها و کلاسهای حرارتی
استاندارد IEC 60851-5 و تعریف آزمون تانژانت دیالکتریک (tanδ):
- این استاندارد، آزمون تانژانت دیالکتریک (tanδ) را بهعنوان روشی برای ارزیابی عملکرد عایق سیمهای لاکی تحت شرایط دما و فرکانس مشخص تعریف میکند.
کلاس حرارتی عایقها بر اساس دمایی تعریف میشود که عایق میتواند بدون تخریب در طولانیمدت عمل کند.
6. کاربردهای عملی
- این آزمون بهطور خاص برای اطمینان از کیفیت عایق سیمهای لاکی در شرایط عملیاتی دمای بالا و فرکانسهای متغیر طراحی شده است.
- اطلاعات بهدستآمده به شناسایی تخریب مواد عایق کمک میکند و امکان استفاده از سیمها در موتورهای با کارایی بالا و تجهیزات حساس را فراهم میآورد.
- کنترل فرآیند تولید:
برای تضمین کیفیت، تست tan δ باید در تمامی مراحل تولید انجام شود.
7. جمعبندی و پیشنهادات
- تست tan δ به عنوان یکی از ابزارهای کلیدی در تضمین کیفیت عایق سیمهای سیمپیچی عمل میکند.
- استفاده از مواد اولیه با کیفیت و فرایند تولید مناسب، تأثیر مستقیمی بر کاهش tan δ دارد.
- آزمون تانژانت دیالکتریک (tanδ) طبق استاندارد IEC 60851-5، ابزاری حیاتی برای ارزیابی قابلیت اطمینان و دوام عایق سیمهای لاکی در شرایط سخت کاری است. این آزمون رابطه مستقیم بین افزایش دما، فرکانس، و کیفیت عایق را بررسی میکند.
