up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله کامپوزيت PDF
QR code - کامپوزيت

کامپوزيت

کاربرد کامپوزيت در صنعت برق و الکترونيک

حدود ۲۰ سال است که کامپوزيتهاي پليمري تقويت شده با الياف FRP در کاربردهاي الکتريکي مصرف مي شوند . اين مواد در ساخت قطعات گوناگون صنعت برق به کار مي روند ؛ از جمله لوله هاي عبور کابل ، سيستم هاي حمل کابل در تونل ها و پل ها ، تيرهاي انتقال برق ، بازوهاي عرضي ( کراس آرم ها ) ، مقره ها ، برج هاي ارتباطي و جز آن .
● لوله کامپوزيتي عبور کابل
يکي از موارد کاربرد کامپوزيت در صنعت برق ، ساخت لوله هاي عبور کابل است . لوله هاي پليمري تقويت شده با الياف شيشه GRP را مي توان در ترکيب با اتصالات و متعلقات ويژه اي به کاربرد و آن ها را به شکل يک سيستم عبور کابل چندلايه و چند رديفي شکل داد . اين لوله ها براي کابل هاي شبکه برق شهري و کابل هاي مخابراتي زيرزميني مورد استفاده قرار مي گيرند . علاوه بر اين در موارد زير نيز کاربرد دارند :
۱) براي کابل هايي که از زير ريل جرثقيل هاي سقفي و يا راه هاي اصلي شهري عبور مي کنند .
۲) براي کابل هايي که از روي پل ها و رودخانه ها عبور مي کنند . به ويژه براي کابلهايي که از روي پل عبور مي کنند ، به کارگيري لوله هاي GRP ، بار وارده بر پل را کاهش داده و ساخت و ساز پل را تسهيل خواهد کرد .
● سيستم حمل کابل کامپوزيتي
سيستم هاي حمل کابل کامپوزيتي ، يک محصول سازه اي براي حل بسياري از مشکلات مهندسي و طراحي در شبکه هاي برق رساني و مخابراتي هستند که براي نگهداري کابل هاي گرانبها و اغلب حساس و استراتژيک در دراز مدت قابل اعتمادند . اين سيستم ها ويژگي هاي منحصربه فردي دارند که آن ها را قادر به تحمل بسياري از محيط هاي خورنده مي کند ؛ به ويژه شرايطي که مواد سنتي در آن ها عمر کاري مفيد و اقتصادي ندارند . اين محصولات از رزين هاي گرما سخت تقويت شده با شيشه و به نحوي طراحي و ساخته مي شوند که يکپارچگي سازه اي آنها با انواع فولادي و آلومينيمي رقابت مي کند ؛ با اين تفاوت که مشکلات خوردگي ، سنگيني وزن و هدايت الکتريکي آنها را ندارند .
اين محصولات در برابر اسيدها ، نمک ها ، قلياها و محدوده وسيعي از محيط ها و مواد شيميايي خورنده که بر آلومينيم و فولاد گالوانيزه اثرات شديدي دارند ، مقاومند . حتي محصولات آلومينيمي يا فولادي پوشش داده شده نيز ممکن است به علت خراش هاي کوچک ايجاد شده حين نصب يا پس از آن ، در معرض آسيب باشند .
اين محصولات در مقايسه با فولاد يا آلومينيم ، داراي نسبت استحکام به وزن بسيار بالايي هستند درحالي که يکپارچگي سازه اي مشابهي با آنها دارند .
پروفيل هاي کامپوزيتي پالترود شده که در اين سيستم ها به کارگرفته مي شوند داراي وزن مخصوصي حدود يک چهارم فولاد و يک سوم آلومينيم هستند که اين امر حمل و نقل و برپا کردن آن ها را تسهيل مي کند . برخلاف فولاد زنگ نزن اين قطعات را مي توان در محل و با وسايل دستي بريد و سوراخ کرد . از آنجاييکه سيني و نردبان هاي اين سيستم نارسانا هستند ، از بابت انتقال برق به سيستم حمل کابل از کابل هاي آسيب ديده هيچ نگراني وجود ندارد . علاوه بر آن احتياجي به جلوگيري از خوردگي الکتروليتي در شرايط ويژه نيست . ويژگي هاي نارسانايي و مغناطيسي نبودن به معني سيستم حمل کابل ايمن ترند .
در بزرگترين پروژه مهندسي انجام شده با سرمايه خصوصي – تونلي که بريتانيا را به اروپا متصل مي کند بيش از ۶۳ ۳ هزارتن FRP پالترود شده ، ۱۲۶۰کيلومتر کابل الکتريکي و فيبر نوري را بر روي خود نگه داشته اند . اين کابل ها ، روشنايي ، تهويه و ارتباطات درون تونل را کنترل مي کنند . کابل هاي ۲۵ کيلو ولتي تأمين کننده انرژي قطارها نيز با اين کامپوزيت هاي پالترود شده حمل مي شوند . اين محصولات با شرايط زير سازگارند :
محدوده دمايي ۵ تا ۴۰ درجه سانتي گراد
رطوبت ۱۰۰ درجه
سرعت باد km h ۳۵۹
پاشش مداوم آب نمک و حتي غوطه وري در آن
نصب آسان
حداقل تعميرات
هزينه کلي کمينه
مقاومت در برابر بارگذاري استاتيک کابل ها
● بازوهاي عرضي کامپوزيتي
هر تير انتقال برق فشار متوسط ( ۲۰ و ۳۳ کيلوولت ) از سه قسمت اصلي يعني تير ، بازوهاي عرضي و مقره ها تشکيل شده است . بازو هاي عرضي معمولا ً از جنس فولاد ساخته مي شوند . با اين وجود در بعضي از کشورها نظير آمريکا ، استراليا ، کانادا و بخشهايي از اروپا اين محصولات از مواد کامپوزيتي ساخته مي شوند . به کارگيري بازوهاي عرضي کامپوزيتي به جاي نمونه فلزي داراي برتري هايي است ؛ از جمله :
▪ کاهش وزن : سنگيني وزن بازوهاي عرضي فلزي ( حدود ۲۰ کيلوگرم ) يکي از مشکلات شرکتهاي انتقال و توزيع برق است . در مناطقي که به دلايل گوناگون از جمله ناهمواري سطح زمين ، امکان استفاده از ماشين هاي بالابر در آن ها وجود ندارد ، حمل بازوهاي عرضي فلزي تا بالاي تير بسيار سخت و خطرناک است ؛ درصورتي که کامپوزيت ها وزن نسبتا ً کمي دارند و حمل آنها آسان است .
▪ مقاومت در برابر خوردگي : بازوهاي عرضي فلزي در آب و هواي مرطوب و خورنده ، عمر نسبتا ً کمي دارند . يکي از برتري هاي مواد کامپوزيت ، مقاومت بسيار مناسب آنها در برابر خوردگي است که اين مواد را براي اين مناطق مطلوب مي سازد .
▪ نارسانايي الکتريکي : کامپوزيت ها را مي توان به صورت موادي عايق طراحي کرده و ساخت . اين ويژگي خطر برق گرفتگي و اتصال کوتاه را کاهش مي دهد . شايد بتوان با به کارگيري بازوهاي عرضي کامپوزيتي از کاربرد مقره هاي حامل کابل – که در واقع نقش عايق را بين کابل و پروفيل بازي مي کنند – جلوگيري کرد .
▪ زيبايي : در ساخت بازوهاي عرضي فلزي هميشه محدوديت هايي وجود دارد که طراح را مجبور به استفاده از قطعات استاندارد نبشي مي کند . با به کارگيري کامپوزيت ها مي توان به سراغ طرح هايي رفت که علاوه بر بهينه بودن ، زيبا نيز باشند .
▪ عمر بيشتر : عمر بازو هاي عرضي کامپوزيتي حدود سه برابر طول عمر نمونه فلزي است . به دليل عمر بيشتر و عدم نياز به تعويض و تعمير در کامپوزيت ها ، هزينه هاي تعويض و نگهداري حذف خواهند شد .
▪ کاهش تداخلات امواج راديويي : امواج راديويي بدون هرگونه انحراف و شکست از کامپوزيت ها عبور مي کنند .
▪ کاهش افت توان خط : به کارگيري بازوهاي عرضي کامپوزيتي از نشت جريان الکتريکي از خط به سمت پايه ها تا حدودي جلوگيري مي کند و به اين ترتيب ميزان افت توان خط کاهش خواهد يافت .
علاوه بر موارد فوق با به کارگيري بازوهاي عرضي کامپوزيتي مي توان از طرح هايي استفاده کرد که يکپارچه بوده و نيازي به سوار کردن قطعات برروي هم نباشد .
● تيرهاي کامپوزيتي
به کارگيري تيرهاي کامپوزيت FRP ، موضوع جديدي در خدمات برق رساني نيست ، با اين وجود تيرهاي انتقال برق FRP پالترود شده ۲۱ تا ۲۴ متري داستان ديگري است . تيرهاي FRP با يک سوم وزن تيرهاي چوبي ، نضف وزن تيرهاي فولادي و تنها يک دهم وزن تيرهاي بتني ، انتخاب بسيار جذابي براي اغلب شرکتهاي خدماتي برق رساني هستند .
شرکت آمريکايي بريستول تنسي الکتريک سيستم BTES به تازگي ۱۴۴ تير FRP را در دو خط انتقال نصب کرده است . شرکت استرانگ ول Strongwell Corp واقع در ايالت ويرجينيا اين تيرهاي FRP پالترود شده SE ۲۸ را با بيشترين ظرفيت ممان اينرسي در مقطع پاييني طراحي و براي جايگزيني تيرهاي چوبي ، فولادي و بتني در خطوط انتقال برق توليد کرده است . شرکت هاي خدمات برق رساني در حال کشف برتري هاي تيرهاي SE ۲۸ ، نسبت به تيرهاي ساخته شده از مواد سنتي هستند . تيرهاي SE ۲۸ شرکت استرانگ ول ، سبک ، محکم و داراي ويژگي هاي هدايتي خيلي کمي هستند . اين تيرها همچنين در برابر خوردگي ، پوسيدگي ، پرتوهاي فرابنفش ، نفوذ آب ، حشرات و دارکوب ها مقاومت بسيار بالايي دارند .
به عقيده دکتر مايکل برودر ، مدير عامل شرکت BTES ، تيرهاي کامپوزيتي SE ۲۸ ، در مقايسه با تيرهاي چوبي ، با گذشت زمان استحکامشان را از دست نمي دهند و تقريبا ً به هيچ گونه ترميم و تعميري احتياج ندارند . او هم چنين به ويژگي هاي الکتريکي تيرهاي FRP و تحمل ضربه و بار ناشي از بادهاي شديد توسط آن ها اشاره مي کند .

کامپوزيت (ماده مرکب يا چندسازه) بصورت زير تعريف مي‌شود: •در مهندسي مواد اين اصطلاح معمولاً به موادي گفته مي‌شود که يک فاز زمينه (ماتريکس) و يک تقويت ...

از ديرباز انسان مواد مختلف را با هم ترکيب کرده تا ماده اي جديد با خواص بهتر به دست آورد. بعنوان مثال در زمان فراعنه، کارگران يهودي براي افزايش استحکام ...

مواد نانوکامپوزيتي به آن دسته از موادي اطلاق مي‌شود که فاز تقويت‌کننده آن داراي ابعادي در مقياس يک تا 100 نانومتر باشد که شامل نانوکامپوزيت‌هاي پليمر ...

نوشتار حاضر، گزارش نهايي يک پروژه تحقيقاتي در زمينه بازيافت مواد کامپوزيتي است. هدف کلي اين برنامه پژوهشي ، افزايش کاربرد کامپوزيت هاي پليمري گرما سخت ...

مشکل توليد قطعات با تيراژ کم، هميشه مسئله­اي نگران­کننده براي صنعتگران بوده است. زيرا هزينه گزاف ساخت قالب­هاي فلزي، اين امکان را فراهم نمي­کرد تا قطع ...

صنعت کامپوزيت يکي از صنايع رو به رشد در عرصه مواد مهندسي است. امروزه به خاطر مزايايي که کامپوزيت ها نسبت به فلزات دارند، توسعه زيادي پيدا کرده اند. از ...

روش هاي مختلفي جهت توليد قطعات کامپوزيتي پايه پليمري وجود دارد که به طور کلي به سه دسته تقسيم مي شوند : ۱) روش هاي توليد ساده لايه چيني دستي و پاششي ک ...

از اولين کامپوزيت ها يا همان چندسازه هاي ساخت بشر مي توان به کاه گل اشاره کرد. قايق هايي که سرخ پوست ها با قير و بامبو مي ساختند و تنورهايي که از گل، ...

دانلود نسخه PDF - کامپوزيت