新型高分子纳米复合薄膜的介电和阻挡电晕放电特性

论文摘要

电力电子技术及新型半导体器件的迅速发展,使越来越多的交流变频调速电动机得到了广泛应用。由于局部放电等原因,许多变频电机的寿命只有12年,甚至有些电机绝缘在试运行阶段就发生击穿破坏。纳米科学技术的发展为新材料的开发和对现有材料的改性提供了新的思路和途径,纳米介质的出现,开辟了电介质新的应用领域。与传统介质比较,纳米复合介质的电、热、机械性能都有了很大的改善。随着纳米复合材料在电气领域的广泛应用,研究纳米粒子对聚合物介电性能的影响就成为实现这些新型材料应用的前提条件。并且本实验室近些年来在研究纳米复合薄膜的介电性能和耐电晕机理上,积累了大量的理论认知。本文以此为背景进一步对一种新型高分子纳米复合薄膜的介电强度、直流体积电阻率、电导电流特性曲线、介电谱以及耐电晕时间等方面进行了测量,得出实验数据,为纳米绝缘材料的改进提供依据。本文自制了相应的实验装置,并且其中设计了一套利用检测电流变化率对制作绝缘老化实验用钨针尖电极进行控制的实验装置,切断电流的时间控制在毫秒级以下,做出半径在微米级的分散性较小的钨针尖电极,并进一步对实验参数（如:钨丝直径,阴极孔径大小等）对实验结果的影响进行了分析。分析和实验表明,本方法制备时间短,分散性小,质量较高。最后,本文利用自制针-板放电实验装置,研究了这种新型高分子纳米复合薄膜阻挡正负极性电晕放电时的间隙电晕起始电压和击穿电压,以及对应的电晕放电图形和伏-安特征曲线。分析和实验表明,这种新型高分子纳米复合薄膜可有效提高间隙的电晕起始电压和击穿电压。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 变频电机绝缘破坏的原因
• 1.2.2 纳米复合材料介电特性的研究进展
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 纳米复合材料概述
• 2.1 纳米科技的兴起与发展
• 2.2 纳米材料的基本定义及分类
• 2.3 纳米微粒与结构的基本物理效应
• 2.4 纳米颗粒对聚合物介电性能的影响
• 2.4.1 纳米填粒对聚合物耐电晕老化性能的影响
• 2.4.2 纳米填料对聚合物击穿性能的影响
• 2.4.3 纳米填料对聚合物体积电阻率的影响
• 2.4.4 纳米填料对聚合物介电常数的影响
• 2.5 纳米高聚物复合物介电理论今后研究的方向
• 2.6 本章小结
• 第3章 新型高分子纳米复合薄膜的介电特性
• 3.1 介电强度
• 3.1.1 实验意义
• 3.1.2 实验样品
• 3.1.3 实验装置
• 3.1.4 实验过程
• 3.1.5 实验结果
• 3.2 直流体积电阻率测量实验
• 3.2.1 实验意义
• 3.2.2 实验样品
• 3.2.3 实验装置
• 3.2.4 实验过程
• 3.2.5 实验结果
• 3.3 电导电流测量实验
• 3.3.1 实验意义
• 3.3.2 实验样品
• 3.3.3 实验装置
• 3.3.4 实验过程
• 3.3.5 实验结果
• 3.4 介电谱特性
• 3.4.1 实验意义
• 3.4.2 实验装置
• 3.4.3 实验过程
• 3.4.4 实验结果与分析
• 3.5 本章小节
• 第4章 新型高分子纳米复合薄膜的耐局部放电特性
• 4.1 局部放电定义
• 4.1.1 局部放电的影响因素
• 4.1.2 局部放电检测方法
• 4.1.3 局部放电对绝缘材料的影响
• 4.2 局部放电测量装置
• 4.2.1 实验电源
• 4.2.2 实验电极
• 4.2.3 CCD 测试系统
• 4.3 绝缘老化实验用钨针尖电极的制备
• 4.3.1 实验意义
• 4.3.2 针尖形成机理及实验装置
• 4.3.3 实验控制系统
• 4.3.4 实验结果及分析
• 4.4 实验过程和实验结果
• 4.4.1 实验过程
• 4.4.2 实验结果
• 4.5 本章小节
• 第5章 新型高分子纳米复合薄膜阻挡电晕放电特性
• 5.1 实验意义
• 5.2 电晕放电机理和伏－安特性
• 5.3 实验装置
• 5.4 实验过程
• 5.5 实验结果
• 5.6 实验分析
• 5.7 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢