Исследование влияния термической деградации на электрические свойства изоляции
На прошедшем в 2015 году IEEE International Symposium on Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives группа исследователей из Великобритании и Ирландии представила результаты собственного исследования изменения сопротивления и ёмкости электрической изоляции при её термической деградации при разных температурах.
Методология исследования состояла в следующем. Использовались 180 фрагментов изоляции из полиамид-имида. Все фрагменты были разделены на 6 равных групп по 30 фрагментов. Каждая из групп подвергалась нагреву. Первая группа нагревалась до 200⁰C, вторая до 215⁰C, третья до 230⁰C, четвёртая до 245⁰C, пятая до 260⁰C, шестая до 275⁰C. Каждая из групп также разделялась на 5 подгрупп по 6 фрагментов. Подгруппы выдерживались в условиях нагрева в течение 100, 200, 400, 800 и 1600 часов. После прохождения установленного времени измерялись ёмкость и сопротивление фрагментов изоляции в каждой подгруппе.
После обрабоотки результатов измерений стало видно, что итоговая ёмкость большинства фрагментов была ниже 20 пФ независимо от продолжительности обработки. Исходя из этого, исследователи сделали предположение, что падение ёмкости ниже 20 пФ может свидетельствовать о начале термической деградации, характер которой зависит от температуры. Среди всех фрагментов изоляции наибольшее падение наблюдалось у фрагментов, подвергшихся температуре 230⁰C.
Далее в исследовании были проанализированы образцы, подвергшиеся температуре 230⁰C, ниже 230⁰C и выше 230⁰C.
Распределение ёмкости образцов при температуре 230⁰C в зависимости от времени обработки показано ниже.
Из распределения видно, что ёмкость нелинейно уменьшается со временем.
Сглаженные гистограммы распределения ёмкостей образцов с временем обработки ниже и выше 400 часов показаны ниже.
Гистограммы соответствуют форме плотности вероятности нормального распределения. Точка пересечения гистограмм соответствует условной границе начала развития термической деградации. Для рассматриваемых образцов граница составила 19.1 пФ.
Распределение сопротивления образцов при температуре 230⁰C в зависимости от времени обработки показано ниже.
Анализ распределения показывает, что сопротивление падает в течение первых 400 часов, после чего начинает расти. Граница 400 часов также соответствует границе, разделяющей большинство фрагментов изоляции с ёмкостью выше и ниже 19.1 пФ, что подтверждает предположение о возможности использования этого значения как граничного.
При исследовании образцов, подвергшихся температуре ниже 230⁰C, было определено, что ёмкость практически не менялась и оставалась примерно равно 14.5 пФ. Сопротивление возрастало с увеличением времени.
Для образцов, подвергшиеся температуре выше 230⁰C, был характерен рост сопротивления до некоторого момента, после чего следовало падение из-за сильного повреждения изоляции. Значение ёмкости также, как и для других образцов, не показывало существенных изменений и оставалось примерно равным 14.8 пФ.
Некоторые из записанных распределений показаны ниже.
В заключении исследования указано, что в дальнейшей работе авторы планируют использовать ИК-спектроскопию для более глубокого изучения изменения свойств изоляции.
Больше новостей и аналитики из мира онлайн-диагностики электрооборудования читайте на нашем Телеграм-канале "ЗВЕЗДА"