聚酰亚胺薄膜老化过程中的表面放电特性

作者: 聚酰亚胺薄膜生产商 日期: 2015-11-09 人气: - 评论: 0

    聚酰亚胺(polyimidePI)薄膜作为特殊工程塑料在变频电机绝缘设计中得到了广泛应用,方波脉冲电压下的局部放电是造成变频电机绝缘系统失效的主要原因之一。为探讨放电对电机绝缘的损伤作用过程,基于ASTM 2275 01 标准设计一套表面放电老化试验系统,并对PI 薄膜进行老化试验。表面放电使介质表面碳化,增加了PI 薄膜的表面电导率,这对表面放电活性有较大的影响;借助扫描电子显微镜观察了不同放电老化阶段下PI 薄膜表面及横截面的微观形貌,发现PI 薄膜的降解是从试样表面逐渐向内部发展的过程; 采用傅里叶红外光谱(Fourier transform infraredspectroscopyFTIR)分析了PI 薄膜在老化前后的FTIR 图谱,发现PI 分子主链上的醚键(C-O-C)和酰亚胺环(C-N-C)键在放电老化作用下断裂,表面放电侵蚀造成有机分子链断裂是聚合物降解的本质原因。

    变频电机具有控制方便、节能等优势,已在高速铁路、舰船、家电等众多领域得到了广泛应用。变频调速牵引电机是高速动车组的关键设备之一,其性能直接影响到动车组运行的稳定性和可靠性。变频调速牵引电机一般采用脉宽调制(pulse widthmodulationPWM)驱动技术,输出的PWM 电压具有陡上升沿、频率高等特点[3-4]。大量研究表明,局部放电(partial dischargePD)是导致变频调速牵引电机绝缘破坏的主要原因。目前对脉冲方波电压下的局部放电测量技术及采用局部放电参量对绝缘状态进行表征已有大量研究,但是对于电机绝缘材料本身在老化过程中的微观结构及形貌演化过程却鲜有报道。

    局部放电产生的高能带电质点、热效应、活性物质以及紫外光辐射效应等共同对有机分子结构造成破坏,促使绝缘材料降解并导致其绝缘性能下降。利用先进材料分析手段(如:扫描电子显微镜(scanning electron microscopeSEM)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopyFTIR)、原子力显微镜、表面台阶仪、光电子能谱等),可从结构、物相、生成物等方面对放电老化后的绝缘材料进行研究。目前局部放电对固体绝缘材料侵蚀的研究主要集中在硅橡胶及其复合材料、环氧树脂及其复合材料[17-23]、聚丙烯[24-25]、聚酰胺及其复合材料 、油纸绝缘[28-30] 等。聚酰亚胺(polyimide , PI) 薄膜具有耐高低温(400 ℃ /269 )、耐酸碱腐蚀、耐辐射及优异的介电性能等,已作为匝间绝缘和对地绝缘的基础绝缘材料在变频调速牵引电机中得到了广泛的应用。


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