طرح لايه اي استحكام اهرم بالا را بوسيله بهره گيري از استحكام لايه هاي چيني بطور سري فراهم مي كند .به علاوه ، با حامل هاي دي الكتريك هم مركز ، مقره چند مخروطي مصون از سوراخ شدن  است ، در نتيجه از درخش عايق قبل از سوراخ شدن در امان است.

ساخت مقره هاي چند مخروطي چيني شبيه به مقره هاي نوع پيني چندقطعه اي است كه درآن پوسته ها با يك باند ماسه در قطعات سمانته عايق براي استحكام پيوند افزايش يافته پخته مي شود . براي افزايش سرعت مونتاژ مقره هاي چند مخروطي ، يك سيمان بر مبناي گوگرد اغلب بكار مي رود زيرا اين نوع سيمان پس از چند دقيقه بار ريزي استحكام بالايي را بدست مي آورد . شكل 5-2 طرح يك مقره چند مخروطي چيني را نشان مي دهد .

5-2-1 مقره هاي تير و ميله بلند چيني

  طرح اساسي يك مقره معلق ميله بلند را نشان مي دهد . پس از فشار كاري خلا لقمه در يك آسياي گل مخلوط كن ، پروفيل مقره در يك ماشين تراش عمودي تراش كاري مي شود در حالي كه رس هنوز در حالت خام است .

پس از خشك كردن ، لعاب كاري و ماسه كاري سر ها براي ايجاد باندهاي ماسه ، ميله ها بطور عمودي از واگن هاي كوره براي پختن معلق مي شوند . بدين ترتيب ميله ها راست باقي مي مانند .

مقره معلق ميله بلند در سراسر اروپا بكار مي رود اما تاسيسات در امريكاي شمالي از اين نوع مقره استفاده نكردند . مقره ميله بلند شكل قبلي تيرهاي ايستگاه تو خالي و توپر ، تيرهاي دستگاه و تيرهاي خط افقي و عمودي است .

مقره تير خط چيني هنگامي كه در شرايط نرمال كار مي كند داراي يك ثبت عملكرد

الكتريكي خوب است . اين طرح ذاتا بدون مسائل الكتريكي است و كاملا ضد سوراخ شدگي ، مصون از توليد تداخل راديويي و تلويزيوني مي باشند ، فاصله نشتي توسعه يافته براي غلبه برمسائل آلودگي مقره ارائه مي دهد و قادر به تحمل سطوح نقص بالا بدون ايجاد اتلاف هاي خط است .بويژه در همه موارد مقره تير خط چيني مواجه با نقص هايي با ماهيت مكانيكي مي شوند.جداي از تخريب ، جابجايي خشن در طي ساخت و بارگذاري شوك مكانيكي همانطور كه بوسيله وارد شدن يك ضربه به قطب ايجاد
 مي شود ، شكست مقره معمولا در پايه صورت مي گيرد و اغلب نتيجه چيني معيوب است.

6-1-2  لعاب هاي مقره چيني

مقره هاي چيني ولتاژ بال لعاب كاري مي شوند كه بدان طريق يك سطح درخشان صاف با رنگ يكنواخت در مقره ايجاد مي شود .لعاب هاي بكار رفته نوع فلدسپاتي با افزودن رنگدانه ها و چسب هاي عالي مي باشند و يا در حالت لعاب نيمه رسانا ، اكسيدهاي فلزي مناسب مي باشند . قهوه اي و خاكستري رنگ هاي استاندارد است .

 

 مثال يك مقره معلق ميله بلند .

سطوح لعاب كاري شده علاوه بر بهبود دادن ظاهر يك مقره ، دو عملكرد مهم دارند . عملكرد اول افزايش استحكام چيني است . به خوبي معلوم شده است كه شكست مواد شكننده معمولا از نقص هايي در سطح ميكروسكوپي اغاز مي شود .لعاب نه تنها اين نقص هاي ميكروسكوپي را پر مي كند و بدان طريق از انتشار آنها پيشگيري مي كند ، بلكه يك ضريب انبساط حرارتي اندكي پايين تر نسبت به چيني دارد كه تنش هاي فشردگي ماكروسكوپي مصنوعي را ايجاد مي كند . بهبودي استحكام حاصل در چيني لعاب كاري نشده در حدود %30 است . عملكرد دوم فراهم كردن يك سطح صاف است كه بوسيله باران و يا در طي عمليات تميز كاري و شستن مقره به آساني تميز مي شود .

در مقره هاي نوع پيني يك ميناي نيمه رسانا بر مبناي فريت قبل از پختن براي رسانا ، نواحي شيار پين ، سوراخ پين و اتصال مقره هاي چند قطعه اي استعمال مي شود .اين باعث ايجاد نواحي رسانا پس از پختن مي شود كه سطوح تداخل راديويي بالاتر از ولتاژ كار نرمال آنها را افزايش مي دهد .

در طي مه و در نواحي كه آلودگي شديد وجود دارد ، شكل يك مقره در جلوگيري از خيس شدن و درخش عايق كار كمي انجام مي دهد .يك راه براي افزايش استحكام عايق با فركانس توان در طي چنين شرايطي استعمال يك لعاب نيمه رسانا است. توان اتلاف شده در لعاب نيمه رسانا دماي سطحي را چندين درجه بالاتر از دماي محيط بالا مي برد بدان طريق از خيس شدن بوسيله متراكم سازي پيشگيري مي شود .لعاب هاي نيمه رساناي اكسيد قلع آغشته به آنتيموان معمولا بكار مي رود. در شروع ، اين لعاب ها چندين كمبود را نشان دادند .ضريب دمايي منفي نسبتا بالاي مقاومت به بروزمسائل  حرارت هاي مهارنشدني در درجه حرارت هاي بالاتر محيط منتهي مي شود . لعاب همچنين يك مقاومت پايين نسبت به خوردگي الكتروليتي را نشان مي دهد كه به غلظت بالاي اكسيدهاي فلزي افزوده شده به لعاب پوشش مقره نسبت داده شد . در مقره هاي نيمه رساناي امروز، اين مسائل ديگر وجود ندارد .

7-1-2 ابزارآلات مقره چيني

اتصال ابزار آلات فلزي به دي الكتريك چيني راهي براي انتقال بارهاي مكانيكي رساناهاي الكتريكي به اين مواد شكننده است .اگر شكست ابزارآلات صورت بگيرد ، رساناي اضافه گرم شده كاهش خواهد يافت و به علت  قابليت اطمينان مكانيكي بلند مدت كه مورد نياز است ، ابزارآلات كيفيت بالا بدون نقص هايي مانند ترك خوردگي مورد نياز است تا عمر طولاني تحت شرايط خوردگي ، ارتعاش وتحليل رفتن رساناها هنگام سرويس تضمين شود .

مهمترين مواد مورد استفاده فولادهاي پتك كاري شده و چدن نشكن است . تمامي ابزارآلات چدني با يك پوشش ضخيم روي گالوانيزه كاري غوطه وري داغ مي شوند. براي مقره هاي استحكام پايين ، ابزارآلات ساخته شده از الياژ هاي آلومينيم گاهي بكار مي رود . در همه موارد سطح ابزارآلات كه در تماس با سيمان است با يك لايه رنگ بيسموت پوشش كاري مي شود . اين لايه نه تنها به توزيع بار مكانيكي بطور يكسان روي چيني كمك مي كند بلكه ازتاثير متقابل شيميايي بين لايه روي وبخش هاي ديگر جلوگيري مي كند . در محيط هاي آلوده ، خوردگي پين مقره معلق به علت كاهش استحكام مكانيكي يك مسئله جدي است . همچنين اين خطر وجود دارد كه انبساط پين به علت خوردگي ممكن است باعث شكست بدنه چيني شود. اين مسائل در خط هاي DC  متداول تر است اما در خطاي AC  بويژه در محيط هاي بسيار آلوده نيز ملاحظه مي شود . يك غلاف روي كه در پين ريخته مي شودو تا حدي بوسيله سيمان پورتلند جاي گرفت است به عنوان يك الكترود قرباني عمل مي كند و پين را از خوردگي گالوانيزه حفاظت مي كند .

8-1-2 سيمان عايق چيني

سيمان پورتلند نوع I  معمولا در صنعت عايق چيني بكار مي رود تا چيني به چيني و چيني به فلز متصل شود. بطور كلي يك سيمان  خالص يا مخلوط سيمان و آب بكار مي رود . چند توليد كننده از يك ملاط سيمان متشكل از انواع مختلف پر كننده ها مانند ماسه يا چيني خورد شده همراه با سيمان پورتلند استفاده مي كنند تا تغييرات حجمي كه در طي به عمل آوري و بعدها در طي سرويس بوجود مي آيد به حداقل برسد . به علت طرح اجزاي مقره ، سيمان عمدتا بطور فشرده بارگذاري مي شود كه همراه با تنش چينشي است .

در خصوص مسئله رشد سيمان تا جايي كه به مقره هاي الكتريكي مربوط مي شود سوتفاهمات بسياري وجود دارد. معمولا معروف است كه استحكام و سختي سيمان بطور نامشخص افزايش مي يابد .آنچه كه خيلي شناخته شده نيست اين واقعيت است كه حجم آن بطور نا مشخص در سرعتي افزايش خواهد يافت كه بوسيله مشخصه رشد تركيب آن تعيين مي شود .تست جامع و تجربه طولاني اشكار كرده است كه درحضور رطوبت ، سرعت رشد سيمان شتاب مي گيرد و در غياب رطوبت سرعت رشد به تاخير مي افتد . اين ويژگي براي همه سيمان هاي پورتالند متداول است.

سيمان در هنگام خشك شدن در ابتدا اندكي چروكيده مي شود و دوباره خيس شدن حجم اوليه آن را باز مي گرداند . گاهي رشد سيمان در نهايت سيمان را به حجم اوليه خود باز مي گرداند . گرچه رشد مستمر يك تنش دائما فزاينده روي چيني بوجود
 مي آورد .در طرح هايي مانند مقره هاي نوع پيني ، كلاهك و پين و معلق، رشد مستمر يك تنش دائما فزاينده در چيني بوجود مي آورد تا آنكه پوسته بطور اجتناب ناپذيري ترك  مي خورد وكشيده مي شود .

صنعت سيمان پورتلند حد هاي انبساط را بر مبناي يك تست اتوكلاو براي صنعت ساخت تعيين كرده است اما صنعت  مقره حد هاي انبساط براي مقره هاي چيني را تعيين نكرده است . متاسفانه حد انبساط براي ساخت براي مقره هاي الكتريكي بسيار بالا است .همچنين معلوم شده است كه بكارگيري يك ملاط انبساط سيمان را كاهش خواهد داد و علت اصلي براي بكارگيري آن است.

9-1-2     دي الكتريك چيني

خواص الكتريكي چيني به چند پارامتر بستگي دارد كه شامل تركيب ، ضخامت ، شرايط سطحي و دما است .گرچه ضخامت نمونه بيشترين تاثير را در استحكام فروشكست
 دي الكتريك دارد. استحكام فروشكست دي الكتريك بطور تصاعدي با افزايش ضخامت نمونه كاهش مي يابد . اين ناشي از افزايش احتمال نقص هاي ميكروساختار در ناحيه تحت تنش الكتريكي است .

چيني كوارتزحاوي مقدار زيادي دانه هاي كوارتز حل نشده است و اغلب ترك هاي جانبي بين فازشيشه و دانه هاي كوارتز يافت مي شود .به همين نحوچيني آلومين حاوي ترك هاي بين فاز شيشه و دانه هاي آلومين است. اين ترك ها نقطه شروع براي ترك هاي بزرگ تراست كه باعث كاهش استحكام سوراخ شدگي مي شود . به علت درجه حرارت پخت بالاترچيني كريستوباليت به جزءمنافذ حاوي ترك هاي ريز بسيار كمي  در داخل ميكرو ساختاراست . دانه هاي كوارتز و كريستوباليت به اندازه كوچك مي باشندكه

ترك جانبي وجود ندارد.

ترك هايي كه در طي مرحله رس خام وارد مي شود براي مثال در طي تراش كاري ، معمولا بزرگتر از سوسه ها است و به مقدار زيادي استحكام سوراخ شدگي را كاهش مي دهد. به علاوه ترك هاي وارد شده دردي الكتريك در طي مونتاژ همچنين استحكام سوراخ شدگي پايين را ايجاد خواهد كرد . بطور كلي اين سوسه ها در چيني پخته شده است كه باعث كاهش استحكام دي الكتريك مي شود.

2-2مقره هاي شيشه اي

در اواخر دهه 1880 ، هنگامي كه نخستين خطوط انتقال برق با وجود ولتاژ پايين بودن ساخته شدند ،مقره هاي ساخته شده از شيشه براي نخستين بار بكار رفت .در آن زمان شيشه براي خطوط تلگراف بكار مي رفت و خواص مكانيكي و دي الكتريكي آن به خوبي شناخته شده بود. به علاوه تكنيك ها براي شكل دهي اشكال پيچيده شناخته شده بود و عرضه مواد خام فراوان بود. در همان زمان شيشه سودا – آهك  يك انتخاب واضح نسبت به مواد جانشين براي مقره ها بود .

هنگامي كه خطوط انتقال با ولتاژ و ظرفيت بالا تر ساخت شدند ، رساناهاي سنگين تروبا طول عمر طولاني تر به مقره هاي استحكام بالاتر احتياج داشت .در پاسخ به اين نيازها، انواع مختلف طرح هاي مقره معلق با استفاده از گاز آنل كاري به عنوان دي الكتريك تحول يافت . گرچه كاربرد اوليه شيشه درفراهم كردن عملكرد الكتريكي و مكانيكي سازگار و قابل پيش بيني  در مقره ها كاملا موفق نبود.

مشكل اصلي در بكارگيري شيشه مانند ديگر مواد شكننده آن است كه شكست تحت تنش اغلب از ترك هاي ريز در سطح بوجود مي آيد .براي بهبود خواص مكانيكي شيشه در مراحل اوليه معلوم شد كه يك لايه فشرده باقي مانده در لايه سطحي بطور قابل توجهي خواص مكانيكي را بهبود مي دهد . يك تنش فشرده پسماند در سطح شيشه بوسيله كنترل كردن فرايند سرد شدن بوجود مي آيد . اين فرايندكه به بازپخت كاري حرارتي يا چقرمه كاري معروف است در 1925 ارائه شد تا مشخصه هاي استحكام شيشه صفحه اي بهبود يابد. پس از شكل دهي اين تكنيك مستلزم گرم كردن بدنه شيشه تا دماي بالاي ناحيه گذار شيشه اما پايين نقطه نرمش و سرد كردن سريع سطح با جت هاي هواي سرد است. بيرون شيشه كه در ابتدا سريع تر از داخل سرد مي شود در حالي كه بخش دروني هنوز به صورت مذاب است سخت مي شود. از انجا كه درون در يك سرعت بيشتر از خارج مقبض مي شود، يك تنش فشرده در سطح و تنش كششي در داخل بوجود مي آيد . اين فرايندعرضه شد و در حدود 20 سال بعد در مقره هاي شيشه كامل شد . فرايند
 چقرمه كاري ،بهبودي هاي قابل ملاحظه اي را در دي الكتريك شيشه و در استحكام كششي بالاتر ، مشخصه هاي خستگي بهبود يافته ، ولتاژ سوراخ شدن بالاتر و مقاومت ضربه بالاتر را حاصل مي كند .بهبودي هايي كه همراه با چقرمه كاري يا بازپخت كاري مي باشند ، بكارگيري مقره هاي چيني رادر هر جاي دنيا بر انگيخت .

1-2-2      مقره معلق شيشه  

اجزاي ضروري مقره معلق از جمله كلاهك ، پين ،دي الكتريك شيشه و سيمان مانند شكل 7-2 آرايش يافته اند . مانند طرح مقره معلق چيني ، بخش بالايي پين باريك مي شود در حالي كه زاويه آن بطور نزديكي متناسب با شيب بخش پاييني داخل كلاهك است . بدين لحاظ هنگامي كه مقره در كشش بارگذاري مي شود ، بخش باريك شده پين نيرو از طريق لايه هاي سيماني به ديواره داخلي كلاهك انتقال مي دهد كه نيروي بازداري را فراهم مي كند . نيروي كشش مي تواند به يك نيروي فشردگي در دي الكتريك و يك جزء كششي كوچك يا چينش در امتداد بخش كبريتي پوسته تجزيه شود . طرح مقره معلق شيشه اي از اين واقعيت بهره مي گيرد كه استحكام مكانيكي شيشه در هنگام فشردگي بيشتر از كشش است .

مقره معلق شيشه اي يك طرح بسيار موثر براي بار ثابت است و همچنين داراي توان پرداختن به بارهاي چرخه اي است كه ممكن است به علت باد و بارگذاري يخ روي خط هاي بالا سري بوجود آمده باشد .هنگامي كه پين در كشش بارگذاري شد ،  پس از آنكه سيمان در فشردگي كشساني قرار گرفت  همراه  با مقدار كمي خراش كه در فلز
 مفتول پذير كلاهك درناحيه لبه بوجود آمد يك حركت بسيار جزئي پين بوجود
 مي آيد.

 

 طرح يك مقره معلق شيشه

يك لايه قيري در پين اين حركت نسبتا كوچك پين را تسهيل مي كند . هنگامي كه بار به

نرمال باز گشت ، نيروي كشساني در سيمان فشرده و در كلاهك پين را به عقب در

موقعيت نرمال مي برد .

سيكل هاي حرارتي  مانند سيكل بار مكانيكي به نحوي مشابه از طريق انبساط و فشردگي قطعات مقره معلق شيشه اي عمل مي كند. اين انعطاف پذير ذاتي در طرح مقره معلق شيشه اي تحمل بارهاي چرخه اي مكانيكي و سيكل هاي حرارتي بدون جدايي را امكان پذير مي كند .

2-2-2 مقره هاي نوع پين شيشه اي

مقره هاي نوع پيني ساخته شده از شيشه در سراسر دنيا بكار مي روند . مقره هاي نوع پيني يك تكه متشكل از يك پوسته شيشه اي چقرمه شده با يك بخش بالايي مي باشد كه اين بخش با يك زين  كشويي ايجاد مي شود تا رسانا نگه داشته شود و داراي شياري به دور بخش بيروني است تا سيم اتصال در محل نگه داشته شود .غلاف خارجي روي در انتهاي پوسته سيماني مي شود تا مقره روي يك پين فولادي پيچ شود . عايق هاي 2و3 تكه با استفاده از يك سيمان آلوميني به يكديگر چسبيده مي شوند همانطور كه در شكل 8-2 نشان داده شده است .

 

 مقره نوع پيني ساخته شده از شيشه