EPOXY-REÇİNE MADDESİNİN YÜKSEK GERİLİM ALTINDA ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERİNDE KULLANIŞI

UDK : 621.315.61 : 621.317.2 : 668.44

[poxy-Reçine (Epoxy-Resin) Maddesinin Yüksek Gerilim Altında Çalışan Ölçü Transformatörlerinde Kullanılışı

Derleyen : Httsehin ARABUL

Elk. Yük. Müh.

ÖZET :

Ölçü transformatörlerinin konstruksıyonlan nazarı dikkate alınarak epoxy reçinenin tarihçesi, mekanikı, elektriki özelliklen, yurdumuzdaki tatbikatı anlatılmıştır. Verilmiş olan örnekler, modern dizayn metodlan ve en son keşiflere göre hazırlanmıştır.

Tarihçesi :

Otuzıki yü önce, sentetik reçineler hakkında ilR çalışmalara Zürlch'de bir firma tarafından bağlanmıştır. Bu ilk çalışmaların amacı imalât hatalarını giderebilecek döküme müsait! bir malzemenin bulunmasıydı. Döküm içerisinde hava kabarcığı meydana gelmemesi için döküm esnasında kimyasal reaksiyon ile herhangi bir gazın çıkmaması gerekiyordu. Daha da önemlisi, dökümde sonradan olması muhtemel çatlamaları önleyecek mekanik ve kimyasal gücün mevcut olması lâzımdı. Bugün çeşitli sahalarda kullanılan epoxy reçinelerin ilk ve sağlam temeli Pierre Castan (1) ve maiyetindeki kimyacılar tarafından atılmıştır.

Diphenylol propan ve epichlorohydrin bileşenlerini fitlik hidrat ile karıştırarak 110°C ve 150°C arasında sertleşen ve sonradan eritilemeyen ilk reçineyi bulmuşlardır. Bu ameliye ancak 1938 yılında, dikkatleri sonradan üzerine «çeken, 21116 nolu îsveç patenti ile az da olsa geliştirilmiştir. Bir kaç yıl sonra, epoxy reçinelerin sıcaklık ayarlamaları üzerindeki çalışmalar Amerika'da Defoe ve Reynolds üe Shell, isviçre'de ise CIBA Basle tarafından yapılmıştır. 1945 yılındaki önemli gelişmelerin patenti CIBA Basle tarafından alınmıştır. (2,3)

1946 yılında Araldit A olarak bilinen Ethoxyline reçine ilk epoxy olarak piyasaya çıkmıştır. Fitahk hidrat, Araldit I'm XV ve 101 tiplerinin 100°C ile 200°C de sertleşen bu sentetik reçinesi, elektrik endüstrisinde büyük bir ilgili toplamıştır. Shell tarafından Anıerikada imâl edilen epoxy'ler Epon ve Epikote reçineleri diye isimlendirilmişlerdir. Fakat bu çalışmalar daha ziyade kaplama verniği imalâtının geliştirilmesine yöneltilmiştir.

Kendilerinden önce çeşitli sentetik reçineler ve plâstik malzemeler olmasına rağmen epoxy reçinenin başarı nedenini incelemek ilgi çekici

Elektrllı Mühendisliği 126

olacaktır. Bu konuda ilk ortaya çıkan Fenol formaldehit veya kâşifi Baekeland'a izafen Bakalit' dir. Elektrik tesisatı malzemeleri ve küçük parçaların imâli için Üre, Melamin reçineleri yaygın vaziyettedir. Yukarıda isimleri verilen malzemeler pratik olarak, erimiyen cins reçineler idi, fakat döküm ameliyesi sonucu hacimde bir azalma vuku bulmaktaydı. Döküm esnasında su ve amonyağın çıkması ile hava kabarcıklarının teşekkül etmemesi için dökümün yüksek basınç altında yapılması gerekiyordu. Bu çeşit dökümü gerçekleştirmek mümkün olduğu için elektrik malzemelerinin çoğunluğu yukarıdaki malzemelerden imâl edilmiştir.

Termoplâstikler sınıfına dahil, polietilen, polivinil klor, poliester ve bunun gibi sentetik malzemeler imâl edilmiştir, fakat bunlar döküm sonucu hacimce % 10 azalmaktadırlar. Dielektıik yönünden olumlu özelliklere sahip olmasına rağmen 100° C veya aşağısında akıcılık kazanıp sonradan tekrar sertleşmesi, yanıcı kabiliyete sahip olması yüzünden kullanışlı değildir. Bu sebeble sıcaklığın, atmosfer sıcaklığndan fazla yükselmediği tel, kablo veya bunlar gibi malzemelerde kullanılır. Saf epoxy reçinenin de termik plâstik malzeme karakteristiklerine sahip olduğu unutulmamalıdır.

1949 yılında Imhof (4,5) kuru tip ölçü trans formatörleri imalâtındaki tatbikatı ile, ve yine Imhof (6) ve Koller (7,8) gerilim, akım trafoları, yıldırım çekicileri, mesnet izolatörleri ve diğer elektrik malzemelerinin imalâtı ile epoxy'lerin gelişmesinde büyük rol oynamışlardır.

1950 yıllarına kadar epoxy reçinenin imalâtı ve işlenmesi hakkında en ilginç yazı Schrade (9) tarafından yazılmıştır. Bir yü sonra Jahn (10) Araldit'lerin yapılan, özellikleri ve tatbikatı hakkında çeşitli yazılar yazmışdır. Ayni yıllar da, epoxyler üzerinde ihtisas sahibi Narrocot (11), Dearborn ve diğerleri (12) ihtiyacı hlssedi-

len yeni sentetik maddeler hakkında öğretici bilgiler vermişlerdir. 1957 yılında da Lee ve Neville (13) tarafından epoxy'ler hakkında ilgi çekici iki kitap yazılmıştır.

Bugün iyice gelmiş olan epoxy reçineler, genellikle yukarıda 'bahsedilen Castan'm patentine uymaktadır. Piyasada mevcut en önemli birkaç epoxy reçinenin katı ve sıvı olarak, viskositesi, epoxy numarası Tablo l ve Tablo 2 de verilmlştlr.

Aşağıda verilmiş olan Tablo: 3'de ise, italik anhidrat ile işleme tabi tutulan bazı önemli epoxy reçinelerin (Araldlt) özellikleri çegitli yayınlardan faydalanarak hazırlanmıştır.

Epoxy reçinenin en önemli Özelliklerinden bir diğeri de çeşitli katkı maddeleri Ue birleşerek, çalı§ma sahası geniş olan bileşikleri meydana getirmesidir. Katkı maddelerini kullanmak ayni zamanda en uygun ekonomik şartlan yaratır. Tablo : 4'de bazı katkı maddeleri özellikleri Ue birlikde verilmiştir.

Recine ismi

Araldit F DER 831 Dobeckot 501 Epikote 828 Epotuf 37/140 ERL 2774 GfT 0164 Grilonite G3

Eposy No :

TABLO: l

Yönlendirilmemiş bazı sıvı reçineler

Viskostte cP (25°Cde)

185-200

186 - 192 ?

190 - 210 185 - 190 182 - 186 182 - 186 185 - 200

9000 - 13000

11000 - 14000 7000 - 8000 10000 - 15000 10000 - 15000 11000 - 14000 13000 - 14000 8000 - 15000

Dow Chem. Co. Dr. Beck Shell Reichhold Union Carbide Ges. für Teerver. Emser Werke

Reçine ismi

DER 661 Dobeckot 501 Epikote 864 Epotuf 37/300 GfT 0180 Grilonite Gl Lekuthermx-30

TABLO: 2 Yönlendirilmemiş bazı katı reçineler

Epoxy No :

370 - 440

475 - 575 360 - 420 300 - 375 390 - 440 380 - 400 370 - 415 340 - 380

Yumuşama noktası °G

50-60

70-80 ?

40-45 52-56 50-53 50-60 45

DowChem. Co. Dr. Beck Shell Reichhold Ges. für. Teerver. Emser Werke Bayer

Karakteristik ismi

TABLO: 3 Çok kullanılan Uç ayrı reçinenin karakteristikleri

Araldit I

Araldit CYT75

Eğilme mukavemeti, kg/mm2

9-12

9-13

3-7

Çarpma mukavemeti kgcm/cm2

13-20

7-13

4-5

Young Modülü. kg/mm2 Gerilme mukavemeti, kg/mm2

300 - 400

400 - 450

5,5 - 8,5

5-8 •

3-4

Marten sıcaklığı. °C

125 - 135

Dielektrik sabitesi.

20°Cde

3,7-3,9

3,5 - 3,55

100°C de

Dielek. kayıp farkt.

20° C de

0,3 - 0,5

100° C de

0,4

150° C de

3,0 - 4,0

200°C de

TABLO: 4 Bazı katkı maddeleri ve karakteristikleri.

Katkı maddeleri

özgül ağırlık. gr/cmj

Haclmsal ağır. gr/100 cm'

Boyut mm

Karışım %

Kuvars tozu

2.65

100 - 110

0,06

100-400

Kuvars taneciği Mika tozu Kaolin

Tebeşir tozu Mermer tozu Talk Porselen tozu

2.65 2,6 - 3,2

2,6

2,7 2,5 2,7 2,4

130 - 160 45-55 25-45

100 - 120 45-70 50-60

0,1-1 0,1 0,1

0,1 0,6 0,5 0,06

300 - 700 25-100 25 - 200

50 - 300 25 - 150 25 - 200 100-400

Genel olarak bir karışımın bileşenleri, ağırlıkları dikkate alınarak aşağıdaki şekilde ayarlanabilir.

100 kısım Dobeckot 504 reçine 70 kısım işlem malzemesi 702 0,5 kısım hızlandırıcı 803 250 kısım dolgu maddesi

Epoxy reçinenin ölçü transformatörlerine uygulanışı :

Yüksek gerilim altında çalışan ölçü transformatörlerinin konstrüksiyonunda en büyük rolü, izolasyon maksadiyle kullanılan çeşitli maddeler oynar. Kullanılacak olan izolasyon maddelerinin gayesi minimum yer işgal ederek, çeşitli kısımlar veya toprak ile bu kısımlar arası mevcut elektrik kuvvetine mukavemet edebilmesidir. Güç transformatörlerinde olduğu gibi ölçü transformatörlerinde de, tatbikatta kolaylık sağlayacak, en uygun bir dizayn meydana getirebilmek için bir takım mekaniki, elektrik! özelliklere ve tedbirlere ihtiyaç hissedilmektedir.

Yukarıda anlatılan özelliklerin etki ve neticeleri dikkate alınarak aşağıda bazı tipik örnekler verilmiştir.

Son yularda, elektrik endüstrisinde gerek izolasyon maddeleri ve gerekse diğer çeşitli elektrik malzemelerinin imali için bir çok epoxy reçineler ve organik maddeler sık sık kullanılmaya başlan • mistir. Bunlar şimdiye kadar ölçü transformatörlerinde kullanılmakda olan porselen dökümlerden farklıdır. Yanma noktasının yüksek olması ve belirli toleranslara sahip olması yüzünden malzemenin imalâtı fabrikasyon haline sokulmuştur.

Epoxy reçine, kalıplama ve döküm için ideal vasıflara sahiptir. Cihazı çevreleyen böyle bir döküm, aktif elemanlar ile diğerleri (toprak) arasında izolasyonu sağladığı gibi elemanları mekanik kuvvetler ile atmosferik etkilere karşı korumaktadır. Epoxy reçine magnetik dalgalar için bir engel olmadığından, hareketli elektrodlan Istenıldiğl şekilde yerleştirme imkânı verir. Katalizör kullanılarak sıvı halden katı hale geçildiği için, test 'gerilimine dayanacak konstrüksiyon kalıbının hazırlanıp dökülmesi ve hattâ dökümün işlenmesi mümkündür.

Sıvı (macun) halindeki reçine, değişik oranlarda çeşitli organik, inorganik maddeler ve mineraller ile karıştırılabilir. Bu karışım genellikle sıvının daha yapışkan olmasını ve teknolojide arzu edilen bir çok mekanik, termik, elektrik özelliklerinin yaratılmasını sağlar. Katkı maddesi ölçü transformatörleri imalâtındaki reçineler ile blrlikde kullanıldığından, bunlar hakkında ilâve bilgiler sırası geldikçe verilecektir.

Macun halindeki reçine ister seyreltilmiş), isterse seyreltilmemiş olsun münferit sargı katları arasına, deliklere, boşluklara ve malzemenin gözeneklerine kolaylıkla girebildiği için mükemmel bir izolasyon dolgusu meydana getirmektedir.

Döküm halindeki epoxy reçinenin mekanik V3 termik karakteristiklerini inceleyecek, katkı maddelerinin saf reçine üzerindeki etkileri kolaylıkla anlaşılacaktır.

Saf epoxy reçine üzerine mineral maddeleri ilâve edilmek suretiyle reçinenin termik iletkenliği saf macununkinden çok daha yüksek olan (6-8) 10-3 W/cm°C değerine yükselir. Bu sebeble ölçü transformatörleri kanstrüksiyonunda kullanılan döküm reçinenin termik iletkenliği diğer organik izolasyon maddelerine nazaran hissedilir derecede büyükdür. Böylece, ısınma tehlikesi olmadan belirli miktar güç istihsal edilebilir.

Döküm reçinenin en önemli özelliklerinden bir.ı yüksek sıcaklıklara dayanımıdır. Dökümden sonraki karakteristikleri sabit kalmak şartıyla 100°C ve üzerindeki değerlerde hiçbir değişikliğe uğramaz. Saf epoxy reçine alev karşısında çıra gibi yanar. Halbuki katkılı bir reçine dökümü devamlı alev karşısında yanmaya başlar fakat alev uzaklaştırıldığı an yanma durur. Başka bir deyimle kendi kendine yanma mevzubahis değildir.

Elektrik

:28

Katkı maddeleri mevcut hacim devamlılığını sağlar, (buradaki anlam büzülmeden meydana gelen hacim değişikliğidir). Saf regine doğrudan doğruya döküldüğünde, sertleşme süresince hacminde bir değişme vuku bulur. Değişim, diğer maddelere nazaran az olmasına rağmen yinede bir miktar büzülme yaratır. Mevzubahis olan büzülme, dahili basıncı doğurduğu gibi iç kısımda belirli bir süre kendini belli etmiyen çatlaklıklar meydana getirir. Bunlara en iyi çare katkı maddesinin ilavesidir. Saf reçine dökümünde büzülme miktarı, katılaşma sırasında % 1.5, tamamen soğuduktan sonra % 3'e kadar yükselmektedir. Halbuki katkılı dökümde bu oran maksimum % 0,6 ya çıkabilir. Ayni şekilde boyca genleşme katsayısı saf reçine için (4-6)10-5/°C olmasına rağmen katkı maddeleri kullanılınca (2-3) 10-5/°C değerine düşerek imalâttaki emniyeti artırmaktadır. Reçine dökümünün katılaşmaya başladığı an ile tamamen sertleşme arasındaki büzülme miktarı iki halde sıcaklık ve bunlar arasındaki zaman ile değişmektedir.

Döküm epoxy reçineleri, mekanik yönlerden incelenecek olursa, gerilme mukavemeti takriben 800 kg/cm^ dir. Böyle bir değerle, küçük

parçalar rahatça yerlerine yerleştirilebilir, bağlantılar tam ve kafi olarak yapılabilir.

Dökülmüş epoxy reçinenin, iç bünyesinin homojen ve izotropik karakteristiğe sahip olması önemlidir, zira ayn ayrı kademelerden meydana gelmediği için, yüksek izolasyon kabiliyeti ortama eşit olarak yayılmıştır.

Brown Boverl ve General Electric gibi teşekküller, yüksek gerilim altında çalışan ölçü transformatörleri için çeşitli şartlan dikkate alarak değişik malzemeler üzerinde tecrübeler yapmışlardır ve aşağıda anlatılacak, istenilene en yakın neticelere ulaşmışlardır.

Değişik karışımlardan meydana gelmiş epoxy reçinelerin izafi dıelektrik sabitelerinin sıcaklık ile değişimleri şekil l'de gösterilmiştir. Test edilmiş serinin ilk (a) kısmı alçak sıcaklıkda katılaşmaya bırakılmış epoxy reçine çeşitleridir, ikinci (b) kısımda ise, işletme yönünden önemli faydalar temin eden hızlandırıcı bileşikler kullanılmıştır. Üçüncü 'karışım (c) ise en mükemmel elektrik karakteristiklerine sahip dökümdür. Bu konuda yapılan çalışmalar, pratlkde en çok kullanılan sıcaklığa göre ayarlanmıştır. Pratikde en çok kullanılan sıcaklık bölgesi şekil l üzerin-

10 20 30 40 .50 60 70 80 90 100 MÖ 120 130 HO °C 160

Şekil : l — Epoxy reçinede feo/i dielektrik sabitesinin sıcakhk ile değişimi.

parçalan ve münferit iletkenleri reçine içerisinde sabitlegtırmek mümkündür. Bu özellikten faydalanarak transformatörlerin dahili bağlantıları kolayca tesbit edilebildiği gibi kısa devrelere karşı koyabilecek direngen kuvvet de artılmış olur.

Şayet döküm iyi ve arzu edilen şartlara uygun olursa, parçalann hassas ve değiştirilebilir şekilde imâl edilmesi mümkündür. Yukarıda anlatıldığı gibi hacimce 'büzülme çok az olduğu için,

de AT ile isimlendirilmiştir. Numuneler üzerinde yapılan testlerden, epoxy reçinenin, diğer izolasyon maddelerinden daha yoğun dielektrik ortamına sahip olduğu anlaşılmıştır.

Yukarıda anlatılmış olan yüksek dielektrik yoğunluğu, gerçek değerinin tam olarak bulunması çok güç olan elektrik kuvvetine karşılıkdır. Atlama gerilimi değerlerinin tesbiti için, epoxy reçine içerisine şekil 2'de gösterildiği gibi küresel elektrodlar yerleştirilmiş ve tablo V deki değerler elde edilmiştir.

Şekil Z — Atlama gerilimi testi için reçine içerisine yerleştirilen elektrot modeli.

dielektrik test neticelerinin oda sıcaklığındaki neticelere çok yakın olması önemli bir özelliktir. Döküm epoxy reçinede boyutların büyümesi veya küçülmesi elektrik dayanım kuvveti ile doğru orantılı değildir. Fakat bu tip ölçü transformatörlerinin dizaynında, magnetik alan kuvvetinin isteğe uygun olması için konstruksiyonu çok küçültmemelidlr.

Hem yağlı tıp nemde reçineli ölçü transformatörleri üzerinde yapılan mukayeseli muayenelerden elde edilen sonuçlara göre, ikinci tip izolasyonun daha yüksek değerlere çıktığı ve şok gerilim testlerinde emniyet sınırının hissedilir derece geniş, olduğu hatta faktörün l'den büyük çıktığı tesbit edilmiştir.

Kullanılacak epoxy'mn kalitesi hakkında en sıhhatli bilgiyi dielektrik kayıp faktörü

Test serileri

TABI.O : 5 Döküm reçine numunesinin 2-3 mm mesafedeki atlama değerleri.

Gerilim değerleri

Şok gerilimi faktörü

50 p/sn kV/mm

1/50 gök kV/mm

20°C 100°C 20°C 100"C

100°C

I

66 — 168 —

n

61 55 121 112

Yukarıda verilen değerler, değişik zamanlarda birbirine bağlı olmayarak yapılan test senleri sonunda çıkmıştır. Değerlerden anlaşıldığı gibi elektrik dayanımı yönünden epoxy reçine mükemmeldir.

Şok gerilimi muayeneleri neticesi de yüksektir, fakat her model için ayrı değerler bulunmuştur. Buna sebeb olarak, modellerin değişik dizaynlara sahip olması gösteıılebılir. 100° C deki

1,8

—

1,41

1,43

g) vermekdedır Şekil 3'ün sol tarafında görüldüğü gibi kayıp faktörü yüksek gerilim, değerlerine kadar sabit kalmaktadır. Böyle bir değişim malzemenin homogenliğinden meydana gelmiştir ve durum yüksek sıcaklıklar içinde aynıdır. Aynı şeklin sağ tarafında, kayıp faktörünün sıcaklıkla değişimi gösterilmiştir, ince çizgiler yayılma sahasını gösteren kayıp açılarının çizgileridir.

100 [kVJ 70 60 50 40 30 20 10 O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 fC] UO

Şekil 3 — Reçine dökümünün dielektrik kayıp faktörü

Dlelektrlk hakkında daha geniş bilgi sahibi olmak için, dielektrik kayıpları ile sıcaklık arasındaki yakın ilgiyi araştırmak gerekir. Şayet kayıplar şekil 4'deki gibi basit logaritmik skalaya çizilecek olursa değişimin doğrusal olduğu görülür. Böylece, kayıplar yaklaşık olarak eksponansiyel fonksiyon ile (tan£t ^ tan $ _ eo.At) gösterilebilir. Buradaki a değeri, kayıp faktörünün eğimine sahip, orijinden geçen doğru ile ff akalasının kesişmesinden çıkan neticedir. Şayet yukarıda bahsedilen doğrusal değişim bir eğri şeklinde tezahür ediyorsa, çalışma; sıcaklığına göre belirli bir değeri vererek teğet veya kirig çizmek mümkündür.

Uk = 2510

Epoocy'nin termik iletkenliği \ = 1.103 •yy/cm "C ve dilektrık sabitesi £ •= 4,2 alınacak olursa, dökümün kritik gerilim değeri aşağıdaki gibi olur.

Kritik gerilimi sıcaklığın fonksiyonu olarak bulmak mümkündür. Şöyleki, tan § ve g değerleri şekil 4'den daha önce anlatıldığı gibi tesbit

0.000

O 10 20 30 40 30 60 70 10 90 100 110 120 130 140 [° C J

4 — Dielektrih Kayıplar P, birim kayıplar q>, veya kayıp faktörü tan § ile sıcaklık değişimlerinden sıcaklık faktörünü hesaplama metodu.

5 (y) nın mutlak değeri, dielektrik kayıplarının sıcaklık ile değişimini gösteren bir ölçüdür. Buradan izolasyon maddesinin kritik gerilim karakteristikleri ortaya çıkar, iki taraflı olarak soğutulmuş bir plâka için termik kritik gerilim aşağıdaki formül ile ifade edilir.

edilir. Bulunan değerler şekil 5'in sol tarafına yerleştirilir ve sağ tarafından da aranılan değişim elde edilir.

Şekil 4 ve 5'de dört ayrı cins reçinenin dielektrik değişimleri örnek olarak gösterilmiştir. Bu örnekler daha öncede şekil l'de gösterildiği gibi

0,0î 0.04 0,03 0.02 0.1

o.oı

0.0050004 0,003 o 10 U 30 W 50 60 70 gO [«cj 100

-------- »• AT

f efciJ . 5 — Sıcaklık artımına karşılık kritik gerilim U nın tesbit edilmesi

sırasıyla, dus.uk sıcaklıkda i§leme tabi tutulan (a), hızlandırıcı katalizör kullanılarak işleme tabi tutulan (b) ve elektrik! karekteristiklerl yönünden en iyisi olan (c) karışımlarıdır. Şekil 4'den elde edilen sıcaklık katsayıları ile, oda sıcaklığından başlayıp AT aralıklarına göre kritik gerilim değişimi çizilmiştir. Elde edilmiş kritik gerilim değerleri, tek taraflı dlelektrik sıcaklığı kaybı ve içeriden dışa mevcut sıcaklık akımına

Dıelektnk kalitesinin tesbıtınde, izolasyon korona testleri de yapılmıştır. Fakat reçinenin dökümü, daha önce bahsedildiği gibi iç bünyesi bakımından yüksek elektrik kuvvetine sahip homojen malzeme olduğu için, kuvvet çizgilerinde ve reçine içerisine yerleştirilmiş elektrodlar arasında korona çok nadir vuku bulur. Reçine transformatörün aktif parçalan ile birleşerek döküm içerisinde homojen olmayan bir ortam meydana

Reçine çeşitleri

TABIX> : 6

Çeşitli epoxy reçinelerin dielektrlk değerleri.

jMelektrik kayıp faktörü tan g %

90°O

lık katsayısı 90° C

Kritik gerilim (kV)

90° C

a

2,8

0,031

b

2,3

6,3

0,014

c

0,35

0,55

0,012

d

0,40

1,10

0,022

rağmen normal servis gerilimlerinden önemsenecek derece fazladır. Dielektrik değerleri pratik olarak yaşlanmaya bağlı değildir. Bahsedilen dört önemli epoxy reçine karışımının özellikleri Tablo Vl'da özetlenmiştir.

getirir. Bu ortam dahi arzu edilenin üzerinde bir elektrik sahasına sahiptir. Bu durum, reçineye doğrudan doğruya etkili olmamasına rağmen, karekterıstikleri genel olarak aşağıda izan edılecekdır.

Homojen olmayan ortam, bir transformatörün yapısında her zaman mevcut olduğu l'çln üzerinde çok çegltll çalıgmalar yapılmıştır. Fakat Brown Boveri'nin bu konuda elde ettiği neticeler çok önemlidir.

Değişik neticeler elde edilmesi esas ve ilk olarak üzerinde çalışan maddelere ve konstrüksiyon şekillerine bağlıdır. Üzerinde hiçbir şekilde arızası bulunmayan basit ve fakat geometrik kalıplar sargı yapışma uygun olarak Şekil 6'da gösterildiği gibi hazırlanmıştır.

rüldüğü gibi elde edilmiştir. Gürültünün bir ifadesi olan ayar darbesi (i), şekilde görüldüğü gibi boşalma darbesini de (e) ihtiva etmekdedir. Elipsin üst ve alt kısımları yaklaşık olarak pozitif ve negatif yarım dalgalara karşılıkdır. Topraklanmış olan elektroda yakın bir hava kabarcığı mevcut ise, boşalma şekil Ta'da gösterildiği gibidir. Şekil Tb'deki durum ise topraklanmamış normal bir elektroda karşılıkdır. Yukarıda simetrik olmayan iki şekilde aykırı olarak, ortasında hava kabarcığı veya boşluk bulu-

Şekil : 6 —. Korona etkilerini tesbit için kullanılan basit test numuneleri a • Tamamen döküm reçine dielektrik ortamına sahip kalıbın hazırlanması b Kanşık dokunu reçine dielektrik ortamına sahip kalıbın hazırlanması, c: Dolgulu kalıbın hazırlanması. d : Tamamen döküm reçine dielektrik ortamına sahip silindir kalıpların hazırlanması, e Dolgulu silindir kalıplarının hazırlanması ! . Sargı kalıbının hazırlanması.

a = Sargı başlangıcı ö = Sanm çıkığı

Transformatörler üzerinde tam ve kat'i netice elde edebilmek için test serileri her defasında daha da tekâmül etmiş numunelere tatbik edilmiştir. Korona izolasyon testleri eirasmda elektrik gürültüsünü tesbit edebilmek için çeşitli devreler kullanıldı ve kullanılmakdadır. Gürültü gerilimi ya geniş bantlı cihaz ile veya bu işe uygun bir cihaz ile l -1,9 Mc/sn olarak elde edilmiştir. Bu şartlar altında sadece bir tek dar frekans- bandı- yükseltilebilip hesaplanmakdadır. Gürültü değerinin tesbiti, genellikle osiloskopa bağlı direkt değeri veren cihaz ile yapılmakdadır. Bahsedilen bu değerler darbelerin boyutlarına, koronanm başladığı değerlere bağlıdır. Osilografik gösteri başladığı an tecrübeli testçi boşalma (deşarj) eğrisinin muhteviyatını kolaylıkla izah edebilir. Bu maksatla kullanılan AC2 tipi alternatif akım Hivolt deşarj dedektörünün test neticeleri aşağıda örnek olarak verilmiştir. Tatbik edilen gerilime karşılık, ekop ekranı üzerinde, Lissajou eğrileri şekil Tâe. gönan bir numune şekil Tc'dekl simetrik neticeyi vermiştir.

Şekil . l — Hivolt cihazı ile düküm reçine içerisindeki hava kabarcığı deşarjının incelenmesi

Herşeye rağmen, reçine dokumlu transformatörler üzerinde yapılan klâbik testleri değerlendirmek çok güçdür. Bir numune üzerinde, darbe ile husule gelecek ani iyonizasyon değişimi, tecrübenin yapıldığı kısımda herhangi bir değişiklik meydana getırmıyecekdır. Bunlar daha ziyade bırbirımin tamamlayıcısı olan iletkenler, sargılar, nüve, alt taban vs. gibi magnetik ve elektrik! kısımlardan mfiteessır olurlar. Numunenin cinsi ve ölçülerinin yanında, testi yapan cihazın kalitesi de neticeler üzerinde etkilidir.

Yukarıdan anlaşılıyor ki bir numune üzerindeki korona basit veya geniş kaidelerle özetlenemez. Numunenin kalitesi, tecrübenin yapılabileceği mukayese ile değer kazanır. Bahsedilen tecrübenin kazanılması için, kısa süreli araştırmalardan ayrı olarak uzun yıllar devam eden değişik deneyler yapılmıştır Bu amaçla hazırlanan özel deney odalarında, epoxy reçineden imâl edilmiş olan ölçü transformatörleri dayamklık testleri suresince muşahade edilmişlerdir. Etkenleri harekete geçirmek ve dolayısıyle deney süresini kısaltmak için, gerilim nominal değerin çok üzerine çıkarılmış, frekans ise oldukça yükseltilmiştir. Bazı transformatörlerin on yıl kadar süren testleri, nominal değerin 1,8 ve 2,7 katı kadar deney gerilimi ve 1800 c/s ye kadar yükselen frekans ile yapılmıştır. Mühim hataları önceden tesblt edilen numuneler hesaba katılmaz ise, ne elektrik değerlerinde ne de iyonizasyon değerlerinde herhangi bir değişiklik görülmemiştir. Bu durum iyonizasyonun başlama değerinin çok üzerinde de aynıdır. Dayanım deneylerinden ve kullanılmakda olan transformatörlerden elde edilen tecrübeler epoxy'nın dayanıklı ve emniyetli olduğunu ispatlamıştır.

Epoxy reçineden imâl edilmiş ölçü transformatörlerinde en önemli faktör, şekil 8'de gösterildiği gibi magnetik sahayı kontrol edebilme kabiliyetidir. Şekil 8'de gösterilen busihıngler epoxy reçineden imâl edilmiştir. Şekil Sa'daki bushıngin alt kısmında koyu çizgi ile gösterilen bölge iletken bir sırdır. Bahsedilen sır yüksek gerilim altındaki iletkene uzak olmasına rağmen, magnetik sahanın en yoğun kısmını meydana getirir. Bu durum, atlama gerilimi üzerinde aldatıcı bir etkide bulunur. Atlama gerilim değerini yükseltmek için yekpare (giriş ve çıkışı aynı olan) kanallar kullanılabilir. Konstrüksiyonda istenilen bu durum, seramikden imâl edilecek bushıngler üzerinde kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Halbuki reçine üzerinde şartlar tamamen farklıdır. Reçinelerden meydana gelmiş transformatörlerde teknik, elektrodlann sadece reçine içerisine yerleştirmeye müsade etmekdedir. Böyle bir konstrüksiyonun neticesi şekil Sb'de açık olarak görülnıekdedir. Şekil iyice incelendiğinde, arzu edilen maksimum magnetik saha kuvvetinin döküm reçinenin iç kısmında mey-

dana geldiği görülür. Magnetik kontrol sahası, koronanın başlama anında, gerilimi atlama ve hatta delinme değerlerine kadar yükseltmekdedir. Atlama gerilimine yükselmesi sırasında ani deşarjın vuku bulmamış olması, malzeme kalitesinde önemli bir inkişafı ıspatlamakdadır.

Şekil 8 — Reçine dökümden imal edilmiş bushmg'de magnetık iafta Kontrolü

Bu yeni ve ilgi çekici karekteristiğe sahip malzemeden önemli derece faydalar temin edilmiştir. Basit ve düz görünüşüne rağmen epcocy reçineden imâl edilmiş transformatörlerin atlama gerilim direnci çok yüksektir.

Epoxy reçinenin elektrik karekteristığini etkileyen diğer önemli bir faktör, öz izolasyon direncidir. Reçinenin hacimce öz direnci 10aQ cm kademesinde olurken yüzeysel öz direnç 1010 ve 10T3fi cm/cm arasında değışmekdedır. Bu değerler en uygun izolasyon maddeleri için dahi çok yüksekdır. Kendisini çevreleyen hava, kısmi veya ânı deşar] ile çok düşük akım husule getirdiğinden, epoxy yüksek izolasyon kapasitesine sahiptir. Yüksek gerilim sonucu meydana gelecek elektrik şarjı çok büyük izolasyon direnci sayesinde cisim üzerinde herhangi bir hasar meydana getırememekdedır.

Buraya kadar karekterıstıklerınde bahsedilen epoxy reçinenin tatbikatı, modern dizayn metodları ve üzerinde yapılması gereken testler, 72,5 kV. luk maksimum işletme gerilimine sahip bir

gerilim transformatörü üzerinde anlatılacakdır. Şekil 9'da gösterilen transformatörün primer sargısı (a) üzerinde gerilim, yukarıdan agağı doğru azalmakdadır. Bu sargı reçine içerisine eşit aralıklarla (homojen) yerleştirilmiştir. Meydana gelen elektrik sahası şekil 9'da yarımşar olarak iki kısımda gösterilmiştir. Sağ taraftakiler, normal frekans anındaki değişimi; sol taraftakiler ise, 1/50 şok geriliminin tatbik edildiği andaki değişimi göstermektedir. Magnetik saha yoğunluğu, cismi çevreleyen hava içerisinde zayıftır. Fakat magnetik saha kontrolü üst kısımdaki (b) elektrodu ile de yapılabilmekdedir. Kısaca, (b) elektrodu magnetik saha yoğunluğunun bir miktar artmasını' sağlar. Transformatörün baş kısmından yayılmaya başlayan dalgalar, hafif baskı altında kalan bir bölge meydana getirir. Böylece, delinme gerilimine karşılık olan direnç oldukça büyümüş olur.

Epoxy reçine ile imâl edilecek transformatörlerde elemanların isteğe uygun olarak yerleştirilmesi değişik şekillerde tezahür edebilir. Magnetik dalgaların yoğun olduğu bölgelerde reçine miktarı artırılır ve böylece uygun magnetik dalga kuvveti elde edilir. Şekil 9'daki birinci ve ikinci kısımlar mukayese edildiği takdirde, sol taraftan anlaşılıyorki, §ok ile husule gelen magnetik sahadaki gerilim aniden azalmakdadır. 50 c/s frekansta, primer sargı bütün yüzey boyunca homojen bir gerilim dağılımı meydana getirmekdedir.

Şekil 9'un alt kısmındaki görüntü, transformatörün üzerine betatron gönderilmek suretiyle tesblt edilen metal kısımlardır. Ayni resim üzerinde primer sargının husule getirdiği magnetik saha değişimi de ilâve edilmiştir. Sargıların bulunduğu kısımdaki magnetik saha demir çekirdek (c) tarafından yoğunlaştırılmıştır. Fakat yüksek gerilim ucunun bulunduğu üst kısımda magnetik saha, çubuk görünüşte olan demir çekirdekden dışarı doğu yayılmaktadır. Transformatörün alt uç kısımının dizaynında, magnetik dalgaların kolayca girebilmesi için özel tedbirler alınmıştır. N noktası, magnetik kuvvet çizgilerine göre takriben sargının ortasında olduğu için Fuko akımı özelliklerini görmek mümkündür. Yukarıdaki incelemelerden anlaşılıyorki, kullanılan malzeme tamamen homojen ve hava kabarcıklarından muaftır.

Epoxy reçinenin özelliklerinden varılan sonuca göre, ölçü transformatörleri konstrüksiyonu için ideal bir malzemedir. Reçinenin keşfi ve kimya endüstrisi sayesinde çeşitlerinin istihsali, dizayn yapan elektrik mühendisleri için büyük faydalar yaratmıştır. Bu sayede sıvı ve pasta şeklinde malzeme kullanılmadan kuru tip transformatör imâli gerçekleşmiştir.

Şekil : 9 — Reçineden imal edilmiş toz ~ toprak bağlantılı gerilim transformatörü.

Netice olarak, çeşitli epoxy'ler sayesinde ideal ölçü transformatörüne çok yaklaşılmış ve testlerden anlaşıldığı gibi güvenilebilecek neticeler elde edllmigtir.

Bu konu ile ilgili faaliyetlerimiz : Dergimizin 118. sayısındaki Hgüç, akım ve gerilim transformatörleri imalâtımız) başlıklı yazımızda belirtildiği • gibi ölçü transformatörleri üzerinde, yurdumuzda, ilk ve esaslı çalışmalar 1963 yılında E.E.Î.M camiasında başlamıştır. 6,3 kV'dan 154 kV'a kadar her tip yağlı akım ve gerilim transformatörleri imalâtı tamamlandıktan sonra, maliyeti ve işçiliği azaltmak, emniyeti çoğaltmak için epoxy reçine üzerinde çalışmalara başlanılmıştır. Böylece yurdumuzda, henüz başlangıç safhasında sayılabilecek çalışmalar yapılmakdadır. Elde mevcut reçine ile, yüksek gerilim altında çalışan yağlı tip transformatörlerin primer, sekonder terminallerinin imâli, bushlngin kazana, başlığın bushinge tesbitl, çapaklı parçaların izolasyonu, boşlukların doldurulması mümkün olmuştur. Mekanik güçlükler halledildiği takdirde kısa zamanda reçine dokumlu transformatör imâli gerçekleşecekdir.

Netice :

Yukarıda izahına çalıştığımız epoxy reçlns hakkında, çeşitli ülkelerin ısrarlı çalışması malzemenin öneminden dolayıdır. Bu mevzu bizler için yenidir ve gerçekden üzerinde çalışılması gerekmekdedır Fakat bu tip çalışmaların, şahısların ilkel çalışmalarından ziyade bu konu ile ilgilenebilecek teşekküllerin plânlı, programlı ve teşkilâtlı olarak gayret göstermesi lâzımdır Varılabilecek iyi bir sonuç ile, ölçü transformatörleri imalâtı bakımından, diğer ülkeler ile ara mızda büyük sayılamıyacak olan fark kapatılacak ve hatta birçoklarını geride bırakabilme imkânına sahip olunabılecekdır.

Faydalanılan eserler :

1. A.M. PAQUIN : Epoxydverbmdungen und Epoxydharze. Springer - Verlag 1958.

2. DE TREY : Schweızer Patente 211116 (23.8.38).

3 DE TREY: Schweızer Patente 236594 (16.6.43).

4. CIBA : Schweizer Patent 251647 (13.7.45).

5 CIBA : Schweizer Patent 257115 (8.8.46) u anı.

6. E. PREISWERK : Âthoxylinharze in der Elektrotechnık, ETZ-B 1953, No. l p. 5.

7 LEE and NEVTLLE : New Developmentg m epoxy resıns Insulation. Dec. 1960 - May 1981.

8. J. SCHRADE • Kunstharze mit Epichlorhydrin. Kunstsstoffe 43 (1953), p. 266.

9. W. PISCH and W. HOFMANN : Uber den Hartungsmechanısmus der Athoxylinharze J. Polmer. Science 12 (1954), p. 497.

10. E. S. NARROCOT r The curing of opoxide resıns. Brıtısh Plastıcs 26 (1953) p. 120.

11 F. J. ALLEN and W. M. HUNTER : Some Characteristics of Epoxyde Resin Systems. J. appl. Chem. 77 (1957), p. 86.

12. L SCHECHTER and J. WYNSTRA : Glycidyl Ether Reactions. Ind. & Eng. Chem. 48 (1956), p. 97, and 49 (1957), S. 1107.

13. W. FISCH und W. HOFMANN : Chemissher Aufbau von gehârteten Epoxyharzen. Markromol. Chem. XLIV - XLVI (1961), p. 8.

14. W. FISCH and W. HOFMANN : Chemical Structures and changes in properties during the Curing of Epoxy Resins. Plastecs Techn. 1961), p. 28.

ODAMIZIN YAYINLARI

Odamız tarafından muhtelif tarihlerde bastırılan ve bedeli mukabili veya ödemeli olarak Odamızdan temin edilebilen yayınlar :

— Elektrik Tesislerinde Emniyet Yönetmeliği .................. 7,50 TL.

ı

(Üyelerimize)

5.— TL.

— Elektrik Tesislerine Ait Projelerin Tanzimine Dair

İ!

Yönetmelik .................................................................... 2,50 TL.

— Elektrik Mühendisleri için Asgari Ücret Yönetmeliği 2,50 TL.

— Kuvvetli Akım Elektrik Dağıtımı Tesisatının Bakım, iş letme ve Tesisine Dair Talimatname ............................. 5.— TL.

— Elektrik iç Tesisat Yönetmeliği ve Fenni Şartnamesi 3.— TL.

— Elektrik Santral ve Tesislerinin Kabulüne Ait Talimatname ...................................................................... 5.— TL.

— Elektrik Endüstrisi Yatırımlarının Seçiminde Kullanılan Metod ve Kriterler ............................................................ 2,50 TL.

— Elektrik Mühendisliği Kuvvetli Akım Tekniği El Kitabı 40.— TL. (Üyelerimize) ........ 25.— TL.

— UDK, Milletlerarası Desimal Sınıflandırma Elektrik Mühendisliği ile ilgili bölümler ...................... 2,50 TL.

— Değişim Tablosu (Conversion table) .............................. 2,50 TL.

Elektrik Mühendisliği 128