Princípio de funcionamento do fio revestido de papel-: campo elétrico e mecanismo de gerenciamento térmico do óleo-Isolamento composto de papel
Dec 25, 2025| Como principal material de enrolamento para equipamentos de energia de alta-tensão e motores de alta{1}}potência, o princípio de funcionamento do fio revestido-de papel é baseado no mecanismo sinérgico de transmissão de corrente pelo condutor metálico e na supressão da concentração do campo elétrico e no retardo do envelhecimento térmico pelo sistema de isolamento composto de papel-óleo. Durante a operação, o fio revestido-de papel não apenas suporta altas cargas de corrente, mas também precisa manter isolamento elétrico-confiável e estabilidade térmica a longo prazo em ambientes-imersos ou selados em óleo. Seu mecanismo de funcionamento pode ser explicado a partir de dois aspectos: transmissão de condutividade e proteção de isolamento.
No nível de transmissão de condutividade, o núcleo do fio revestido-de papel é um condutor feito de cobre ou alumínio altamente condutivo. Quando o equipamento é energizado, a corrente alternada ou contínua é distribuída uniformemente ao longo da seção transversal-do condutor, realizando a transferência de energia do lado da fonte de energia para o lado da carga. A escolha da área-da seção transversal e do material do condutor determina sua capacidade-de corrente e o nível de aquecimento Joule sob condições operacionais, que é o ponto de partida para o projeto do mecanismo de gerenciamento térmico.
No nível de proteção do isolamento, a camada de isolamento do fio revestido-de papel consiste em papel isolante elétrico especialmente tratado, firmemente enrolado na superfície do condutor. O papel isolante é feito de fibras vegetais refinadas e possui excelente rigidez dielétrica e resistência mecânica. Quando usada sozinha, embora a camada de papel possa bloquear o vazamento de corrente, ela é propensa a descargas parciais sob condições de alta-tensão devido a lacunas de ar ou umidade. Portanto, a camada de papel precisa ser impregnada com óleo isolante mineral ou sintético. O óleo penetra nos microporos do papel e remove o ar, formando um sistema de isolamento composto de óleo-papel.
O princípio de funcionamento da estrutura composta de óleo-papel reside na utilização das propriedades complementares dos dois meios: a alta constante dielétrica e a fluidez do óleo isolante ajudam a distribuir o campo elétrico uniformemente e a remover o calor local; o papel isolante proporciona suporte mecânico estável e barreira dielétrica, inibindo a formação de canais de descarga causados por impurezas do óleo. Sob alta tensão CA, o campo elétrico é distribuído principalmente na camada de óleo, enquanto a camada de papel atua como divisor de tensão e evita descarga superficial. Em campos CC ou pulsados, a resistividade volumétrica do papel pode atrasar o acúmulo de carga e reduzir o valor de pico da intensidade do campo local.
Em termos de gerenciamento térmico, o calor Joule gerado durante a operação do fio isolado-de papel é conduzido para a camada de papel através do condutor e depois dissipado para o tanque de óleo do equipamento ou sistema de resfriamento através da convecção e condução do óleo impregnante. O sistema de óleo-papel mantém desempenho estável dentro de uma faixa de temperatura adequada, evitando a degradação do isolamento causada pela decomposição térmica da camada de papel ou volatilização do agente impregnante.
Em geral, o princípio de funcionamento do fio isolado-de papel é conduzir eletricidade com eficiência através de um condutor metálico e obter homogeneização do campo elétrico, dissipação de calor e amortecimento mecânico através de um sistema de isolamento composto de óleo-papel. Isso permite manter um isolamento confiável-de longo prazo e desempenho operacional em ambientes de alta-tensão, alta-temperatura e imersos em óleo-, fornecendo uma garantia fundamental para a operação segura de equipamentos industriais e de energia em grande-escala.