مقره یا گیرهٔ چینی یا ایزولایتر یک نوع عایق الکتریکی است که برای اتصال کابل‌های برق با برج انتقال برق بکار می‌رود.
در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:
وظیفه اصلی مقره ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.
مقره ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.
یک سیم رسانای الکتریکی از جنس مس که با لایهٔ بیرونی پلی‌اتیلن عایق‌بندی شده است
عایق الکتریکی یا نارسانا، ماده‌ای است که به میدان الکتریکی پاسخ نمی‌دهد و کاملاً در برابر جریان بار الکتریکی مقاومت می‌کند. در عمل عایق کامل وجود ندارد، بنابراین مواد دی‌الکتریک با ثابت دی‌الکتریک بالا را عایق الکتریکی می‌نامند. مقره‌ها فاقد هرگونه حفره داخلی و ناخالصی می باشند. در مواد دی‌الکتریک الکترون‌های والانس به شدت به اتم‌هایشان وابسته‌اند. این مواد در تجهیزات الکتریکی همچون عایق‌ها یا عایق‌بندی بکار می‌روند. از عایق الکتریکی برای حمایت از رسانای الکتریکی یا جداسازی آن استفاده می‌شود، بدون آنکه جریان الکتریکی از درونش عبور کند. در زبان انگلیسی از واژهٔ insulator که به معنای عایق الکتریکی است، برای اشاره به مقره‌های خطوط انتقال انرژی الکتریکی نیز استفاده می‌شود
برخی مواد همچون شیشه یا پلی تترافلوئورواتیلن، عایق‌های الکتریکی بسیار خوبی هستند. با وجود اینکه مواد دیگر ممکن است مقاومت الکتریکی پایین‌تری داشته باشند، مواد بسیار دیگری هم هستند که برای عایق‌بندی سیم‌کشی برق و کابل‌ها به اندازهٔ کافی مناسبند. از جمله بسپارهای لاستیک‌مانند و بیشتر پلاستیک‌ها. این‌گونه مواد می‌توانند به عنوان عایق‌هایی کاربردی و ایمن برای ولتاژهای پایین یا متوسط (صدها یا حتی هزاران ولت) بکار روند.
نشستن گردوغبار بر روی ترانسفورماتور و مقره‌ها به همراه رطوبت، موجب حالت عایق مانندی روی تأسیسات برق شده و موجب قطع برق می‌شود. برای رفع این معضل مقره‌ها را با ماشین مقره‌شوی تمیز می‌کنند.
جنس مقره‌ها و طراحی شکل آن‌ها
متداول‌ترین جنس مقره های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از
مقره های چینی
این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم و پودر کوارتز ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی چندین نوع می‌باشند که انواع آن‌ها بشقابی، سنجاقی و مقره‌های یکپارچه می‌باشد که مقره‌های بشقابی در تیرهای انتهایی و میانی و مقره سنجاقی و یکپارچه فقط در تیرهای میانی استفاده می‌شوند.
مقره‌های شیشه‌ای
از شیشه نیز در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازم است به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل‌دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود.
مقره‌های پلاستیکی
این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود.
مقره‌های رزینی
مقره‌های عایق الکتریکی مانند تمام مواد عایقی دیگر برای عایق کردن تجهیزات الکتریکی از یکدیگر و همچنین عایق کردن هادی‌های الکتریکی از بدنه تجهیزات استفاده می‌کند.
برای مدت طولانی پرسلن ماده مورد استفاده در ساخت مقره های الکتریکی بود.
ولی این ماده نواقصی داشت مانند اینکه بسیار شکننده بود، اتصال قطعات فلزی به یکدیگر در موارد استفاده از پرسلن بسیار مشکل ساز و سخت بود و همچنین از نظر طراحی و ابعادی مقره‌های پرسلن یا چینی نواقص زیادی را در بر داشتند.
بعد از سال ۱۹۲۵ با ظهور مواد مصنوعی در بازارهای جهانی تغییرات به سرعت بوجود آمدند و اپوکسی رزین جای خود را به چینی در ساخت مقره‌ها داد که باعث مقاومت بیشتر مقره و همچنین دقت بیشتر در طراحی آن ها گردید.
مقاومت مکانیکی پرسلن در مقابل اپوکسی رزین چند برابر کمتر است و همچنین هنگام نصب و حمل و نقل و مقاومت عایقی در شرایط اتصال کوتاه در مقره‌های اپوکسی بسیار بالاتر از مقره‌های چینی می‌باشد.
در مقره‌های اپوکسی تمام قطعات فلزی زیر پوشش اپوکسی رزین قرار می‌گیرند و به اشکال مختلف قابل طراحی هستند.
طراحی شکل مقره‌ها و اندازه آن‌ها
ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد که به اصطلاح منجر به پنچر شدن مقره می‌شود.
در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود.
تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود؛ که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تأثیر گذارند.
مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است:
سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.
سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.
جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد.
طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی‌تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد.
چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.
نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.
- ۰۲/۰۵/۲۵