Pasta de encapsulamento para componentes indutivos: bobinas, reatores e transformadores
Bobinas, indutores e transformadores impõem exigências diferentes aos compostos de encapsulamento em comparação com placas de circuito impresso planas: eles combinam geração de calor, alta intensidade de campo elétrico e enrolamentos delicados e finos em um único componente. Este artigo mostra o que realmente importa na escolha dos materiais – e qual composto de encapsulamento é adequado para cada aplicação.
Resumindo: Qual composto de encapsulamento é adequado para bobinas e transformadores?
Resumindo: Para a maioria dos componentes indutivos, um silicone elástico bicomponente é a melhor escolha, pois mantém baixa tensão em uma ampla faixa de temperatura e não danifica enrolamentos delicados. Use géis de silicone macios para enrolamentos sensíveis ou de alta tensão, uma variante termicamente condutora para indutores de alta perda e epóxi somente quando a rigidez mecânica for necessária e as flutuações de temperatura forem limitadas. Em todos os casos, um encapsulamento sem bolhas é crucial.
Por que os componentes indutivos têm requisitos especiais?
Quatro forças atuam simultaneamente – e, às vezes, direcionam a escolha dos materiais em sentidos opostos.
1. Calor proveniente do cobre e perdas no núcleo
As perdas elétricas no enrolamento e as perdas por histerese no núcleo geram calor que precisa ser dissipado. Um composto de encapsulamento pode conduzir esse calor através da carcaça, desde que esteja termicamente aderido e seja suficientemente condutor de calor. No entanto, a desvantagem é importante: um composto de encapsulamento completo também pode impedir a dissipação de calor, por exemplo, se a convecção na cabeça do enrolamento fornecia resfriamento anteriormente. Portanto, para indutores altamente solicitados, recomenda-se um composto termicamente condutor ou uma combinação com uma interface térmica para o dissipador de calor (consulte Materiais de Interface Térmica).
2. Intensidade do campo elétrico e descarga parcial
Altas intensidades de campo local ocorrem nas camadas e nos enrolamentos do isolamento. Inclusões de ar, vazios ou bolhas são os pontos fracos críticos: descargas parciais , degradando lentamente o sistema de isolamento ao longo das horas de operação até que ele falhe. Portanto, a ausência de bolhas em transformadores de alta tensão não é meramente estética, mas essencial para a vida útil. A medição é realizada por meio de testes de descarga parcial de acordo com a norma IEC 60270; as distâncias de ar e de fuga, bem como o grau de contaminação, são determinados pela coordenação do isolamento de acordo com a norma IEC 60664-1. Um encapsulamento denso e completo atinge o grau de contaminação 1, permitindo assim projetos mais compactos com distâncias de fuga menores. Para transformadores de comutação de alta frequência, considere também os fatores de redução para altas frequências de acordo com a norma IEC 60664-4.
3. Ciclos mecânicos e térmicos
O composto de encapsulamento, o fio de cobre, o núcleo de ferrite ou ferro e o corpo do enrolamento possuem coeficientes de expansão térmica muito diferentes. A cada ciclo de temperatura, esses materiais atuam em oposição uns aos outros. Um composto duro e rígido transfere essas tensões diretamente para o fio fino do enrolamento e seu isolamento de verniz, resultando em quebra do fio e rachaduras no isolamento. Silicones e géis macios e elásticos, por outro lado, desacoplam-se com tensão mínima e, simultaneamente, amortecem vibrações e ressonâncias mecânicas. Para enrolamentos finos com diâmetros de fio pequenos, uma baixa dureza Shore é, portanto, quase sempre a escolha mais segura.
4. Umidade, condensação e meios
O composto de encapsulamento protege hermeticamente o enrolamento contra umidade, condensação, névoa salina e meios agressivos. As siliconas são particularmente robustas devido à sua resistência à hidrólise e às intempéries em amplas faixas de temperatura. A estabilidade térmica a longo prazo de um sistema de isolamento é classificada de acordo com a da norma IEC 60085 , enquanto a resistência de fuga superficial é determinada pelo CTI (Valor Comparativo para Indutância Térmica) de acordo com a norma IEC 60112.
Silicone, poliuretano ou epóxi?
Os três produtos químicos são encapsulados, mas diferem significativamente em relação aos componentes indutivos:
- Silicone – ampla faixa de temperatura (tipicamente de -50 a +200 °C), permanentemente elástico, baixa tensão, resistente a descargas parciais. Primeira escolha para comutação térmica, alta tensão e enrolamentos finos.
- Poliuretano – resistente e elástico, oferece boa proteção mecânica e química, e suporta temperaturas médias. É indicado quando a resistência e a durabilidade são essenciais.
- Epóxi – duro, de alta resistência, resistente a produtos químicos, porém rígido: A diferença no coeficiente de expansão térmica exerce pressão sobre as espirais durante as mudanças de temperatura. Adequado para blocos de encapsulamento dimensionalmente estáveis e submetidos a alta tensão mecânica, com faixa de temperatura limitada.
Uma comparação detalhada pode ser encontrada em Compostos de encapsulamento e resinas de eletrofundição: epóxi, silicone ou PU , e para uma distinção fundamental em Encapsulamento vs. Envasamento.
A dureza Shore deve corresponder corretamente à da bobina
O critério de seleção mais importante para componentes indutivos não é a marca, mas sim a dureza:
| Exigência | Recomendação | Produtos (Exemplos) |
|---|---|---|
| Enrolamento fino/sensível, alta tensão, reparável posteriormente | Gel macio / silicone macio (dureza Shore muito baixa) | SILISIL RTV MD-Gel, MD-Soft 10, PP-Soft 00, MF-Soft 12 |
| Envasamento padrão com ciclos térmicos e vibração | Silicone elástico (Shore médio) | SILISIL RTV MF-Flex 20, PC-Flex 20, PRO-Cast 45 |
| Mecanicamente robusto, dimensionalmente estável | Silicone com maior capacidade de preenchimento/mais firme | SILISIL RTV MF-Dura 35, MF-Ultra 50 |
| Encapsulamento transparente e de alta resistência | Silicone transparente de alto desempenho | BLUESIL ESA 7250, BLUESIL RTV 3132 |
Dissipação de calor em indutores e transformadores
Em situações de perda de potência, as interfaces térmicas são cruciais. Um composto de encapsulamento termicamente condutor reduz a temperatura do enrolamento e prolonga a vida útil; no entanto, a condutividade térmica por si só é de pouca utilidade se o caminho do calor para a carcaça ou dissipador de calor for inadequado. Para a conexão com superfícies de resfriamento, pastas térmicas como DOWSIL 340 o composto de encapsulamento. Uma maior condutividade térmica geralmente também significa um nível de preenchimento mais alto e, portanto, maior viscosidade – isso deve ser levado em consideração durante a aplicação e a desgaseificação. Teremos prazer em selecionar um composto termicamente condutor adequado e de fácil aplicação para sua aplicação específica.
Aplicação: é obrigatório que não haja bolhas
Principalmente em componentes indutivos, o composto de encapsulamento infiltra-se entre as camadas de enrolamento muito próximas – o ar ali aprisionado torna-se posteriormente o ponto de partida para descargas parciais. Esses fatores determinam o resultado:
- Limpe e pré-aqueça o conjunto; vede o corpo do enrolamento e a caixa.
- Misture os componentes 2K exatamente na proporção prescrita e homogeneize completamente.
- A desgaseificação em vácuo não é opcional para componentes com enrolamento compacto.
- Despeje lentamente em um único ponto para permitir que o ar escape das serpentinas; observe o tempo de cozimento.
- Cure ou tempere de acordo com a ficha técnica; aguarde a cura completa.
O procedimento completo é descrito nas instruções passo a passo para encapsulamento eletrônico; os padrões de erro típicos e suas causas podem ser encontrados em Evitando erros de encapsulamento.
Com nossa calculadora de encapsulamento e fabricação de moldes , você pode determinar a quantidade de material necessária para seu componente e como as quantidades de mistura dos componentes A e B são divididas diretamente .
Está em dúvida sobre a sua escolha?
Bobinas, indutores e transformadores diferem significativamente em termos de faixa de tensão, dissipação de potência e projeto de enrolamento. Se você nos fornecer os detalhes dos componentes, a temperatura de operação, a tensão e as condições de instalação, recomendaremos o tipo apropriado e forneceremos uma amostra. Entre em contato conosco ou escreva para info@silitech.ch.
