Analyse der elektrischen Durchschlagmechanismen in syntaktischen Schäumen

Tröger, Karl Alexander (Author); Schnettler, Armin (Thesis advisor)

Aachen / Mainz (2009) [Doktorarbeit]

Seite(n): 147 S. : graph. Darst.

Kurzfassung

Bei der Entwicklung von Geräten und Anlagen der Hochspannungs- und Energietechnik ist neben den Anforderungen in Bezug auf Zuverlässigkeit, Funktionalität und langer Lebensdauer auch eine möglichst leichte und kompakte Bauweise ein immer wichtiger werdendes Kriterium. Dies gilt insbesondere für transportable oder bewegte Systeme. Da sowohl der generelle Aufbau als auch die Verschaltung eines elektrischen Systems in den meisten Fällen keine Optimierung in Bezug auf Gewicht und Volumen zulassen, ohne dass die Funktionalität eingeschränkt werden muss, wird häufig versucht, die Gewichtseinsparung und die kompaktere Bauweise durch Verwendung eines möglichst leichten und leistungsfähigen Isoliersystems zu erzielen. Hierbei bietet sich der Einsatz von syntaktischen Schäumen an. Die Herstellung dieses Materials erfolgt durch das Einbringen von gasgefüllten Hohlkugeln mit einem Maximaldurchmesser von weniger als 200 µm in ein geeignetes Polymer. Durch die Variation unterschiedlicher Herstellungsparameter, wie zum Beispiel der Größe und dem Volumenanteil an Hohlkugeln, ist es möglich, die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs (spezifische Dichte, Festigkeit etc.) den gestellten Anforderungen anzupassen. Inwiefern diese Parameter die elektrischen Eigenschaften des Materials beeinflussen, ist hingegen nicht bekannt. In dieser Arbeit werden deswegen die elektrischen Eigenschaften eines syntaktischen Schaums auf Basis von Epoxidharz als Matrix und Glashohlkugeln als Füllstoff für den Kurzzeitbereich ermittelt und untersucht, welche Effekte sich bei einer gezielten Variation verschiedener Herstellungsparameter ergeben. Schwerpunkt der Untersuchungen sind hierbei die elektrische Festigkeit und das Teilentladungsverhalten des Schaums. Bei einer Überbelastung von syntaktischem Schaum mit hohen Gleich- und Wechselspannungen kommt es vor dem Durchschlag zu Schädigungen in der Materialstruktur, die in weiteren Messreihen dokumentiert und mit Hilfe von Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen analysiert werden. Die gesammelten Erkenntnisse werden abschließend dazu verwendet, um ein heuristisches Modell für den elektrischen Durchschlag im Kurzzeitbereich zu entwickeln und die Plausibilität der dabei getroffenen Annahmen anhand von Modellrechnungen zu verifizieren.

Identifikationsnummern

  • ISBN: 3-86130-674-3
  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-30342
  • REPORT NUMBER: RWTH-CONV-125170