Araldite® CW 1302 / Aradur® HY 1300 para Transformadores Secos Ferroviários e Encapsulamento de Equipamentos Elétricos

Transformadores auxiliares de tração, reatores e equipamentos elétricos para sinalização e medição instalados em atmosferas potencialmente explosivas em veículos ferroviários impõem requisitos exigentes aos materiais de encapsulamento isolante. O material deve manter a integridade do isolamento elétrico sob ciclos térmicos de longo prazo, cumprir as normas ferroviárias de segurança contra incêndio e dissipar eficazmente o calor gerado por enrolamentos ou módulos eletrônicos em espaços restritos. Como um sistema de fundição de epóxi pré-preenchido e isento de solventes, o Araldite® CW 1302 Resina / Aradur® HY 1300 Endurecedor oferece um perfil de propriedades intimamente alinhado com essas demandas.

O sistema foi pré-selecionado principalmente com base em várias propriedades chave verificadas por métodos de teste padrão.

Termicamente, a temperatura de transição vítrea por DSC é de 74–76 °C, a classe de temperatura do sistema é UL 1446 Classe 180 (H) e o índice de temperatura é de 181 °C (IEC 60216). Isso indica que as peças fundidas possuem uma margem certificada de envelhecimento térmico de longo prazo dentro da elevação de temperatura de projeto de um sistema de isolamento Classe H. Para transformadores auxiliares de tração cujas temperaturas de enrolamento podem se aproximar ou exceder continuamente 120–130 °C, essa classificação fornece um limite de segurança fundamental. A condutividade térmica de 0,87–0,89 W/mK situa-se na faixa médio-alta para sistemas de epóxi preenchidos e auxilia na condução de calor do interior do enrolamento para caminhos de dissipação de superfície, retardando o desenvolvimento de pontos quentes locais.

Em segurança contra incêndio, o sistema possui a certificação específica para ferrovias EN 45545-2 R22 HL2 / R23 HL3, atinge UL 94 V0 com 3,0 mm de espessura e tem um índice de oxigênio (LOI) de 36,1%. Para transformadores do tipo seco montados sob compartimentos de passageiros ou dentro de carrocerias, R22 e R23 correspondem a diferentes níveis de perigo de uso de material e localização, enquanto HL2/HL3 estabelece limites aceitáveis para densidade de fumaça e toxicidade da fumaça. Esses dados indicam que o material é avaliado não apenas pela inflamabilidade, mas também pelos perigos secundários de incêndio em condições de incêndio.

Eletricamente e contra umidade, a resistividade volumétrica é de 1×10¹&sup4; Ω·cm a 25 °C, o CTI excede 600 e a absorção de água após 1 dia a 23 °C é de apenas 0,03–0,05%. A baixa absorção de água é particularmente crítica para equipamentos ferroviários expostos a ambientes externos ou de temperatura-umidade flutuante: a absorção de umidade simultaneamente reduz a resistividade volumétrica e aumenta a perda dielétrica, e a baixa absorção deste sistema sustenta a confiabilidade do isolamento a longo prazo. Além disso, o sistema misturado tem um tempo de gel de 50–75 minutos a 40 °C e uma vida útil (tempo até 15.000 mPas) de 36–38 minutos, fornecendo uma janela de processo razoável para fundição a vácuo de enrolamentos de tamanho médio sem tempo aberto excessivo que poderia levar à sedimentação descontrolada do enchimento.

Na produção, o sistema é processado por fundição a vácuo. Os seguintes parâmetros são definidos de acordo com as diretrizes de processamento do TDS e prática de engenharia geral para fundição a vácuo; eles não introduzem requisitos além do TDS, mas operacionalizam sua lógica.

Pré-aquecimento e homogeneização da resina. Araldite CW 1302 contém enchimentos inorgânicos que inevitavelmente se depositam durante o armazenamento. Antes do uso, a resina é aquecida em seu recipiente original a 40–50 °C (por exemplo, durante a noite) para reduzir a viscosidade a um nível adequado para agitação e transferência, e para redissolver o enchimento depositado. O pré-aquecimento não deve exceder 50 °C para evitar efeitos adversos na estabilidade de armazenamento. A agitação deve abranger toda a profundidade do recipiente para garantir que o enchimento do fundo seja reintroduzido na fase líquida. Em tanques de armazenamento de equipamentos, agitação suave intermitente é mantida durante a fundição para evitar a redissolução do enchimento, o que distorceria a relação de dosagem.

Mistura e desgaseificação. A dosagem é por peso a 100 : 11 (resina : endurecedor) ou por volume a 100 : 19. Após mistura completa, realiza-se uma breve desgaseificação sob vácuo de 5–10 mbar. O objetivo não é apenas remover bolhas macro introduzidas pela mistura mecânica, mas também eliminar microvazios entranhados nas superfícies das partículas de enchimento e na interface resina-endurecedor. Para encapsulamento de enrolamento de transformador do tipo seco, vazios residuais em regiões de campo elétrico concentrado atuam como locais de iniciação para descarga parcial; o baixo teor de bolhas após a desgaseificação fornece uma base em nível de material para a resistência à descarga parcial de longo prazo do isolamento do enrolamento.

Fundição e cura. A mistura desgaseificada é injetada em um molde/cavidade de enrolamento pré-aquecido sob vácuo ou assistência de pressão. O cronograma de cura recomendado pelo TDS é de 24 horas à temperatura ambiente (aproximadamente 25 °C) seguido de 6 horas a 60 °C. O estágio inicial de gelificação à temperatura ambiente permite que a rede se forme sob tensão interna relativamente baixa, enquanto a cura posterior a 60 °C promove o reticulamento mais próximo da conclusão, resultando em baixo encolhimento e bom acabamento superficial. A condição mínima de cura é de 48 horas a 25 °C, aplicável a oficinas sem capacidade de aquecimento ou a peças grandes de parede fina altamente sensíveis à deformação. A adequação da cura deve ser liberada com base na medição da temperatura de transição vítrea na peça fundida real, em vez de apenas na adesão nominal a um perfil de tempo-temperatura, pois diferentes histórias de gelificação e cura levam a diferentes densidades de reticulação e valores finais de Tg.

Em atmosferas potencialmente explosivas, a camada de encapsulamento de equipamentos elétricos serve para isolar fisicamente circuitos que podem produzir faíscas ou temperaturas elevadas da atmosfera explosiva. A adequação do sistema neste cenário decorre da interseção de três propriedades. Primeiro, a resistividade volumétrica curada e a rigidez dielétrica (26–28 kV/mm, placa de 2 mm) fornecem uma barreira isolante adequada através do encapsulamento. Segundo, a baixa absorção de água torna a peça encapsulada resistente a declínios na resistência de isolamento ou vazamento superficial causados pela absorção de umidade ao longo do serviço de longo prazo. Terceiro, a classificação de inflamabilidade UL 94 V0 e o alto índice de oxigênio reduzem o risco de o próprio encapsulamento atuar como fonte de ignição ou caminho de propagação de chama. O TDS lista explicitamente "dispositivos elétricos que operam em ambiente potencialmente explosivo" como uma aplicação principal, e na prática industrial o sistema é frequentemente avaliado como um candidato epóxi para projetos de encapsulamento à prova de explosão (Ex m).

O valor do Araldite CW 1302 / Aradur HY 1300 em transformadores ferroviários do tipo seco e encapsulamento elétrico à prova de explosão reside não em um valor extremo de qualquer propriedade única, mas no equilíbrio que ele estabelece entre classe térmica, conformidade com incêndio, isolamento elétrico, baixa absorção de umidade e uma janela de processo viável. UL 1446 Classe 180 (H) e EN 45545-2 HL2/HL3 estabelecem linhas de base de desempenho verificadas por terceiros das perspectivas de envelhecimento térmico de longo prazo e segurança contra incêndio ferroviária, respectivamente. O processo de fundição a vácuo traduz o potencial de baixo vazamento do sistema e a estabilidade da dispersão do enchimento em resistência prática à descarga parcial do isolamento do enrolamento. Baixa absorção de água e alto CTI fornecem redundância em nível de material para confiabilidade de isolamento de longo prazo sob atmosferas úmidas, poluídas ou explosivas. Para transformadores do tipo seco de pequeno a médio porte e módulos elétricos à prova de explosão que devem satisfazer simultaneamente o gerenciamento térmico, a segurança contra incêndio e o isolamento elétrico dentro de volumes restritos, este sistema oferece uma escolha de encapsulamento apoiada por dados baseados em padrões.