Paperin toimintaperiaate-Vaippalanka: Öljyn sähkökentän ja lämmönhallintamekanismi-Paperikomposiittieristys

Paperivaippaisen langan toimintaperiaate on suuri-jännitteisten teholaitteiden ja suuritehoisten{1}}moottoreiden tärkein käämitysmateriaali, ja sen toimintaperiaate perustuu metallijohtimen virransiirron synergistiseen mekanismiin ja paperi-öljykomposiittieristysjärjestelmän sähkökentän keskittymisen ja lämmön vanhenemisen viivästymiseen. Käytön aikana paperivaipallinen lanka ei vain kestä suuria virtakuormituksia, vaan sen on myös säilytettävä-pitkäaikainen luotettava sähköeristys ja lämpöstabiilisuus öljyssä-upotetuissa tai suljetuissa ympäristöissä. Sen toimintamekanismi voidaan selittää kahdesta näkökulmasta: johtavuuden siirtämisestä ja eristyssuojauksesta.

Johtavuuden siirtotasolla paperivaipallisen langan-ydin on erittäin johtavasta kuparista tai alumiinista valmistettu johdin. Kun laitteisto on jännitteessä, vaihto- tai tasavirta jakautuu tasaisesti johtimen poikkileikkaus-välille, mikä toteuttaa energian siirtymisen virtalähteen puolelta kuormituspuolelle. Johtimen poikki-pinta-alan ja materiaalin valinta määrää sen nykyisen-kantokyvyn ja Joule-lämmitystason käyttöolosuhteissa, mikä on lämmönhallintamekanismin suunnittelun lähtökohta.

Eristyssuojaustasolla paperivaipallisen langan eristekerros koostuu erikoiskäsitellystä sähköeristyspaperista, joka on kiedottu tiukasti johtimen pinnan ympärille. Eristyspaperi on valmistettu jalostetuista kasvikuiduista ja sillä on erinomainen dielektrinen lujuus ja mekaaninen sitkeys. Yksin käytettynä paperikerros voi estää virtavuodon, mutta se on altis osittaiselle purkautumiselle korkeajänniteolosuhteissa ilmarakojen tai kosteuden vuoksi. Siksi paperikerros on kyllästettävä mineraali- tai synteettisellä eristeöljyllä. Öljy tunkeutuu paperin mikrohuokosten läpi ja poistaa ilmaa muodostaen öljy{6}}paperikomposiittieristysjärjestelmän.

Öljy{0}}paperikomposiittirakenteen toimintaperiaate on kahden väliaineen toisiaan täydentävien ominaisuuksien hyödyntäminen: eristävän öljyn korkea dielektrisyysvakio ja juoksevuus auttavat jakamaan sähkökentän tasaisesti ja poistamaan paikallista lämpöä; eristävä paperi tarjoaa vakaan mekaanisen tuen ja dielektrisen esteen, joka estää öljyn epäpuhtauksien aiheuttamien purkauskanavien muodostumisen. Vaihtovirtakorkealla jännitteellä sähkökenttä jakautuu pääasiassa öljykerrokseen, kun taas paperikerros toimii jännitteenjakajana ja estää pintapurkauksen. Tasavirta- tai pulssikentillä paperin tilavuusvastus voi viivyttää varauksen kertymistä ja vähentää paikallisen kentänvoimakkuuden huippuarvoa.

Lämmönhallinnan kannalta paperieristetyn langan toiminnan aikana syntyvä Joule-lämpö johdetaan paperikerrokseen johtimen kautta ja johdetaan sitten laitteen öljysäiliöön tai jäähdytysjärjestelmään kyllästysöljyn konvektion ja johtumisen kautta. Öljy-paperijärjestelmä säilyttää vakaan suorituskyvyn sopivalla lämpötila-alueella ja estää eristyksen heikkenemisen, joka johtuu paperikerroksen lämpöhajoamisesta tai kyllästysaineen haihtumisesta.

Yleensä paperilla{0}}eristetyn langan toimintaperiaate on johtaa sähköä tehokkaasti metallijohtimen läpi ja saavuttaa sähkökentän homogenointi, lämmön poistuminen ja mekaaninen puskurointi öljy--paperikomposiittieristysjärjestelmän kautta. Tämä mahdollistaa sen pitkäaikaisen-luotettavan eristyksen ja toimintakyvyn korkean-jännitteen, korkean-lämpötilojen ja-öljyn upotetussa ympäristössä, mikä takaa suurien-teho- ja teollisuuslaitteiden turvallisen toiminnan.