مقره (ایزولاتور)

[حسین شفائی نژاد]

مقره (ایزولاتور)
مقره ها نگهدارنده قسمتهایی از تأسیسات الکتریکی هستند که نسبت به زمین دارای اختلاف سطح الکتریکی می باشند. لذا مقره ها باید از یک استقامت مکانیکی و الکتریکی خاصی برخوردار باشند تا بتوانند علاوه بر نیروهای مختلف مکانیکی(فشار، کشش،خمش) و الکترودینامیکی که به آنها وارد می شود. در نامناسب ترین شرایط فشار الکتریکی وارده را نیز تحمل کنند. بدین جهت پایداری و انتقال بدون وقفه انرژی الکتریکی تا حدودی بستگی به انتخاب و مراقبت صحیح ایزولاتور دارد. استقامت مکانیکی ایزولاتورها بستگی به جنس و ضخامت عایق و استقامت الکتریکی آن بستگی به جنس و طول  و شکل مقره دارد. مقره ها و پایه های عایقی اکثراً از چینی و نوعی از مقره ها از شیشه ساخته می شوند. حتی در این دهۀ آخر از مواد مصنوعی نیز در شرایط خاصی استفاده شده است. مواد اولیۀ چینی که در ایزولاتور از آن استفاده می شود عبارت است از 33 تا 18 درصد فلدسپات 46 تا 43 درصد کائولین و 30 تا 10 درصد کوارتز .

انواع مقره ها از دید کلی
1)      مقره های داخلی( مقره هایی که در شبکه و تأسیسات سر پوشیده به کار می روند)
2)    مقره های خارجی (مقره های مخصوص شبکه و تأسیسات در هوای آزاد)
مقره های داخلی : الف- مقره های مقوائی ب- مقره های سرامیکی
الف) مقره های مقوائی: این مقره ها به شکل لوله از کاغذ آغشته به لاک و الکل در زیر فشار و حرارت زیاد پیچیده و ساخته می شود. ضخامت مقوا بستگی به استقامت مکانیکی که در آن انتظار داریم، دارد این پایه ها در ضمن اینکه نسبتاً سبک می باشند به قطعات و طول های مختلف قابل برش هستند و از این جهت است که بیشتر از آن که در اسباب و ادوات فشار قوی مخصوص آزمایشگاهها و لابراتورها استفاده می شود. در ضمن ایزولاتورهای مقوایی نسبت به ایزولاتورهای چینی دارای این مزیت هستند که در اثر جرقه های جنبی نمی شکنند و استقامت مکانیکی خود را از دست نمی دهند، در صورتیکه ایزولاتورهای چینی ممکن است در اثر جرقه ترک بردارند و متلاشی شوند و باعث تماس قطعات زیر فشار با زمین گردند.
ب) مقره های سرامیکی : این گونه مقره ها به دو/2 دسته تقسیم می شوند : 1)مقره توپر 2) مقره توخالی
ایزولاتورهای توپر از نظر الکتریکی غیر قابل شکست هستند به عبارت دیگر ازدیاد ولتاژ همیشه قبل از شکست الکتریکی در داخل ایزولاتور باعث شکست جنبی ایزولاتور می شود، لذا ایزولاتور توپر نمی شکند و مقاوم است . در ایزولاتورهای تو خالی امکان شکست داخلی وجود دارد زیرا در سوراخ داخل ایزولاتور نیز مانند سطح خارجی آن امکان نفوذ رطوبت و کثافت که از عوامل شکست الکتریکی زود رس می باشند موجود است . مقره های تو پر را که غیر قابل شکست الکتریکی هستند می توان فقط تا یک قطر معین و محدودی ساخت که مسلماً نمی تواند جوابگوی نیروی مکانیکی والکترودینامیکی در تمام قسمتهای تأسیسات می باشد. بدین جهت در قسمتهایی از تأسیساتکه نیروی مکانیکی بیشتری را باید تحمل کند از مقره های توخالی استفاده می شود و برای بالا بردن اختلاف سطح شکست داخلی آن سوراخ داخل مقر ه را پس از پر کردن با گاز خشک ازت با فشار1/5at تا 2/1 را می پوشانند. سوراخ مقره در انتها باریک شده و به یک سوراخ باریکی منتهی می شود که پس از پر شدن با گاز به وسیلۀ شیشۀ مذاب پوشانده می شود. در ضمن در اطراف سطح خارجی ایزولاتورهای مخصوص شبکه های محصور و سر پوشیده نیز برآمدگی هایی تعبیه می شود ولی به هیچ وجه ایزولاتورها ی داخلی مانند مقره های خارجی چتری نیستند.

مقره های خارجی
مقره های خارجی را می توان به طور کلی به دو/2 دسته تقسیم کرد:
الف) مقره های ثابت که مانند مقره های داخلی در روی زمین قرار می گیرند و یا اینکه با میله پیچ هایی با دکل های چوبی یا فلزی محکم می شوند و برای ولتاژ های تا 33kv ساخته می شوند. این مقره ها به نام مقره های دلتا معروف هستند.
ب)مقره های آویزان که برای ولتاژهای زیاد ساخته می شوند و سه3 دسته هستند الف) بشقابی ب) توپر ج) بلند
برای تمام مقره هایی که در هوای آزاد نصب می شوند، مشکلات زیادی از قبیل باران و اجسام خارجی (آلودگی هوا) به وجود می اید و با توجه به این که تمام این عوامل باعث شکست الکتریکی جنبی زود رس می گردد، ایزولاتورهای خارجی باید از نظر شکل ظاهری با ایزولاتورهای داخلی متفاوت باشند.
 
 
 
مقره دلتا:
مقره دلتا در ابتدا به صورت دوتکه ساخته شد ولی به علت مشکلاتی که چسباندن و اتصال این دو قطعه به وجود می آورد و باید پیشرفت صنعت چینی سازی بعدها به صورت یک تکه نیز ساخته شود به ایزولاتور دلتا مقره دو چتری نیز گفته می شود . در ایزولاتور دلتا بخاطر جلوگیری از پارازیت های مخابراتی که در اثر تخلیۀ ناقص در محل اتصال دو قطعه به وجود می آید بتونه یا مادۀ چسبنده را با موادهای الکتریسیته مثل گرافیگ مخلوط می کند . ایزولاتورهای دلتا برای فشارهای از 10 تا 35kv و حداقل نیروی شکست 1 تا 1/3t ساخته می شود.

الف) ایزولاتور بشقابی:
ایزولاتور بشقابی کلاً از سه 3 قسمت، بشقاب چینی، کلاهک فولادی و میلۀ آویز تشکیل شده است. بشقاب چینی از یک طرف دارای یک برآمدگی تقریباً نیمه کروی است که در داخل کلاهک فلزی قرار می گیرد. ارتباط کلاهک و بشقاب چینی به کمک سیمان یا سرب مذاب انجام می شود روی بشقاب صیقلی لعاب داده شده است و داخل بشقاب علاوه بر سوراخی که برای نصب میلۀ آویز پیش بینی شده دارای شیارهایی برای بالا بردن شکست جنبی ایزولاتور نیز می باشد میلۀ آویز شبیه دستۀ هاون می باشد و از فولاد ساخته شده است و به توسط رینگ فلز ی در داخل سوراخ بشقاب آویزان می شود . در ضمن در مناطق مه آلود و هوای آلوده با رسوبات چسبناک، ایزولاتورهای بشقابی مخصوص مناطق مه آلود ساخته شده است. ایزولاتورهای بشقابی تنها ایزولاتورهای آویزان هستند که از شیشه ساخته می شوند . استقامت مکانیکی ایزولاتورهای شیشه ای در حدود %25 کمتر از استقامت مکانیکی ایزولاتورچینی هم نظیر هستند .

ب) ایزولاتور تو پر:
بزرگترین عیب ایزولاتور بشقابی در مقابل شکست الکتریکی داخلی بودن آن است. تلاش های زیاد برای به وجود آوردن ایزولاتو غیر قابل شکست داخلی منجر به ساختن ایزولاتور توپر گردید که به آن ایزولاتور دو چتری نیز گفته می شود. ایزولاتور توپر فاصلۀ بین کلاهک و میلۀ آویز نسبت به ایزولاتور قبل از اینکه شکست خارجی به وجود آید، شکست الکتریکی داخل محال است .

ج) ایزولاتور بلند:
در فشار قوی همانطور که گفته شد باید چند عدد ایزولاتور بشقابی یا توپر به هم زنجیر شوند. در نتیجه بر حسب ولتاژ شبکه در طول زنجیر ایزولاتور تعدادی قطعات فلزی هادی وجود دارد که علاوه بر اینکه زنجیر را سنگین می کند باعث تخلیۀ الکتریکی و جرقۀ پی در پی نیز می گردد. برای برطرف کردن این عیب از ایزولاتور بلند استفاده می شود. ایزولاتور بلند فاقد قطعات فلزی است و هر کدام به تنهایی شامل چندین چتر می باشند و به خصوص برای حل اختلاف سطح زیاد ساخته می شوند . ایزولاتور بلند از ایزولاتور بشقابی و توپر در فشار مساوی سبک تر است و بدین جهت حمل و نقل و نصب آن آسانتر و ارزان تر است. مثلاً یک ایزولاتور بلند برای 110kv  حدود 25ky وزن دارد.