روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

روش ساخت و شكل دهي مقره هاي پرسلاني الكتريكي  Fulltext 

[ نسترن رياحي نوري ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي
[ شارقه مهرآئين ] - پژوهشگاه نيرو - گروه پژوهشي غيرفلزي

خلاصه مقاله:

مقره ها، عايقهاي الكتريكي هستند كه در خطوط انتقال و توزيع جهت نگهداري هادي هاي ولتاژ بالا به كار مي روند . مواد اوليه گوناگوني در ساخت بدنة مقره پرسلاني به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كائولن، بال كلي، فلدسپارهاي پتاسيك، ماسه كوارتزي و ... اشاره نمود . جهت آماده سازي مواد اوليه دو روش تر و خشك وجود دارد . براي شكل دهي بدنة مقرة پرسلاني نيز روشهاي متنوعي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به روش خراطي، روش گل پلاستيك، ريخته گري، پرس پودر و ... اشاره نمود . در اين تحقيق از دو روش گل پلاستيك و روش ريخته گري براي شكل دهي مقره هاي پرسلاني استفاده گرديده است و نتايج به دست آمده از خواص مقره هاي شكل دهي شده از هر دو روش با هم مقايسه شده است . نتايج نشان داد كه شكل دهي بدنه به روش گل پلاستيك، دانسيته و مقاومت الكتريكي بالاتري از خود نشان مي دهد . در روش گل پلاستيك دانسيتـــه ٢/٣١ gr/cm 3 و مقاومت الكتريكي ٣/١ ×10^6 MΩ به دست آمد كه اين نتايج نسبت به نتايج به دست آمده از روش ريخته گري بالاتر بوده است . همچنين نتايج حاصل از بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان تخلخل در روش گل پلاستيك كمتر از روش ريخته گري مي باشد .

مقره‌هاي پرسلاني، شكل‌دهي، ريخته‌گري دوغابي، گل پلاستيك

تاریخچه كاشی و سرامیك
سفالگری از جمله باستانی ترین هنرهای بشری و در واقع سرمنشاء هنر تولید كاشی و سرامیك كه نخستین آثار این هنر در ایران به حدود 10000 سال قبل از میلاد می رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولین كوره های پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از میلاد بر می گردد . ادامه پیشرفت در صنعت سفالگری منجر به تغییراتی در روش تولید كه شامل تغییر كوره ها ، اختراع چرخ كوزه گری و هم در كیفیت مواد سفالگری نظیر رنگ آمیزی و لعاب كاری بوده است . زمان آغاز لعابكاری كه امكان ضد آب كردن و همچنین نقاشی كردن و زیبا سازی ظروف و سفال ها و تهیه كاشی را مقدور می كرد به حدود 5000 سال پیش می رسد . كاستیها روش و دانش لعاب كاری را از بابل به نقاط دیگر ایران رواج دادند . بعد از اسلام با تشویق استفاده از ظروف سفالی و سرامیكی به جای ظروف فلزی ، طلا و نقره صنعت سفالگری رشد تازه ای یافت و از صنعت سفال سازی و كاشی سازی برای آرایش محراب مسجد ، ضد آب كردن دیوار حمام ها ، ایجاد حوض و آب نما و انتقال ظروف و .خمره و لوازم و كوزه ها همچنین ، شیب بندی بام ها استفاده شده است

ساختار سرامیك
لغت سرامیك از كلمه یونانی « كراموس » به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیك باید گفت كه عبارتست از هنر و علم ساختن و كاربرد اشیای جامد و شكننده ای كه ماده اصلی و عمده آن خاكها می باشند ( این خاكها شامل : كائولن و خاك سفال است ) . صنعت سرامیك در واقع محدود به ساخت ظروف و وسایل و قطعات سفالی ساده گذشته نیست و كاربردی شگرف در همه ابعاد تمدن و تكنولوژی نوین بشر امروز دارد .

 روش ساخت و تهیه .
كلیه وسایل سرامیكی تقریبا یكی است و بسته به كاربرد ، تفاوتهای جزئی در روش تولید دارد

لعاب دادن كاشی و سرامیك
برای آنكه سطح جسم درخشنده ، صاف و زیبا ، ضد آب ، ضد شیمیایی و در صورت نیاز آراسته شود روی آن را پس از خنك كردن با یك لایه نازك لعاب می پزند . لعاب ( رنگ معدنی ) به حالت مایع روی جسم خشك شده اندود می شود . لعابها اصولا مواد معدنی و سیلیسی هستند كه یك لایه شیشه ای مانند در سطح خارجی سرامیك .تشكیل می دهند

كاربرد سرامیك ها
،استفاده از سرامیك در كف سازی و نماسازی یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال های تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال های بام ساختمان ، كانالهای فاضلابی ، سفالهای ضد اسیدی همه از سرامیكهایی است كه از دیرباز تهیه و مصرف می شده همچنین كاربرد سرامیك در صنایع مختلف نظیر تهیه وسایل مقاوم در برابر حرارت و الكتریسیته ، فیوزهای الكتریكی ، شمع اتومبیل ، ریخته گری ، تهیه المانهای حرارتی بسیار دقیق ، وسایل فضایی ، سمباده ، براده برداری ، تراشكاری ها ریخته گری فوق دقیق ، آجرهای نسوز ، مقره های الكتریكی ، المانهای تصفیه آب ، پوسته موتور ، گرافیت ، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفینه های فضایی ، انواع سیمانها ، محصولات شیشه ای و هزاران كاربرد دیگر كه روز به روز بر اهمیت سرامیك می .افزاید

تولید صنعتی سرامیک
اطلاعات اولیه
از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.
آماده کردن مخلوط
مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا
برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

1. قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
2. قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
3. قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند.
خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده
سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.
روش خشک کردن با تکنولوژی جدید
امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.
پخت اشیا سرامیکی
پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

1. بار کردن اشیا به محفظه پخت
2. پیش گرمایی
3. افزایش دما تا حد پخت
4. سرد کردن
5. تخلیه
تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.
انواع کوره‌های پخت سرامیک
کوره‌های پخت از بالا به پایین
این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.
کوره‌های هافمن
در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH4) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe2O3 باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.

محصولات سرامیکی
سرامیکهای سنتی
• متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
• متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی
سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید
• سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
• سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
• سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی
کاربرد
امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه كاشی و سرامیك
سفالگری از جمله باستانی ترین هنرهای بشری و در واقع سرمنشاء هنر تولید كاشی و سرامیك كه نخستین آثار این هنر در ایران به حدود 10000 سال قبل از میلاد می رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولین كوره های پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از میلاد بر می گردد . ادامه پیشرفت در صنعت سفالگری منجر به تغییراتی در روش تولید كه شامل تغییر كوره ها ، اختراع چرخ كوزه گری و هم در كیفیت مواد سفالگری نظیر رنگ آمیزی و لعاب كاری بوده است . زمان آغاز لعابكاری كه امكان ضد آب كردن و همچنین نقاشی كردن و زیبا سازی ظروف و سفال ها و تهیه كاشی را مقدور می كرد به حدود 5000 سال پیش می رسد . كاستیها روش و دانش لعاب كاری را از بابل به نقاط دیگر ایران رواج دادند . بعد از اسلام با تشویق استفاده از ظروف سفالی و سرامیكی به جای ظروف فلزی ، طلا و نقره صنعت سفالگری رشد تازه ای یافت و از صنعت سفال سازی و كاشی سازی برای آرایش محراب مسجد ، ضد آب كردن دیوار حمام ها ، ایجاد حوض و آب نما و انتقال ظروف و .خمره و لوازم و كوزه ها همچنین ، شیب بندی بام ها استفاده شده است

ساختار سرامیك
لغت سرامیك از كلمه یونانی « كراموس » به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیك باید گفت كه عبارتست از هنر و علم ساختن و كاربرد اشیای جامد و شكننده ای كه ماده اصلی و عمده آن خاكها می باشند ( این خاكها شامل : كائولن و خاك سفال است ) . صنعت سرامیك در واقع محدود به ساخت ظروف و وسایل و قطعات سفالی ساده گذشته نیست و كاربردی شگرف در همه ابعاد تمدن و تكنولوژی نوین بشر امروز دارد .

 روش ساخت و تهیه .
كلیه وسایل سرامیكی تقریبا یكی است و بسته به كاربرد ، تفاوتهای جزئی در روش تولید دارد

لعاب دادن كاشی و سرامیك
برای آنكه سطح جسم درخشنده ، صاف و زیبا ، ضد آب ، ضد شیمیایی و در صورت نیاز آراسته شود روی آن را پس از خنك كردن با یك لایه نازك لعاب می پزند . لعاب ( رنگ معدنی ) به حالت مایع روی جسم خشك شده اندود می شود . لعابها اصولا مواد معدنی و سیلیسی هستند كه یك لایه شیشه ای مانند در سطح خارجی سرامیك .تشكیل می دهند

كاربرد سرامیك ها
،استفاده از سرامیك در كف سازی و نماسازی یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال های تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال های بام ساختمان ، كانالهای فاضلابی ، سفالهای ضد اسیدی همه از سرامیكهایی است كه از دیرباز تهیه و مصرف می شده همچنین كاربرد سرامیك در صنایع مختلف نظیر تهیه وسایل مقاوم در برابر حرارت و الكتریسیته ، فیوزهای الكتریكی ، شمع اتومبیل ، ریخته گری ، تهیه المانهای حرارتی بسیار دقیق ، وسایل فضایی ، سمباده ، براده برداری ، تراشكاری ها ریخته گری فوق دقیق ، آجرهای نسوز ، مقره های الكتریكی ، المانهای تصفیه آب ، پوسته موتور ، گرافیت ، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفینه های فضایی ، انواع سیمانها ، محصولات شیشه ای و هزاران كاربرد دیگر كه روز به روز بر اهمیت سرامیك می .افزاید

تولید صنعتی سرامیک
اطلاعات اولیه
از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.
آماده کردن مخلوط
مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا
برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

1. قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
2. قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
3. قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند.
خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده
سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.
روش خشک کردن با تکنولوژی جدید
امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.
پخت اشیا سرامیکی
پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

1. بار کردن اشیا به محفظه پخت
2. پیش گرمایی
3. افزایش دما تا حد پخت
4. سرد کردن
5. تخلیه
تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.
انواع کوره‌های پخت سرامیک
کوره‌های پخت از بالا به پایین
این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.
کوره‌های هافمن
در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH4) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe2O3 باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.

محصولات سرامیکی
سرامیکهای سنتی
• متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
• متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی
سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید
• سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
• سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
• سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی
کاربرد
امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه كاشی و سرامیك
سفالگری از جمله باستانی ترین هنرهای بشری و در واقع سرمنشاء هنر تولید كاشی و سرامیك كه نخستین آثار این هنر در ایران به حدود 10000 سال قبل از میلاد می رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولین كوره های پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از میلاد بر می گردد . ادامه پیشرفت در صنعت سفالگری منجر به تغییراتی در روش تولید كه شامل تغییر كوره ها ، اختراع چرخ كوزه گری و هم در كیفیت مواد سفالگری نظیر رنگ آمیزی و لعاب كاری بوده است . زمان آغاز لعابكاری كه امكان ضد آب كردن و همچنین نقاشی كردن و زیبا سازی ظروف و سفال ها و تهیه كاشی را مقدور می كرد به حدود 5000 سال پیش می رسد . كاستیها روش و دانش لعاب كاری را از بابل به نقاط دیگر ایران رواج دادند . بعد از اسلام با تشویق استفاده از ظروف سفالی و سرامیكی به جای ظروف فلزی ، طلا و نقره صنعت سفالگری رشد تازه ای یافت و از صنعت سفال سازی و كاشی سازی برای آرایش محراب مسجد ، ضد آب كردن دیوار حمام ها ، ایجاد حوض و آب نما و انتقال ظروف و .خمره و لوازم و كوزه ها همچنین ، شیب بندی بام ها استفاده شده است

ساختار سرامیك
لغت سرامیك از كلمه یونانی « كراموس » به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیك باید گفت كه عبارتست از هنر و علم ساختن و كاربرد اشیای جامد و شكننده ای كه ماده اصلی و عمده آن خاكها می باشند ( این خاكها شامل : كائولن و خاك سفال است ) . صنعت سرامیك در واقع محدود به ساخت ظروف و وسایل و قطعات سفالی ساده گذشته نیست و كاربردی شگرف در همه ابعاد تمدن و تكنولوژی نوین بشر امروز دارد .

 روش ساخت و تهیه .
كلیه وسایل سرامیكی تقریبا یكی است و بسته به كاربرد ، تفاوتهای جزئی در روش تولید دارد

لعاب دادن كاشی و سرامیك
برای آنكه سطح جسم درخشنده ، صاف و زیبا ، ضد آب ، ضد شیمیایی و در صورت نیاز آراسته شود روی آن را پس از خنك كردن با یك لایه نازك لعاب می پزند . لعاب ( رنگ معدنی ) به حالت مایع روی جسم خشك شده اندود می شود . لعابها اصولا مواد معدنی و سیلیسی هستند كه یك لایه شیشه ای مانند در سطح خارجی سرامیك .تشكیل می دهند

كاربرد سرامیك ها
،استفاده از سرامیك در كف سازی و نماسازی یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال های تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال های بام ساختمان ، كانالهای فاضلابی ، سفالهای ضد اسیدی همه از سرامیكهایی است كه از دیرباز تهیه و مصرف می شده همچنین كاربرد سرامیك در صنایع مختلف نظیر تهیه وسایل مقاوم در برابر حرارت و الكتریسیته ، فیوزهای الكتریكی ، شمع اتومبیل ، ریخته گری ، تهیه المانهای حرارتی بسیار دقیق ، وسایل فضایی ، سمباده ، براده برداری ، تراشكاری ها ریخته گری فوق دقیق ، آجرهای نسوز ، مقره های الكتریكی ، المانهای تصفیه آب ، پوسته موتور ، گرافیت ، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفینه های فضایی ، انواع سیمانها ، محصولات شیشه ای و هزاران كاربرد دیگر كه روز به روز بر اهمیت سرامیك می .افزاید

تولید صنعتی سرامیک
اطلاعات اولیه
از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.
آماده کردن مخلوط
مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا
برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

1. قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
2. قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
3. قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند.
خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده
سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.
روش خشک کردن با تکنولوژی جدید
امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.
پخت اشیا سرامیکی
پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

1. بار کردن اشیا به محفظه پخت
2. پیش گرمایی
3. افزایش دما تا حد پخت
4. سرد کردن
5. تخلیه
تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.
انواع کوره‌های پخت سرامیک
کوره‌های پخت از بالا به پایین
این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.
کوره‌های هافمن
در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH4) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe2O3 باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.

محصولات سرامیکی
سرامیکهای سنتی
• متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
• متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی
سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید
• سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
• سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
• سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی
کاربرد
امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه كاشی و سرامیك
سفالگری از جمله باستانی ترین هنرهای بشری و در واقع سرمنشاء هنر تولید كاشی و سرامیك كه نخستین آثار این هنر در ایران به حدود 10000 سال قبل از میلاد می رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولین كوره های پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از میلاد بر می گردد . ادامه پیشرفت در صنعت سفالگری منجر به تغییراتی در روش تولید كه شامل تغییر كوره ها ، اختراع چرخ كوزه گری و هم در كیفیت مواد سفالگری نظیر رنگ آمیزی و لعاب كاری بوده است . زمان آغاز لعابكاری كه امكان ضد آب كردن و همچنین نقاشی كردن و زیبا سازی ظروف و سفال ها و تهیه كاشی را مقدور می كرد به حدود 5000 سال پیش می رسد . كاستیها روش و دانش لعاب كاری را از بابل به نقاط دیگر ایران رواج دادند . بعد از اسلام با تشویق استفاده از ظروف سفالی و سرامیكی به جای ظروف فلزی ، طلا و نقره صنعت سفالگری رشد تازه ای یافت و از صنعت سفال سازی و كاشی سازی برای آرایش محراب مسجد ، ضد آب كردن دیوار حمام ها ، ایجاد حوض و آب نما و انتقال ظروف و .خمره و لوازم و كوزه ها همچنین ، شیب بندی بام ها استفاده شده است

ساختار سرامیك
لغت سرامیك از كلمه یونانی « كراموس » به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیك باید گفت كه عبارتست از هنر و علم ساختن و كاربرد اشیای جامد و شكننده ای كه ماده اصلی و عمده آن خاكها می باشند ( این خاكها شامل : كائولن و خاك سفال است ) . صنعت سرامیك در واقع محدود به ساخت ظروف و وسایل و قطعات سفالی ساده گذشته نیست و كاربردی شگرف در همه ابعاد تمدن و تكنولوژی نوین بشر امروز دارد .

 روش ساخت و تهیه .
كلیه وسایل سرامیكی تقریبا یكی است و بسته به كاربرد ، تفاوتهای جزئی در روش تولید دارد

لعاب دادن كاشی و سرامیك
برای آنكه سطح جسم درخشنده ، صاف و زیبا ، ضد آب ، ضد شیمیایی و در صورت نیاز آراسته شود روی آن را پس از خنك كردن با یك لایه نازك لعاب می پزند . لعاب ( رنگ معدنی ) به حالت مایع روی جسم خشك شده اندود می شود . لعابها اصولا مواد معدنی و سیلیسی هستند كه یك لایه شیشه ای مانند در سطح خارجی سرامیك .تشكیل می دهند

كاربرد سرامیك ها
،استفاده از سرامیك در كف سازی و نماسازی یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال های تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال های بام ساختمان ، كانالهای فاضلابی ، سفالهای ضد اسیدی همه از سرامیكهایی است كه از دیرباز تهیه و مصرف می شده همچنین كاربرد سرامیك در صنایع مختلف نظیر تهیه وسایل مقاوم در برابر حرارت و الكتریسیته ، فیوزهای الكتریكی ، شمع اتومبیل ، ریخته گری ، تهیه المانهای حرارتی بسیار دقیق ، وسایل فضایی ، سمباده ، براده برداری ، تراشكاری ها ریخته گری فوق دقیق ، آجرهای نسوز ، مقره های الكتریكی ، المانهای تصفیه آب ، پوسته موتور ، گرافیت ، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفینه های فضایی ، انواع سیمانها ، محصولات شیشه ای و هزاران كاربرد دیگر كه روز به روز بر اهمیت سرامیك می .افزاید

تولید صنعتی سرامیک
اطلاعات اولیه
از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.
آماده کردن مخلوط
مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا
برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

1. قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
2. قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
3. قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند.
خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده
سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.
روش خشک کردن با تکنولوژی جدید
امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.
پخت اشیا سرامیکی
پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

1. بار کردن اشیا به محفظه پخت
2. پیش گرمایی
3. افزایش دما تا حد پخت
4. سرد کردن
5. تخلیه
تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.
انواع کوره‌های پخت سرامیک
کوره‌های پخت از بالا به پایین
این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.
کوره‌های هافمن
در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH4) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe2O3 باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.

محصولات سرامیکی
سرامیکهای سنتی
• متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
• متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی
سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید
• سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
• سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
• سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی
کاربرد
امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه كاشی و سرامیك
سفالگری از جمله باستانی ترین هنرهای بشری و در واقع سرمنشاء هنر تولید كاشی و سرامیك كه نخستین آثار این هنر در ایران به حدود 10000 سال قبل از میلاد می رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولین كوره های پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از میلاد بر می گردد . ادامه پیشرفت در صنعت سفالگری منجر به تغییراتی در روش تولید كه شامل تغییر كوره ها ، اختراع چرخ كوزه گری و هم در كیفیت مواد سفالگری نظیر رنگ آمیزی و لعاب كاری بوده است . زمان آغاز لعابكاری كه امكان ضد آب كردن و همچنین نقاشی كردن و زیبا سازی ظروف و سفال ها و تهیه كاشی را مقدور می كرد به حدود 5000 سال پیش می رسد . كاستیها روش و دانش لعاب كاری را از بابل به نقاط دیگر ایران رواج دادند . بعد از اسلام با تشویق استفاده از ظروف سفالی و سرامیكی به جای ظروف فلزی ، طلا و نقره صنعت سفالگری رشد تازه ای یافت و از صنعت سفال سازی و كاشی سازی برای آرایش محراب مسجد ، ضد آب كردن دیوار حمام ها ، ایجاد حوض و آب نما و انتقال ظروف و .خمره و لوازم و كوزه ها همچنین ، شیب بندی بام ها استفاده شده است

ساختار سرامیك
لغت سرامیك از كلمه یونانی « كراموس » به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیك باید گفت كه عبارتست از هنر و علم ساختن و كاربرد اشیای جامد و شكننده ای كه ماده اصلی و عمده آن خاكها می باشند ( این خاكها شامل : كائولن و خاك سفال است ) . صنعت سرامیك در واقع محدود به ساخت ظروف و وسایل و قطعات سفالی ساده گذشته نیست و كاربردی شگرف در همه ابعاد تمدن و تكنولوژی نوین بشر امروز دارد .

 روش ساخت و تهیه .
كلیه وسایل سرامیكی تقریبا یكی است و بسته به كاربرد ، تفاوتهای جزئی در روش تولید دارد

لعاب دادن كاشی و سرامیك
برای آنكه سطح جسم درخشنده ، صاف و زیبا ، ضد آب ، ضد شیمیایی و در صورت نیاز آراسته شود روی آن را پس از خنك كردن با یك لایه نازك لعاب می پزند . لعاب ( رنگ معدنی ) به حالت مایع روی جسم خشك شده اندود می شود . لعابها اصولا مواد معدنی و سیلیسی هستند كه یك لایه شیشه ای مانند در سطح خارجی سرامیك .تشكیل می دهند

كاربرد سرامیك ها
،استفاده از سرامیك در كف سازی و نماسازی یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال های تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال های بام ساختمان ، كانالهای فاضلابی ، سفالهای ضد اسیدی همه از سرامیكهایی است كه از دیرباز تهیه و مصرف می شده همچنین كاربرد سرامیك در صنایع مختلف نظیر تهیه وسایل مقاوم در برابر حرارت و الكتریسیته ، فیوزهای الكتریكی ، شمع اتومبیل ، ریخته گری ، تهیه المانهای حرارتی بسیار دقیق ، وسایل فضایی ، سمباده ، براده برداری ، تراشكاری ها ریخته گری فوق دقیق ، آجرهای نسوز ، مقره های الكتریكی ، المانهای تصفیه آب ، پوسته موتور ، گرافیت ، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفینه های فضایی ، انواع سیمانها ، محصولات شیشه ای و هزاران كاربرد دیگر كه روز به روز بر اهمیت سرامیك می .افزاید

تولید صنعتی سرامیک
اطلاعات اولیه
از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.
آماده کردن مخلوط
مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا
برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

1. قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
2. قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
3. قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند.
خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده
سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.
روش خشک کردن با تکنولوژی جدید
امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.
پخت اشیا سرامیکی
پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

1. بار کردن اشیا به محفظه پخت
2. پیش گرمایی
3. افزایش دما تا حد پخت
4. سرد کردن
5. تخلیه
تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.
انواع کوره‌های پخت سرامیک
کوره‌های پخت از بالا به پایین
این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.
کوره‌های هافمن
در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH4) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe2O3 باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.

محصولات سرامیکی
سرامیکهای سنتی
• متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
• متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی
سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید
• سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
• سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
• سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی
کاربرد
امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه كاشی و سرامیك
سفالگری از جمله باستانی ترین هنرهای بشری و در واقع سرمنشاء هنر تولید كاشی و سرامیك كه نخستین آثار این هنر در ایران به حدود 10000 سال قبل از میلاد می رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولین كوره های پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از میلاد بر می گردد . ادامه پیشرفت در صنعت سفالگری منجر به تغییراتی در روش تولید كه شامل تغییر كوره ها ، اختراع چرخ كوزه گری و هم در كیفیت مواد سفالگری نظیر رنگ آمیزی و لعاب كاری بوده است . زمان آغاز لعابكاری كه امكان ضد آب كردن و همچنین نقاشی كردن و زیبا سازی ظروف و سفال ها و تهیه كاشی را مقدور می كرد به حدود 5000 سال پیش می رسد . كاستیها روش و دانش لعاب كاری را از بابل به نقاط دیگر ایران رواج دادند . بعد از اسلام با تشویق استفاده از ظروف سفالی و سرامیكی به جای ظروف فلزی ، طلا و نقره صنعت سفالگری رشد تازه ای یافت و از صنعت سفال سازی و كاشی سازی برای آرایش محراب مسجد ، ضد آب كردن دیوار حمام ها ، ایجاد حوض و آب نما و انتقال ظروف و .خمره و لوازم و كوزه ها همچنین ، شیب بندی بام ها استفاده شده است

ساختار سرامیك
لغت سرامیك از كلمه یونانی « كراموس » به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیك باید گفت كه عبارتست از هنر و علم ساختن و كاربرد اشیای جامد و شكننده ای كه ماده اصلی و عمده آن خاكها می باشند ( این خاكها شامل : كائولن و خاك سفال است ) . صنعت سرامیك در واقع محدود به ساخت ظروف و وسایل و قطعات سفالی ساده گذشته نیست و كاربردی شگرف در همه ابعاد تمدن و تكنولوژی نوین بشر امروز دارد .

 روش ساخت و تهیه .
كلیه وسایل سرامیكی تقریبا یكی است و بسته به كاربرد ، تفاوتهای جزئی در روش تولید دارد

لعاب دادن كاشی و سرامیك
برای آنكه سطح جسم درخشنده ، صاف و زیبا ، ضد آب ، ضد شیمیایی و در صورت نیاز آراسته شود روی آن را پس از خنك كردن با یك لایه نازك لعاب می پزند . لعاب ( رنگ معدنی ) به حالت مایع روی جسم خشك شده اندود می شود . لعابها اصولا مواد معدنی و سیلیسی هستند كه یك لایه شیشه ای مانند در سطح خارجی سرامیك .تشكیل می دهند

كاربرد سرامیك ها
،استفاده از سرامیك در كف سازی و نماسازی یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال های تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال های بام ساختمان ، كانالهای فاضلابی ، سفالهای ضد اسیدی همه از سرامیكهایی است كه از دیرباز تهیه و مصرف می شده همچنین كاربرد سرامیك در صنایع مختلف نظیر تهیه وسایل مقاوم در برابر حرارت و الكتریسیته ، فیوزهای الكتریكی ، شمع اتومبیل ، ریخته گری ، تهیه المانهای حرارتی بسیار دقیق ، وسایل فضایی ، سمباده ، براده برداری ، تراشكاری ها ریخته گری فوق دقیق ، آجرهای نسوز ، مقره های الكتریكی ، المانهای تصفیه آب ، پوسته موتور ، گرافیت ، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفینه های فضایی ، انواع سیمانها ، محصولات شیشه ای و هزاران كاربرد دیگر كه روز به روز بر اهمیت سرامیك می .افزاید

تولید صنعتی سرامیک
اطلاعات اولیه
از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.
آماده کردن مخلوط
مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا
برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

1. قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
2. قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
3. قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند.
خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده
سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.
روش خشک کردن با تکنولوژی جدید
امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.
پخت اشیا سرامیکی
پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

1. بار کردن اشیا به محفظه پخت
2. پیش گرمایی
3. افزایش دما تا حد پخت
4. سرد کردن
5. تخلیه
تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.
انواع کوره‌های پخت سرامیک
کوره‌های پخت از بالا به پایین
این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.
کوره‌های هافمن
در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH4) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe2O3 باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.

محصولات سرامیکی
سرامیکهای سنتی
• متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
• متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی
سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید
• سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
• سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
• سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی
کاربرد
امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه كاشی و سرامیك
سفالگری از جمله باستانی ترین هنرهای بشری و در واقع سرمنشاء هنر تولید كاشی و سرامیك كه نخستین آثار این هنر در ایران به حدود 10000 سال قبل از میلاد می رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولین كوره های پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از میلاد بر می گردد . ادامه پیشرفت در صنعت سفالگری منجر به تغییراتی در روش تولید كه شامل تغییر كوره ها ، اختراع چرخ كوزه گری و هم در كیفیت مواد سفالگری نظیر رنگ آمیزی و لعاب كاری بوده است . زمان آغاز لعابكاری كه امكان ضد آب كردن و همچنین نقاشی كردن و زیبا سازی ظروف و سفال ها و تهیه كاشی را مقدور می كرد به حدود 5000 سال پیش می رسد . كاستیها روش و دانش لعاب كاری را از بابل به نقاط دیگر ایران رواج دادند . بعد از اسلام با تشویق استفاده از ظروف سفالی و سرامیكی به جای ظروف فلزی ، طلا و نقره صنعت سفالگری رشد تازه ای یافت و از صنعت سفال سازی و كاشی سازی برای آرایش محراب مسجد ، ضد آب كردن دیوار حمام ها ، ایجاد حوض و آب نما و انتقال ظروف و .خمره و لوازم و كوزه ها همچنین ، شیب بندی بام ها استفاده شده است

ساختار سرامیك
لغت سرامیك از كلمه یونانی « كراموس » به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیك باید گفت كه عبارتست از هنر و علم ساختن و كاربرد اشیای جامد و شكننده ای كه ماده اصلی و عمده آن خاكها می باشند ( این خاكها شامل : كائولن و خاك سفال است ) . صنعت سرامیك در واقع محدود به ساخت ظروف و وسایل و قطعات سفالی ساده گذشته نیست و كاربردی شگرف در همه ابعاد تمدن و تكنولوژی نوین بشر امروز دارد .

 روش ساخت و تهیه .
كلیه وسایل سرامیكی تقریبا یكی است و بسته به كاربرد ، تفاوتهای جزئی در روش تولید دارد

لعاب دادن كاشی و سرامیك
برای آنكه سطح جسم درخشنده ، صاف و زیبا ، ضد آب ، ضد شیمیایی و در صورت نیاز آراسته شود روی آن را پس از خنك كردن با یك لایه نازك لعاب می پزند . لعاب ( رنگ معدنی ) به حالت مایع روی جسم خشك شده اندود می شود . لعابها اصولا مواد معدنی و سیلیسی هستند كه یك لایه شیشه ای مانند در سطح خارجی سرامیك .تشكیل می دهند

كاربرد سرامیك ها
،استفاده از سرامیك در كف سازی و نماسازی یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال های تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال های بام ساختمان ، كانالهای فاضلابی ، سفالهای ضد اسیدی همه از سرامیكهایی است كه از دیرباز تهیه و مصرف می شده همچنین كاربرد سرامیك در صنایع مختلف نظیر تهیه وسایل مقاوم در برابر حرارت و الكتریسیته ، فیوزهای الكتریكی ، شمع اتومبیل ، ریخته گری ، تهیه المانهای حرارتی بسیار دقیق ، وسایل فضایی ، سمباده ، براده برداری ، تراشكاری ها ریخته گری فوق دقیق ، آجرهای نسوز ، مقره های الكتریكی ، المانهای تصفیه آب ، پوسته موتور ، گرافیت ، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفینه های فضایی ، انواع سیمانها ، محصولات شیشه ای و هزاران كاربرد دیگر كه روز به روز بر اهمیت سرامیك می .افزاید

تولید صنعتی سرامیک
اطلاعات اولیه
از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.
آماده کردن مخلوط
مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا
برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

1. قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
2. قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
3. قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند.
خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده
سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.
روش خشک کردن با تکنولوژی جدید
امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.
پخت اشیا سرامیکی
پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

1. بار کردن اشیا به محفظه پخت
2. پیش گرمایی
3. افزایش دما تا حد پخت
4. سرد کردن
5. تخلیه
تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.
انواع کوره‌های پخت سرامیک
کوره‌های پخت از بالا به پایین
این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.
کوره‌های هافمن
در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH4) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe2O3 باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.

محصولات سرامیکی
سرامیکهای سنتی
• متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
• متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی
سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید
• سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
• سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
• سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی
کاربرد
امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه كاشی و سرامیك
سفالگری از جمله باستانی ترین هنرهای بشری و در واقع سرمنشاء هنر تولید كاشی و سرامیك كه نخستین آثار این هنر در ایران به حدود 10000 سال قبل از میلاد می رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولین كوره های پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از میلاد بر می گردد . ادامه پیشرفت در صنعت سفالگری منجر به تغییراتی در روش تولید كه شامل تغییر كوره ها ، اختراع چرخ كوزه گری و هم در كیفیت مواد سفالگری نظیر رنگ آمیزی و لعاب كاری بوده است . زمان آغاز لعابكاری كه امكان ضد آب كردن و همچنین نقاشی كردن و زیبا سازی ظروف و سفال ها و تهیه كاشی را مقدور می كرد به حدود 5000 سال پیش می رسد . كاستیها روش و دانش لعاب كاری را از بابل به نقاط دیگر ایران رواج دادند . بعد از اسلام با تشویق استفاده از ظروف سفالی و سرامیكی به جای ظروف فلزی ، طلا و نقره صنعت سفالگری رشد تازه ای یافت و از صنعت سفال سازی و كاشی سازی برای آرایش محراب مسجد ، ضد آب كردن دیوار حمام ها ، ایجاد حوض و آب نما و انتقال ظروف و .خمره و لوازم و كوزه ها همچنین ، شیب بندی بام ها استفاده شده است

ساختار سرامیك
لغت سرامیك از كلمه یونانی « كراموس » به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیك باید گفت كه عبارتست از هنر و علم ساختن و كاربرد اشیای جامد و شكننده ای كه ماده اصلی و عمده آن خاكها می باشند ( این خاكها شامل : كائولن و خاك سفال است ) . صنعت سرامیك در واقع محدود به ساخت ظروف و وسایل و قطعات سفالی ساده گذشته نیست و كاربردی شگرف در همه ابعاد تمدن و تكنولوژی نوین بشر امروز دارد .

 روش ساخت و تهیه .
كلیه وسایل سرامیكی تقریبا یكی است و بسته به كاربرد ، تفاوتهای جزئی در روش تولید دارد

لعاب دادن كاشی و سرامیك
برای آنكه سطح جسم درخشنده ، صاف و زیبا ، ضد آب ، ضد شیمیایی و در صورت نیاز آراسته شود روی آن را پس از خنك كردن با یك لایه نازك لعاب می پزند . لعاب ( رنگ معدنی ) به حالت مایع روی جسم خشك شده اندود می شود . لعابها اصولا مواد معدنی و سیلیسی هستند كه یك لایه شیشه ای مانند در سطح خارجی سرامیك .تشكیل می دهند

كاربرد سرامیك ها
،استفاده از سرامیك در كف سازی و نماسازی یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال های تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال های بام ساختمان ، كانالهای فاضلابی ، سفالهای ضد اسیدی همه از سرامیكهایی است كه از دیرباز تهیه و مصرف می شده همچنین كاربرد سرامیك در صنایع مختلف نظیر تهیه وسایل مقاوم در برابر حرارت و الكتریسیته ، فیوزهای الكتریكی ، شمع اتومبیل ، ریخته گری ، تهیه المانهای حرارتی بسیار دقیق ، وسایل فضایی ، سمباده ، براده برداری ، تراشكاری ها ریخته گری فوق دقیق ، آجرهای نسوز ، مقره های الكتریكی ، المانهای تصفیه آب ، پوسته موتور ، گرافیت ، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفینه های فضایی ، انواع سیمانها ، محصولات شیشه ای و هزاران كاربرد دیگر كه روز به روز بر اهمیت سرامیك می .افزاید

تولید صنعتی سرامیک
اطلاعات اولیه
از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.
آماده کردن مخلوط
مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا
برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

1. قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
2. قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
3. قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند.
خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده
سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.
روش خشک کردن با تکنولوژی جدید
امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.
پخت اشیا سرامیکی
پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

1. بار کردن اشیا به محفظه پخت
2. پیش گرمایی
3. افزایش دما تا حد پخت
4. سرد کردن
5. تخلیه
تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.
انواع کوره‌های پخت سرامیک
کوره‌های پخت از بالا به پایین
این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.
کوره‌های هافمن
در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH4) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe2O3 باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.

محصولات سرامیکی
سرامیکهای سنتی
• متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
• متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی
سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید
• سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
• سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
• سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی
کاربرد
امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقره

مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.

مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود.

در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:

• وظیفه اصلی مقره‌ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.
• مقره‌ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.

جنس مقره‌ها و طراحی شکل آنها

متداول‌ترین جنس مقره‌های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از

مقره‌های چینی

این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند.مهندس ایمان زومکان

مقره‌های شیشه‌ای

از شیشه نیز در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود.

مقره‌های پلاستیکی

این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود.

طراحی شکل مقره‌ها

ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد.

• در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود.
• تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند.

مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است:

• سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.
• سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.
• جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد.

طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد.

• چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.
• نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

انواع مختلف مقره‌ها

مقره‌ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند.

مقره چرخی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره‌ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می‌باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع(منظورولتاژهای فشار ضعیف 220تا400ولتمی باشد) کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد.

مقره سوزنی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج‌های میانی و تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت استفاده می‌شود. جهت ارتباط این نوع مقره‌ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می‌شود تا حرکات و تنش‌های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می‌توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود.

مقره بشقابی

این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج‌ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می‌باشد. این مقره‌ها به صورت زنجیره مقره استفاده می‌شوند که تعداد دیسک‌ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک‌ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می‌شود، صورت می‌گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد.

مقره بشقابی استانداد

این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره‌های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره‌های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator).

مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator)

این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره‌های معمولی می‌باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می‌شود.

مقره‌های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator)

این مقره‌ها در مناطق بادگیر استفاده می‌شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره‌ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می‌شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می‌شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود.

مقره زنگوله‌ای شکل (Bell Type Insulator)

این مقره به شکلی ساخته می‌شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می‌شود که آلودگی زیاد است و باران کم می‌بارد.

مقره‌های یکپارچه (Long rod Insulator)

این مقره‌ها به شکل استوانه‌ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی‌هایی است. جنس این مقره‌ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می‌شود. این مقره‌ها می‌توانند به صورت‌های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل)

مقره‌های بوشینگ (Bushing Insulator)

این نوع مقره‌ها مانند مقره‌های یکپارچه می‌باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس‌ها استفاده می‌شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است.

آرایش مقره‌ها در زنجیره

مقره‌های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می‌شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره‌ها متفاوت و به شرح زیر است.

زنجیره مقره‌های آویزی (Suspension String)

این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی (I - String)

این زنجیره در مواردی استفاده می‌شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی‌های تک سیمه از آن استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String)

در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً در هادی‌های باندل از این تیپ استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String)

در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می‌تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می‌شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می‌باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می‌توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین ۹۰ تا ۱۰۰ درجه می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String)

برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می‌تواند به صورت دوبل نصب شود.

زنجیره مقره کششی (Tension String)

مقره‌ای کششی، که برای خط 63 کیلوولت استفاده شده است.

در برج‌های کششی، مقره‌ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره‌ها می‌توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی‌های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد.

زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String)

این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می‌کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست.

جستارهای وابسته

• انتقال انرژی الکتریکی
• خطوط انتقال هوایی

منابع

مقره

مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.

مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود.

در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:

• وظیفه اصلی مقره‌ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.
• مقره‌ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.

جنس مقره‌ها و طراحی شکل آنها

متداول‌ترین جنس مقره‌های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از

مقره‌های چینی

این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند.مهندس ایمان زومکان

مقره‌های شیشه‌ای

از شیشه نیز در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود.

مقره‌های پلاستیکی

این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود.

طراحی شکل مقره‌ها

ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد.

• در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود.
• تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند.

مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است:

• سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.
• سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.
• جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد.

طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد.

• چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.
• نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

انواع مختلف مقره‌ها

مقره‌ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند.

مقره چرخی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره‌ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می‌باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع(منظورولتاژهای فشار ضعیف 220تا400ولتمی باشد) کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد.

مقره سوزنی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج‌های میانی و تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت استفاده می‌شود. جهت ارتباط این نوع مقره‌ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می‌شود تا حرکات و تنش‌های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می‌توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود.

مقره بشقابی

این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج‌ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می‌باشد. این مقره‌ها به صورت زنجیره مقره استفاده می‌شوند که تعداد دیسک‌ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک‌ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می‌شود، صورت می‌گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد.

مقره بشقابی استانداد

این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره‌های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره‌های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator).

مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator)

این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره‌های معمولی می‌باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می‌شود.

مقره‌های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator)

این مقره‌ها در مناطق بادگیر استفاده می‌شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره‌ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می‌شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می‌شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود.

مقره زنگوله‌ای شکل (Bell Type Insulator)

این مقره به شکلی ساخته می‌شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می‌شود که آلودگی زیاد است و باران کم می‌بارد.

مقره‌های یکپارچه (Long rod Insulator)

این مقره‌ها به شکل استوانه‌ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی‌هایی است. جنس این مقره‌ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می‌شود. این مقره‌ها می‌توانند به صورت‌های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل)

مقره‌های بوشینگ (Bushing Insulator)

این نوع مقره‌ها مانند مقره‌های یکپارچه می‌باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس‌ها استفاده می‌شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است.

آرایش مقره‌ها در زنجیره

مقره‌های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می‌شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره‌ها متفاوت و به شرح زیر است.

زنجیره مقره‌های آویزی (Suspension String)

این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی (I - String)

این زنجیره در مواردی استفاده می‌شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی‌های تک سیمه از آن استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String)

در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً در هادی‌های باندل از این تیپ استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String)

در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می‌تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می‌شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می‌باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می‌توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین ۹۰ تا ۱۰۰ درجه می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String)

برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می‌تواند به صورت دوبل نصب شود.

زنجیره مقره کششی (Tension String)

مقره‌ای کششی، که برای خط 63 کیلوولت استفاده شده است.

در برج‌های کششی، مقره‌ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره‌ها می‌توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی‌های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد.

زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String)

این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می‌کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست.

جستارهای وابسته

• انتقال انرژی الکتریکی
• خطوط انتقال هوایی

منابع

مقره

مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.

مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود.

در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:

• وظیفه اصلی مقره‌ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.
• مقره‌ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.

جنس مقره‌ها و طراحی شکل آنها

متداول‌ترین جنس مقره‌های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از

مقره‌های چینی

این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند.مهندس ایمان زومکان

مقره‌های شیشه‌ای

از شیشه نیز در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود.

مقره‌های پلاستیکی

این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود.

طراحی شکل مقره‌ها

ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد.

• در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود.
• تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند.

مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است:

• سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.
• سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.
• جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد.

طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد.

• چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.
• نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

انواع مختلف مقره‌ها

مقره‌ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند.

مقره چرخی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره‌ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می‌باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع(منظورولتاژهای فشار ضعیف 220تا400ولتمی باشد) کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد.

مقره سوزنی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج‌های میانی و تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت استفاده می‌شود. جهت ارتباط این نوع مقره‌ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می‌شود تا حرکات و تنش‌های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می‌توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود.

مقره بشقابی

این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج‌ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می‌باشد. این مقره‌ها به صورت زنجیره مقره استفاده می‌شوند که تعداد دیسک‌ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک‌ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می‌شود، صورت می‌گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد.

مقره بشقابی استانداد

این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره‌های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره‌های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator).

مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator)

این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره‌های معمولی می‌باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می‌شود.

مقره‌های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator)

این مقره‌ها در مناطق بادگیر استفاده می‌شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره‌ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می‌شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می‌شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود.

مقره زنگوله‌ای شکل (Bell Type Insulator)

این مقره به شکلی ساخته می‌شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می‌شود که آلودگی زیاد است و باران کم می‌بارد.

مقره‌های یکپارچه (Long rod Insulator)

این مقره‌ها به شکل استوانه‌ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی‌هایی است. جنس این مقره‌ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می‌شود. این مقره‌ها می‌توانند به صورت‌های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل)

مقره‌های بوشینگ (Bushing Insulator)

این نوع مقره‌ها مانند مقره‌های یکپارچه می‌باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس‌ها استفاده می‌شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است.

آرایش مقره‌ها در زنجیره

مقره‌های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می‌شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره‌ها متفاوت و به شرح زیر است.

زنجیره مقره‌های آویزی (Suspension String)

این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی (I - String)

این زنجیره در مواردی استفاده می‌شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی‌های تک سیمه از آن استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String)

در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً در هادی‌های باندل از این تیپ استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String)

در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می‌تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می‌شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می‌باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می‌توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین ۹۰ تا ۱۰۰ درجه می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String)

برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می‌تواند به صورت دوبل نصب شود.

زنجیره مقره کششی (Tension String)

مقره‌ای کششی، که برای خط 63 کیلوولت استفاده شده است.

در برج‌های کششی، مقره‌ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره‌ها می‌توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی‌های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد.

زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String)

این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می‌کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست.

جستارهای وابسته

• انتقال انرژی الکتریکی
• خطوط انتقال هوایی

منابع

مقره

مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.

مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود.

در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:

• وظیفه اصلی مقره‌ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.
• مقره‌ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.

جنس مقره‌ها و طراحی شکل آنها

متداول‌ترین جنس مقره‌های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از

مقره‌های چینی

این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند.مهندس ایمان زومکان

مقره‌های شیشه‌ای

از شیشه نیز در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود.

مقره‌های پلاستیکی

این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود.

طراحی شکل مقره‌ها

ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد.

• در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود.
• تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند.

مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است:

• سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.
• سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.
• جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد.

طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد.

• چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.
• نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

انواع مختلف مقره‌ها

مقره‌ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند.

مقره چرخی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره‌ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می‌باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع(منظورولتاژهای فشار ضعیف 220تا400ولتمی باشد) کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد.

مقره سوزنی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج‌های میانی و تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت استفاده می‌شود. جهت ارتباط این نوع مقره‌ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می‌شود تا حرکات و تنش‌های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می‌توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود.

مقره بشقابی

این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج‌ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می‌باشد. این مقره‌ها به صورت زنجیره مقره استفاده می‌شوند که تعداد دیسک‌ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک‌ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می‌شود، صورت می‌گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد.

مقره بشقابی استانداد

این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره‌های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره‌های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator).

مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator)

این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره‌های معمولی می‌باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می‌شود.

مقره‌های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator)

این مقره‌ها در مناطق بادگیر استفاده می‌شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره‌ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می‌شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می‌شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود.

مقره زنگوله‌ای شکل (Bell Type Insulator)

این مقره به شکلی ساخته می‌شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می‌شود که آلودگی زیاد است و باران کم می‌بارد.

مقره‌های یکپارچه (Long rod Insulator)

این مقره‌ها به شکل استوانه‌ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی‌هایی است. جنس این مقره‌ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می‌شود. این مقره‌ها می‌توانند به صورت‌های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل)

مقره‌های بوشینگ (Bushing Insulator)

این نوع مقره‌ها مانند مقره‌های یکپارچه می‌باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس‌ها استفاده می‌شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است.

آرایش مقره‌ها در زنجیره

مقره‌های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می‌شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره‌ها متفاوت و به شرح زیر است.

زنجیره مقره‌های آویزی (Suspension String)

این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی (I - String)

این زنجیره در مواردی استفاده می‌شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی‌های تک سیمه از آن استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String)

در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً در هادی‌های باندل از این تیپ استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String)

در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می‌تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می‌شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می‌باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می‌توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین ۹۰ تا ۱۰۰ درجه می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String)

برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می‌تواند به صورت دوبل نصب شود.

زنجیره مقره کششی (Tension String)

مقره‌ای کششی، که برای خط 63 کیلوولت استفاده شده است.

در برج‌های کششی، مقره‌ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره‌ها می‌توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی‌های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد.

زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String)

این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می‌کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست.

جستارهای وابسته

• انتقال انرژی الکتریکی
• خطوط انتقال هوایی

منابع

مقره

مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.

مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود.

در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:

• وظیفه اصلی مقره‌ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.
• مقره‌ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.

جنس مقره‌ها و طراحی شکل آنها

متداول‌ترین جنس مقره‌های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از

مقره‌های چینی

این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند.مهندس ایمان زومکان

مقره‌های شیشه‌ای

از شیشه نیز در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود.

مقره‌های پلاستیکی

این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود.

طراحی شکل مقره‌ها

ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد.

• در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود.
• تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند.

مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است:

• سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.
• سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.
• جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد.

طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد.

• چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.
• نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

انواع مختلف مقره‌ها

مقره‌ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند.

مقره چرخی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره‌ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می‌باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع(منظورولتاژهای فشار ضعیف 220تا400ولتمی باشد) کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد.

مقره سوزنی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج‌های میانی و تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت استفاده می‌شود. جهت ارتباط این نوع مقره‌ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می‌شود تا حرکات و تنش‌های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می‌توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود.

مقره بشقابی

این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج‌ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می‌باشد. این مقره‌ها به صورت زنجیره مقره استفاده می‌شوند که تعداد دیسک‌ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک‌ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می‌شود، صورت می‌گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد.

مقره بشقابی استانداد

این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره‌های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره‌های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator).

مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator)

این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره‌های معمولی می‌باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می‌شود.

مقره‌های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator)

این مقره‌ها در مناطق بادگیر استفاده می‌شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره‌ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می‌شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می‌شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود.

مقره زنگوله‌ای شکل (Bell Type Insulator)

این مقره به شکلی ساخته می‌شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می‌شود که آلودگی زیاد است و باران کم می‌بارد.

مقره‌های یکپارچه (Long rod Insulator)

این مقره‌ها به شکل استوانه‌ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی‌هایی است. جنس این مقره‌ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می‌شود. این مقره‌ها می‌توانند به صورت‌های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل)

مقره‌های بوشینگ (Bushing Insulator)

این نوع مقره‌ها مانند مقره‌های یکپارچه می‌باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس‌ها استفاده می‌شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است.

آرایش مقره‌ها در زنجیره

مقره‌های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می‌شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره‌ها متفاوت و به شرح زیر است.

زنجیره مقره‌های آویزی (Suspension String)

این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی (I - String)

این زنجیره در مواردی استفاده می‌شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی‌های تک سیمه از آن استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String)

در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً در هادی‌های باندل از این تیپ استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String)

در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می‌تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می‌شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می‌باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می‌توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین ۹۰ تا ۱۰۰ درجه می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String)

برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می‌تواند به صورت دوبل نصب شود.

زنجیره مقره کششی (Tension String)

مقره‌ای کششی، که برای خط 63 کیلوولت استفاده شده است.

در برج‌های کششی، مقره‌ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره‌ها می‌توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی‌های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد.

زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String)

این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می‌کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست.

جستارهای وابسته

• انتقال انرژی الکتریکی
• خطوط انتقال هوایی

منابع

مقره

مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.

مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود.

در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:

• وظیفه اصلی مقره‌ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.
• مقره‌ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.

جنس مقره‌ها و طراحی شکل آنها

متداول‌ترین جنس مقره‌های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از

مقره‌های چینی

این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند.مهندس ایمان زومکان

مقره‌های شیشه‌ای

از شیشه نیز در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود.

مقره‌های پلاستیکی

این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود.

طراحی شکل مقره‌ها

ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد.

• در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود.
• تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند.

مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است:

• سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.
• سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.
• جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد.

طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد.

• چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.
• نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

انواع مختلف مقره‌ها

مقره‌ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند.

مقره چرخی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره‌ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می‌باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع(منظورولتاژهای فشار ضعیف 220تا400ولتمی باشد) کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد.

مقره سوزنی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج‌های میانی و تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت استفاده می‌شود. جهت ارتباط این نوع مقره‌ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می‌شود تا حرکات و تنش‌های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می‌توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود.

مقره بشقابی

این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج‌ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می‌باشد. این مقره‌ها به صورت زنجیره مقره استفاده می‌شوند که تعداد دیسک‌ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک‌ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می‌شود، صورت می‌گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد.

مقره بشقابی استانداد

این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره‌های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره‌های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator).

مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator)

این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره‌های معمولی می‌باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می‌شود.

مقره‌های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator)

این مقره‌ها در مناطق بادگیر استفاده می‌شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره‌ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می‌شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می‌شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود.

مقره زنگوله‌ای شکل (Bell Type Insulator)

این مقره به شکلی ساخته می‌شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می‌شود که آلودگی زیاد است و باران کم می‌بارد.

مقره‌های یکپارچه (Long rod Insulator)

این مقره‌ها به شکل استوانه‌ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی‌هایی است. جنس این مقره‌ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می‌شود. این مقره‌ها می‌توانند به صورت‌های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل)

مقره‌های بوشینگ (Bushing Insulator)

این نوع مقره‌ها مانند مقره‌های یکپارچه می‌باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس‌ها استفاده می‌شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است.

آرایش مقره‌ها در زنجیره

مقره‌های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می‌شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره‌ها متفاوت و به شرح زیر است.

زنجیره مقره‌های آویزی (Suspension String)

این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی (I - String)

این زنجیره در مواردی استفاده می‌شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی‌های تک سیمه از آن استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String)

در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً در هادی‌های باندل از این تیپ استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String)

در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می‌تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می‌شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می‌باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می‌توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین ۹۰ تا ۱۰۰ درجه می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String)

برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می‌تواند به صورت دوبل نصب شود.

زنجیره مقره کششی (Tension String)

مقره‌ای کششی، که برای خط 63 کیلوولت استفاده شده است.

در برج‌های کششی، مقره‌ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره‌ها می‌توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی‌های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد.

زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String)

این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می‌کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست.

جستارهای وابسته

• انتقال انرژی الکتریکی
• خطوط انتقال هوایی

منابع

مقره

مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.

مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود.

در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:

• وظیفه اصلی مقره‌ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.
• مقره‌ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.

جنس مقره‌ها و طراحی شکل آنها

متداول‌ترین جنس مقره‌های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از

مقره‌های چینی

این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند.مهندس ایمان زومکان

مقره‌های شیشه‌ای

از شیشه نیز در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود.

مقره‌های پلاستیکی

این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود.

طراحی شکل مقره‌ها

ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد.

• در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود.
• تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند.

مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است:

• سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.
• سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.
• جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد.

طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد.

• چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.
• نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

انواع مختلف مقره‌ها

مقره‌ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند.

مقره چرخی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره‌ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می‌باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع(منظورولتاژهای فشار ضعیف 220تا400ولتمی باشد) کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد.

مقره سوزنی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج‌های میانی و تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت استفاده می‌شود. جهت ارتباط این نوع مقره‌ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می‌شود تا حرکات و تنش‌های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می‌توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود.

مقره بشقابی

این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج‌ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می‌باشد. این مقره‌ها به صورت زنجیره مقره استفاده می‌شوند که تعداد دیسک‌ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک‌ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می‌شود، صورت می‌گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد.

مقره بشقابی استانداد

این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره‌های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره‌های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator).

مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator)

این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره‌های معمولی می‌باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می‌شود.

مقره‌های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator)

این مقره‌ها در مناطق بادگیر استفاده می‌شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره‌ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می‌شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می‌شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود.

مقره زنگوله‌ای شکل (Bell Type Insulator)

این مقره به شکلی ساخته می‌شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می‌شود که آلودگی زیاد است و باران کم می‌بارد.

مقره‌های یکپارچه (Long rod Insulator)

این مقره‌ها به شکل استوانه‌ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی‌هایی است. جنس این مقره‌ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می‌شود. این مقره‌ها می‌توانند به صورت‌های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل)

مقره‌های بوشینگ (Bushing Insulator)

این نوع مقره‌ها مانند مقره‌های یکپارچه می‌باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس‌ها استفاده می‌شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است.

آرایش مقره‌ها در زنجیره

مقره‌های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می‌شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره‌ها متفاوت و به شرح زیر است.

زنجیره مقره‌های آویزی (Suspension String)

این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی (I - String)

این زنجیره در مواردی استفاده می‌شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی‌های تک سیمه از آن استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String)

در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً در هادی‌های باندل از این تیپ استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String)

در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می‌تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می‌شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می‌باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می‌توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین ۹۰ تا ۱۰۰ درجه می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String)

برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می‌تواند به صورت دوبل نصب شود.

زنجیره مقره کششی (Tension String)

مقره‌ای کششی، که برای خط 63 کیلوولت استفاده شده است.

در برج‌های کششی، مقره‌ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره‌ها می‌توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی‌های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد.

زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String)

این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می‌کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست.

جستارهای وابسته

• انتقال انرژی الکتریکی
• خطوط انتقال هوایی

منابع

مقره

مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.

مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود.

در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:

• وظیفه اصلی مقره‌ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.
• مقره‌ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.

جنس مقره‌ها و طراحی شکل آنها

متداول‌ترین جنس مقره‌های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از

مقره‌های چینی

این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند.مهندس ایمان زومکان

مقره‌های شیشه‌ای

از شیشه نیز در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود.

مقره‌های پلاستیکی

این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود.

طراحی شکل مقره‌ها

ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد.

• در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود.
• تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند.

مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است:

• سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.
• سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.
• جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد.

طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد.

• چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.
• نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

انواع مختلف مقره‌ها

مقره‌ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند.

مقره چرخی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره‌ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می‌باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع(منظورولتاژهای فشار ضعیف 220تا400ولتمی باشد) کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد.

مقره سوزنی

جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج‌های میانی و تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت استفاده می‌شود. جهت ارتباط این نوع مقره‌ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می‌شود تا حرکات و تنش‌های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می‌توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود.

مقره بشقابی

این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج‌ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می‌باشد. این مقره‌ها به صورت زنجیره مقره استفاده می‌شوند که تعداد دیسک‌ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک‌ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می‌شود، صورت می‌گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد.

مقره بشقابی استانداد

این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره‌های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره‌های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator).

مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator)

این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره‌های معمولی می‌باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می‌شود.

مقره‌های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator)

این مقره‌ها در مناطق بادگیر استفاده می‌شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره‌ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می‌شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می‌شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود.

مقره زنگوله‌ای شکل (Bell Type Insulator)

این مقره به شکلی ساخته می‌شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می‌شود که آلودگی زیاد است و باران کم می‌بارد.

مقره‌های یکپارچه (Long rod Insulator)

این مقره‌ها به شکل استوانه‌ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی‌هایی است. جنس این مقره‌ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می‌شود. این مقره‌ها می‌توانند به صورت‌های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل)

مقره‌های بوشینگ (Bushing Insulator)

این نوع مقره‌ها مانند مقره‌های یکپارچه می‌باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس‌ها استفاده می‌شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است.

آرایش مقره‌ها در زنجیره

مقره‌های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می‌شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره‌ها متفاوت و به شرح زیر است.

زنجیره مقره‌های آویزی (Suspension String)

این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی (I - String)

این زنجیره در مواردی استفاده می‌شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی‌های تک سیمه از آن استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String)

در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً در هادی‌های باندل از این تیپ استفاده می‌شود.

زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String)

در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می‌تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می‌شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می‌باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می‌توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین ۹۰ تا ۱۰۰ درجه می‌باشد.

زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String)

برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می‌تواند به صورت دوبل نصب شود.

زنجیره مقره کششی (Tension String)

مقره‌ای کششی، که برای خط 63 کیلوولت استفاده شده است.

در برج‌های کششی، مقره‌ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره‌ها می‌توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی‌های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد.

زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String)

این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می‌کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست.

جستارهای وابسته

• انتقال انرژی الکتریکی
• خطوط انتقال هوایی

منابع