Зашто би ПФА грејач са жућкастим прозирним омотачем могао имати већу диелектричну чврстоћу од нетакнуте беле?

После година употребе на високим температурама (150–200 степени), плашт ПФА грејача се природно мења из нетакнуте беле/провидне у жуту или жуту. Ова жута боја настаје услед термичке оксидације нечистоћа у траговима на крајевима ланца да би се добиле коњуговане карбонилне групе које апсорбују плаво светло. Парадоксално, пожутели ПФА понекад има већу диелектричну чврстоћу (15–25 кВ/мм) од нетакнутог белог материјала (10–15 кВ/мм). Објашњење је да је жутило повезано са високом кристалином. Термичко жарење повећава кристалност са 45% на 55-60%, а региони високог кристалности имају мање аморфних путева за електрично стабло. Жућкасти површински слој (дебљине 10-50 ум) је организованији и гушћи и делује као диелектрична баријера. Али превише жућења (тамно смеђе или црне) значи погоршање и мању снагу. Добро жарени ПФА није неисправан. Уједначена бледо жута боја је карактеристична за добро жарену ПФА.

Жутило у ПФА: шта то значи
ПФА је природно безбојан. Жутило се дешава кроз два механизма:

Оксидација краја ланца: Крајње групе -ЦФ2Х оксидирају до -ЦОФ (карбонил флуорида) и -ЦООХ (карбоксилне киселине) у присуству кисеоника на 150-200 Ц. Ове групе апсорбују љубичасто/плаво светло (400-450 нм) и изгледају жуто.

Термичко жарење. Полимерни ланци се могу реорганизовати у савршеније кристалите загревањем на 150–200 степени током дужег периода. Гушће су и уређеније, а светлост различито распршују, што доприноси жутој нијанси.

Жутило (светло жуто) у првих 500–1000 сати одговара порасту кристалности са 45% на 55%. Исто повећање кристалности такође побољшава диелектричну чврстоћу, пошто је пробојни напон кристалних региона (≈ 30 кВ/мм) већи од оног у аморфним регионима (≈ 10 кВ/мм). Друга фаза (тамно жута до ћилибарна, 2000–5000 сати) може бити знак смањења молекулске тежине и стварања шупљина које могу смањити диелектричну чврстоћу.

Диелектрична чврстоћа у односу на степен жућења
ПФА стање Изглед кристалност (%) Процена режима квара Диелектрична чврстоћа (кВ/мм)
Ново, као екструдирано Бело/провидно 42-48 12-16 Стабло преко аморфних зона Основна линија
Светло жута (500-1500 х на 180 степени Ц) Бледожута, провидна 52-56 18-24 Одложено стабло, виши праг Најбољи диелектрик
Средње жута (2.000–3.000 х) Дубока жута, мала измаглица 55–60 16–20 Дрвеће дуж граница сферулита Добро мирно
Тамно жута/ћилибар (4.000–6.000 сати) Ћилибар, провидан 58–62 12–16 Празнине или микропукотине Опадајуће
Смеђа/црна (прегрејана) Непровидна браон/црна 40-50 (деградирана) 5-10 Карбонизоване путање Неуспешно
Светложути грејач после 2 године рада на 180 степени има врло вероватно већу диелектричну чврстоћу (18-24 кВ/мм) од свежег грејача (12-16 кВ/мм). Не замењујте само зато што је жута.

Зашто је већа кристалност боља диелектрична чврстоћа
Диелектрични слом у ПФА је последица лавине електрона која путује кроз аморфне регионе (мања густина, слабије везе). Већа густина веза у кристалним ламелама Густо збијени ланци Веће поље потребно за убрзање електрона. Путања распада мора бити око кристалита, повећавајући ефективну дужину пута. Код високо кристалног ПФА (55-60%) средњи слободни пут електрона је краћи и пробојни напон је већи. Релација је В_прекид∝(кристалност)^0,5.

Напон пробоја за плашт ПФА дебљине 2 мм при 45% кристалности је 25-30 кВ (12-15 кВ/мм). При кристалности од 55% расте на 35-45кВ (18-22кВ/мм). Дакле, жутило након 1.000 радних сати је добро за електричну изолацију.

Када жутило није добро
Жута боја је само индикатор упозорења када је праћена:

Површинске пукотине (видљиве при увећању од 10×)

Оток или пликови

Повећана непрозирност (губитак транслуценције)

Крхкост (пукотине у омотачу када се савија)

Црне угљеничне мрље (праћење лука)

Ако је ПФА пожутео, али остаје провидан, гладак и флексибилан, вероватно је побољшан, а не деградиран. За грејаче који раде изнад 220 степени жутило се убрзава и може проузроковати штету за 500 сати.

Пример поља
У једној фабрици полупроводника мењали су све ПФА грејаче сваке 2 године, без обзира на њихово стање. Многи од повучених грејача били су светло жути и у функцији. Њихова диелектрична чврстоћа, према тестовима, била је 22 кВ/мм наспрам 14 кВ/мм за нове грејаче. Фабрика је продужила време замене провидног, ненапуклог грејача на 4 године. Није примећено повећање броја електричних-проблема везаних за грејач. Фабрика је уштедела 10.000 УСД годишње на преко - замене.

Контролна листа
Када погледате пожутели ПФА грејач:

Манија жуте нијансе? Жуљ? Флексибилност? Глума
Бледо/Нема Не Не Редовно (може се савити за 180 степени без пуцања) Наставите са радом
Светло жута Не Не Нормално Наставите сервис (најбољи диелектрик)
Жута средња Не Не Донекле ригидМонитор сваке године
Тамно жута Не Не крут Можда ће бити потребно заменити за 1-2 године
Ћилибар Не Не Крхко (пукотине на кривини од 90 степени) Замените сваких 6 месеци
Било која боја Да Да Н/А Замените одмах
Закључак Светло жути ПФА често има већу диелектричну чврстоћу
Жућкасти провидни омотач у ПФА грејачу након термичког старења често показује већу диелектричну чврстоћу (18–24 кВ/мм) од чисто белог грејача (12–16 кВ/мм). Ово је због повећане кристалности жарењем. Светло жута боја од типичног рада (500-3.000 сати на 150-200 степени) је пожељнија за електричну изолацију. Не одбијајте грејалице само зато што су пожутеле. Потражите пукотине, пликове, крхкост. Жута је у реду ако грејач остане флексибилан и гладак. Само тамне ћилибарне, смеђе или сломљене површине указују на дегенерацију. Не судите по боји, већ по механичком интегритету. Грејач пожутео би могао бити ваш најбољи изолатор. Верујте у то. Задржи га. Тестирајте то. Али само ако се савија, а не ломи.