CC BY
15
УДК537.212:621.3.048
Малюшевська А. П.1, Топоров С. О.2, Гунько В. I.3
1Канд. техн. наук, доцент, старш. наук. cniepo6. Нституту iмпульсних процеав i технологiй НАН УкраТни,
E-mail: [email protected]
2Пров. iнженер Ыституту iмпульсних процеав i технологй НАН УкраТни 3Зав. сектором iнституту iмпульсних процеав i технологiй НАН УкраТни
ДОВГОТРИВАЛА ЕЛЕКТРИЧНА М1ЦН1СТЬ ПОЛ1МЕРНИХ ПЛ1ВОК
П1Д Д16Ю ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ
Мета роботи — вивчення довговiчностi nолiмерних nnieoK в усталеному електричному полi постшного струму, визначення характеру процесу електричного руйнування полмерних nnieoK за умов заглушення част-кових розрядiв.
Методи дослгджень — експериментальн з обробкою результатiв засобами математичног статистики.
Отримаш результаты — встановлено, що електрична довговiчнiсть полiмерних плiвок мжронног товщи-ни експоненщально зменшуеться при збтьшент середньог напруженостi поля. Ощнка електричног мiцностi до^джених полiмерних плiвок на пiдставi визначення гхньог довговiчностi дозволяе розглядати плiвку пол-троптену, як найбтьш електрично мщну в данихумовах випробувань.
Наукова новизна — експериментально визначет ктетичт закономiрностi електричного стартня рiзних плiвкових полмерних дiелектрикiв у постшному електричному полi в умовах обмеження часткових розрядiв.
Практична значим1сть — дан з пробивног напруженостi i довговiчностi плiвкових полмерних дiелект-ритв корисн для ощнювання працездатностi силових конденсаторiв та тших пристрогв з полiмерними дiелектричними плiвка.ми, прогнозування термШв збереження гх працездатного стану.
Ключов1 слова: електрична мщтсть, полiмернi електроiзоляцiйнi плiвки, напружетсть електричного поля.
ВСТУП
Вивчення електрично! мщносп полiмерних дiелект-риюв шд впливом електричного поля налiчуe багато де-сятилггь. Змши тд впливом електричного поля мехашч-них i електричних властивостей полiмерiв детально вив-чалися в умовах, коли не приймалося спещальних заходiв для обмеження часткових розрядiв, тобто розрядiв у га-зових включеннях всередит iзолящ!, пром1жках мгж зраз-ком i електродами, а також поверхневих розрядав. Загаль-новщомо, що в результата ерозп, що виникае в щшмер-ному матерiалi пiд впливом часткових розрядiв, вщбу-ваеться поступове руйнування дослщжуваних зразк1в, що i призводить до пробою. Закономiрностi електричного старшня полiмерних дiелектрикiв в умовах часткових розрдщв були узагалъненi i систематизоваш в рядi моно-графiй вчених зi свiтовим iм'ям: Г. С.Кучинського [1], А. Н.Циюна [2], Б. 1.Сажша [3], Ь. А. I С. Fothergill
[4]. Разом з тим давно юнував терес i до вивчення електрично! мщносп оргашчних дiелектричних матерiалiв в умовах виключення часткових розрядiв, тобто в умовах ди суто електричного поля на полiмер [5], тим бшьше, що вдосконалення технологiй виготовлення полiмерних iзоляцiйних матерiалiв, просочуючих рщин для плiвко-вих дiелектричних систем i виробiв з цих компоненпв дозволили iстотно зменшити можливiстъ виникнення часткових розрядiв у дiелектрику в процеа експлуатацi!. Цей факт також пояснюе зростання iнтересу до електричного руйнування щшмеру, не пов'язаного з впливом часткових розрядав. Дат наукових робiт [6-8] дозво-ляють припустити, що при практично повному обме-
© Малюшевська А. П., Топоров С. О., Гунько В. I., 2017 БОТ 10.15588/1607-6761-2017-1-2
женш часткових розрядав в щшмерах шд да ею електричного поля також вщбуваеться поступова змша структу-ри i властивостей мaтерiaлу, що закончу еться пробоем.
Вивчення руйнування полiмерних дiелектричних плiвок в результaтi дй електричного поля представляе не тiльки науковий, але й великий практичний iнтерес. Таю плiвки знаходять широке застосування як високовольтна iзоляцiя в рiзних елекгротехтчних пристроях, наприклад, у високовольтних iмпульсних конденсаторах. Розвиток технiки пред'являе все бiльшi вимоги до !! нaдiйностi i довговiчностi електротехнiчних пристро!в [9], осшльки часто полiмернa елеюрлзолящя експлуатуеться в досить жорстких умовах, наприклад, у високовольтних iмпульс-них конденсаторах робоча напружешсть тдвищуеться до 200 МВ/м при обмеженому ресурсi. Таким чином, дaнi з пробивно! нaпруженостi i довговiчностi щтвкових полiмерних дiелектрикiв кориснi для ощнювання працез-дaтностi силових конденсaторiв та шших пристро!в з пол-iмерними дiелектричними плiвкaми, прогнозування термiнiв збереження !х працездатного стану i для роз-робки технологи виготовлення плiвково! щотмерно! iзо-ляцй' з тдвищеною електричною мiцнiстю.
МЕТА ДОСЛ1ДЖЕНЬ
Метою роботи е вивчення довговiчностi полiмерних плiвок в усталеному електричному полi постiйного струму за умов заглушення часткових розрядiв, визначення характеру процесу електричного руйнування полiмер-них плiвок.
Пiд довговiчнiстю розумiеться властив^ь елемента або системи довгостроково збертати прaцездaтнiсть до
настання граничного стану. У цш робот шд працездатн-ютю пол!мерно! пл1вки маеться на уваз1 виконання нею електро!золюючих функцш, а тд граничним станом ро-зушемо настання конкретно! подл - пробою зразка. Шд пробоем тут в свою чергу розум!еться р1зке (лавинопо-д1бне) зростання величини електричного струму, що протшае кр1зь зразок, яке, як правило, призводить до його мехашчного руйнування.
ВИКЛАДЕННЯ ОСНОВНОГО МАТЕР1-АЛУ ТА АНАЛ1З ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬ-ТАТ1В
Як характеристика електрично! м1цност1 пол1мерних д1електрик1в використовуеться величина !хньо! пробив-
но! напруженосп (Епр , МВ/м), яку ще називають корот-
кочасною електричною мщтстю, та електрична дов-гов!чшсть (т, с), яка, в свою чергу, отримала також на-зву довготривала електрична мщшсть. Законом!рносп електричного старшня пол1мер1в вивчають, дослщжую-чи залежшсть довгов!чносп зразка ввд величини серед-ньо! напруженосп електричного поля або, при визна-
ченш Епр, ввд швидкосп зростання напруги. Тому, у
процеа проведення вим1р1в, необхщно було створити однорщний або близький до такого розподш електричного поля в м1желектродному простор!. Тшьки в цьому випадку як характеристику електричного поля можна використати його середню напружешсть, що дор!внюе ввдношенню напруги, прикладено! до електрод!в, до ши-рини м!желектродного пром!жку.
При проведенш випробувань тонких д!електричних шар!в (наприклад, пол!мерних пл!вок) як електроди широко використовуються сфера й площина за умови, що рад!ус сфери набагато бшьше товщини пл!вки. У такш електродн!й систем! розпод!л поля в обласп м!н!мально! ввдстат м!ж електродами близький до однор!дного. Якщо д!електрик перебувае в середовищ! з набагато меншою електричною м!цн!стю, наприклад, у повггр!, то можли-во виникнення розряд!в б!ля кра!в електрод!в, що призводить до спотворення однорщного розпод!лу поля. Для усунення крайових розряд!в рекомендуеться проводити випробування в середовищ!, що мае бшьш високе зна-чення електрично! м!цност! в пор!внянш з електричною м!цн!стю повиря й д!електричну проникн!сть близьку до д!електрично! проникност! пол!мерного д!електрика, ! в
той же час значно бшьш високу пров!дн!сть, наприклад, помщати зразок у конденсаторне масло або кремншор-ганичну р;дину [10]. У данш робот! при електричних вип-робуваннях як середовище використовувалося трансфор-маторне масло марки Т-1500 - неполярна рвдина з д!елек-тричною проникн!стю 2,2 ! питомим об'емним елект-ричним опором 5-1011 Ом-м.
Висока швидк!сть руйнування пол!мер!в в результат! ди часткових розряд!в, у всякому раз! в постшному пол!, може мати мюце т!льки при наявносп досить великих пор або значних просв!т!в м!ж електродами ! досл!джува-ним зразком. Тому, виключити частков! розряди в обсяз! матер!алу або, принаймн!, значно зменшити !хню !нтен-сивн!сть прост!ше всього, використовуючи як об'екти випробування пл!вков! шотмерш д!електрики товщиною в к!лька м!крометр!в. Дал! !стотно зменшити ймов!рн!сть потрапляння пори в м!желектродний пром!жок можна, якщо зменшити площу поверхн! сферичного електроду. В!дпов!дно, малим буде ! обсяг пол!меру, у якому мож-ливий проб!й, тому мала й !мов!ршсть потрапляння велико! пори або дефекту пл!вки в цей «небезпечний» обсяг. Занурюючи таку електродну систему, !з установле-ним у не! зразком пл!вки, у д!електричну р!дину (що за-довольняе вищеназваним вимогам) можна повн!стю усу-нути крайов! розряди.
Довгов!чн!сть ! короткочасна електрична м!цн!сть зразк!в пол!мерно! пл!вки п!д д!ею електричного поля визначалася за допомогою високовольтного апарата АИИ-70 ТУ 25-06-1769-76, що забезпечуе л!н!йний п;дйом
напруги, реестрац!я значения напруги пробою (ипр)
проводилася за допомогою к!ловольтметру електроста-тичного С196 ТУ 25-04-130-79, довгов!чтсть (час життя зразк!в пол!мерно! пл!вки до пробою) ф!ксувався за допомогою секундом!ра механ!чного С0Спр-2б-2-00 ТУ 67-03-186-82. Об'ектами цих досл!джень були пол!мерн! д!електричн! пл!вки товщиною вщ 10 до 70 мкм, були об-ран! пл!вков! матер!али, що знайшли широке викорис-тання в електротехшщ, в тому числ! ! при виготовленн! силових конденсатор!в. Дослвджувалися пол!етилентереф-талатна (ПЕТФ), полжарбонатна (ПК), пол!ам!дна (П1), пол!проп!ленова (1111). пол!етиленова (ПЕ), пол!тетраф-торетиленова (ПТФЕ) пл!вки. Деяк! ф!зичн! й електричт властивост! пол!мер!в, з яких виготовлен! досл!джуван! пл!вки, представлен! у табл. 1 [11].
Таблиця 1 - Ф1зичн1 й д1електричн1 властивосп пол1мер1в
Найменування пол1меру П - полярний; Н - неполярний А - аморфний; К - кристагичний Д1електрична проникшсть Тангенс кута д1електричних втрат Максимальна робоча температура, оС
ПЕТФ П К 3,2 0,0050 130
ПК П К 3,0 0,0020 140
П1 П К 3,5 0,0030 240
ПП Н К 2,2 0,0002 110
ПЕ Н А 2,2 0,0003 85
ПТФЕ Н К 2,0 0,0003 260
Зразки пл1вок являли собою квадратш фрагменти з1 стороною 100 мм. Товщина сухих зразк1в пл1вки визнача-лася ввдповвдно до ГОСТ 17035-86 «Пластмассы. Методы определения толщины пленок и листов» по виб1рщ 10 зразюв з 100.
Електрична м1цшсть д1електрик1в (у тому числ1 пол-1мер1в 1 пол1мерних пл1вок), яка характеризуеться пробивною напружешстю або електричною довгов1чтстю, тддаеться статистичному розкиду 1 !! варто розглядати як випадкову величину. Тобто, результати випробувань довготривало! 1 короткочасно! електрично! мщносп пол-1мерних д1електрик1в через значний розкид експеримен-тальних значень пробивно! напруженосп й довгов1чносп мають потребу в статистичнш обробщ. Середне значен-ня величини У, що визначаеться, (у якосп У виступа-ють середш значення довгов1чносп т або пробивно! напруженосп Епр), Г! середньоквадратичне вщхилення а 1 коефщент вар1аци V, розраховувалися за формулами:
1 "
У = 11 У- ;
=1
а =
S Y - Y)2
i=1
n
v = а / Y,
де n - число випробувань, Yi - довговiчнiсть (або про-бивна напруженiсть) при i-ому випробуваннi.
На рис. 1 в напiвлогарифмiчних координатах представлен залежносп т(E) дослвджених кивок. Кожна точка на граф^ вiдповiдаe середнiй довговiчностi партiï зразшв (15 штук) при заданiй напруженосп поля. Наве-
дет дат вказують на помггне розходження мiцнiсних вла-стивостей плiвок рiзних типiв. У той же час, для вах дос-лiджених плiвок характерна ч^ко виражена за-лежнiсть т(Е).
У розглянутому дiапазонi змiни середньоï напруженосп електричного поля ва залежносп близьк1 до лшшно-го виду, тобто електрична довговiчнiсть плiвки експонен-цiально залежить вiд напруженосп електричного поля. Отримаш данi вказують на помину вiдмiну мiцнiсних властивостей плiвок рiзних полiмерiв, але, варто заува-жити, що вiдрiзки прямих, що характеризують дов-говiчнiсть, мають приблизно однаковий нахил. Тому, оцшка електрично1 мiцностi дослiджених полiмерних плiвок на пiдставi визначення 1х довговiчностi дозволяе розглядати полiпропiленову плiвку, як найбшьш електрично мiцну у даних умовах випробувань.
Стд зазначити, що в тих випадках, коли яким-небудь шляхом вдаеться позбутися ввд макродефекпв у дiелект-рику або ютотно зменшити ймовiрнiсть потрапляння 1х у мiжелектродний промiжок, електрична мiцнiсть його рiзко зростае. Був проведений спещальний порiвнюваль-ний експеримент: отримано залежностi довговiчностi полiмерноï електроiзоляцiйноï плiвки вiд напруженостi електричного поля в умовах, коли не вживалося жодних заходiв щодо обмеження часткових розрядiв. Залежностi були зняп для шотетилентерефталатжй плiвки товщиною 15 мкм i полiпропiленовоï плiвки товщиною 10 мкм, як для таких, що широко використовуються в дiелекгричних системах високовольтних iмпульсних конденсаторiв, спроектованих 1нститутом iмпульсних процесiв i техно-лопй НАН Украши. Довгочасна електрична мщшсть зразшв знизилася, особливо при високих напругах. На рис. 2 зютавлеш результати дослiдження довговiчностi ПП та ПЕТФ плiвок за умов заглушення часткових роз-рядiв (ЧР) i без нього.
lg т (т, с) 4,00
3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00
—♦- ПЕТФ, 15 мкм ПЭТФ, 20 мкм
- ПП, 10 мкм
• ПП, 12 мкм Ж ПК, 15 мкм
• П1, 40 мкм
+ ПТФЕ, 25 мкм
- ■' ПЕ, 70 мкм
100
200
300
400
500
600
700
Е, МВ/м
Рисунок 1 - Залежшсть довгов1чност1 пол1мерних пл1вок вщ середньо'1 напруженост електричного поля
Таким чином, при експериментальному встановлент електрично! мiцностi i довговiчностi полiмерних плiвок вкрай важливими е методика проведения вимiрювань i урахування (або вибiркове нiвелюваиия) комплексу явищ, що виникають при пробо! твердих полiмерних дiелект-рик1в. Крiм того, ощнка мiциiсних властивостей щотмер-но! птвки лише за пробивною напруженiстю, без урахування характеру залежносп довговiчностi вiд напруже-ностi електричного поля виявляеться хибною.
При старiннi полшерних дiелектричиих плiвок мшрон-но! товщини в електричному полi можна видшити двi стаду: стадю, пов'язану з накопиченням в матерiалi плiвок дефекпв, i стадiю, на як1й вщбуваеться швидке руйну-вання зразка [12]. Якщо iитенсивнiсть часткових розрядiв на першш стадп залежить вiд умов експерименту (i !! можливо зменшити майже до нуля), то друга стадiя зав-жди супроводжуеться штенсивними розрядами, що вик-ликають швидке руйнування. Приймемо, що дов-говiчнiсть визначаеться часом, необхщним для утворен-ня в результатi розриву макромолекул полiмеру досить великого каналу (або пори), в якш можуть виникнути розряди значно! потужиостi. Нехай для цього мае розiр-ватися N зв'язшв у макромолекулi полiмеру. Тодi дов-говiчнiсть ф визначатиметься iз спiввiдношения
N=Упор1*№*:
(1)
0
де VПор - об'ем пори; у (г) - швидшсть розпаду макро-
молекули в електричному полi на одиницю !! об'ему.
Тобто, швидшсть розриву макромолекул визначае довгсвчтсть полшерно! птвково! iзолящl. Розгляд рiзних гiпотез про руйнування макромолекул полiмерiв пiд впливом електричного поля [5-13] дозволяе зв'язати !х розрив з протшанням двоступеневого процесу, на першш стадп якого вiдбуваеться польова юшзащя макромоле-кули, а на другш - термофлукIуацiйний розпад ослабле-ного зв'язку в макроiонi, що утворився. Кожна iз стадiй цього процесу характеризуемся певною константою швидкосп (к , к2, вiдповiдно), яка залежить вщ напруже-
носп електричного поля. За розглянутою гiпотезою, якщо швидшсть розпаду макромолекул лiмiтуеться швидшстю розпаду молекулярних iонiв, залежиiсть довговiчностi полiмерного плiвкового зразка вiд напруженосп буде носити експоненцiальний характер, у всякому раз^ при температурах нижче температури плавлення полiмеру. Швидк1сть розпаду макромолекул описуеться вiдомою системою шнетичних рiвнянь для процесу, що складаеть-ся з двох послщовних мономолекулярних реакц1й [16]:
Жп °(г) о,А ■ = -к1п (г)
Жг
Лп+(г) оил , + .А
--— = к1п (г) - к2 п (г)
аХ
С = п °(г) + п + (г) + п (г)
(2)
де п (г) - концентращя зв'язк1в, що не розiрвалися;
п+ (г) - концентрац1я ютзованних зв'язк1в; пЬ (г) - кон-
центрацiя розiрваиих зв'язк1в; С - концентращя зв'язшв, що складають шстяк макромолекул i орiеиIOваиих уздовж поля; г - час.
Перше рiвняння системи визначае швидшсть змен-шення концентрацп зв'язк1в, що не розiрвалися, друге -швидк1сть змiни в чай концентрацп iонiзоваиих зв'язк1в, а трете е рiвнянням балансу. При константах швидкостей реакцл, що не змiнюються з часом, дана система допус-кае аиалiтичне рiшення. В нестащонарному випадку, коли константи швидкосп е функцiями часу, система дифе-ренцiальних рiвиянь, що описуе процес розриву макромолекул, в загальному випадку може бути виршена тшьки чисельно. Вирiшения вищенаведено! системи ди-ференц1альних рiвиянь для визначення виду аналгтичних виразiв, що встановлюють взаемозв'язок м1ж пробивний напруженiстю, швидк1стю зростання напруги на зразку i
(т)
4,00 -|
3,50 -3,00 -2,50 -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00
200
ПЕТФ, 15 мкм
ПЕТФ, 15 мкм, без заглушення ЧР ПП, 10 мкм
ПП, 10 мкм, без заглушення ЧР
300
400
500 600
700 Е, МВ/м
Рисунок 2 - Залежнють довгов1чносп вщ середто! иапружеиостi поля для пл1вок ПЕТ, ПП
сутствии частичных разрядов / M. Э. Борисова, C. H. Койков, Я. Opoc // Электричество. - 1982. -№12. - С. 58-59.
7. Бережанский В. Б. Предельные характеристики емкостных накопителей энергии с пленочными полимерными диэлектриками / В. Б. Бережанский, В. В. Городов, В. А. Закревский, В. И. Рудь // Электротехника. - 1990. - №7. - С. 27-30.
8. Ушаков В. Я. Закономерности разрушения полимеров при длительном нагружении электрическим полем / В. Я. Ушаков, А. Л. Робежко, Г. В. Ефремова // ФТТ. - 1984. - Т.26, №1. - С. 45-49.
9. Малюшевська А. П. Вплив складу i морфологи кон-денсаторних шотмерних птвок на термостабшьтсть !х короткочасно! електрично! мщносп / А. П. Малюшевська, С. О. Топоров // - Электротехтка та електроенергетика. - 2016. - № 1. - С. 18-24. DOI 10.15588/ 1607-6761-2016-1-3
10. Лущейкин Г. А. Методы исследования электрических свойств полимеров / Г. А. Лущейкин. - М.: «Химия», 1988. - 160 с.
11. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю. В. Корицкого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тареева. - В 3 т. - Т.2. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 467 с.
12. Ушаков В. Я. Электрическое старение и ресурс монолитной полимерной изоляции / В. Я. Ушаков. -М.: Энергоатомиздат, 1988. - 152 с.
13. Кауш Г. Разрушение полимеров / Г. Кауш. - М.: Мир, 1981. - 440 с.
14. Artbauer J. Electric strength of polymers / J. Artbauer / / Journal ofPhysics (D). - 1996. - Vol. 29. - P. 446-456.
15. Kao K. C. New Theory of electrical discharge and breakdown in low-mobility condensed insulators / K.C. Kao // Journal of Applied Physics. - 1984. -Vol. 55, № 3. - P. 752-755.
16. Еммануель Н. М. Курс хiмiчноi шнетики / Н. М. Ем-мануель, Д. Р. Кнорре. - М.: Вища школа, 1984. -201 с.
Стаття надiйшла до редакцп 16.03.17 Малюшевская А. П.1, Топоров С. О.2, Гунько В. И.3
'Канд. техн. наук, доцент, старш. научн. сотр. Института импульсных процессов и технологий НАН Украины 2Вед. инженер Института импульсных процессов и технологий НАН Украины 3Зав. сектором Института импульсных процессов и технологий НАН Украины
ДОЛГОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Цель работы — изучение долговечности полимерных пленок в электрическом поле постоянного тока, определение характера процесса электрического разрушения полимерных пленок в условиях подавления частичных разрядов
Методы исследований — экспериментальные с обработкой результатов средствами математической статистики.
Полученные результаты — установлено, что электрическая долговечность полимерных пленок микронной толщины экспоненциально уменьшается при увеличении средней напряженности поля. Оценка электрической прочности исследованных полимерных пленок на основании определения их долговечности позволяет рассматривать пленку полипропилена, как наиболее электрически прочную в данных условиях испытаний.
Научная новизна — экспериментально определены кинетические закономерности электрического старения различных диэлектрических пленок в электрическом поле постоянного тока в условиях ограничения частичных разрядов.
його температурою, електрично! довговiчнiстю i напру-жешстю електричного поля е важливим завданням по-дальших дослвджень.
ВИСНОВКИ
Визначеш юнетичш закожмрносп електричного ста-ршня рiзних шшмерних дiелектрикiв у пост-
шному електричному rnrai в умовах обмеження часткових розрядав. Встановлено, що електрична довговiчнiсть пол1мерних плiвок мжронно! товщини експоненщально зменшуеться при збшьшенш середньо! напруженосп поля. Оцшка електрично! мiцностi дослвджених шшмер-них плiвок на пiдставi визначення !хньо! довговiчностi дозволяе розглядати плiвку шшпропшену, як найбшьш електрично мщну в даних умовах випробувань.
Кшетичний характер пробою шшмерних даелектрич-них птвок мжронно! товщини обумовлений юнуванням тдготовчо! стада, що визначае довговiчнiсть зразка в електричному пол! На цш стади в локальних областях зразка полiмерно! плiвки, де напружешсть електричного поля перевищуе середш значення, вщбуваеться розпад макромолекул шшмеру, iнiцiйований електричним полем.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Кучинский Г. С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. - M.: Энергия, 1979. - 224 с.
2. Койков С. Н., Цикин А. Н. Электрическое старение твердых диэлектриков и надежность диэлектрических деталей. Л.: Энергия, 1968. -186 с.
3. Электрические свойства полимеров. Под. ред. Б. И. Сажина. - Л.: Химия, 1977. - 192 с.
4. Dissado L. A., Fothergill J. С. Electerical Degradation and Breakdown in Polymers. - London: Peter Peregrinus, 1992. - 456 p.
5. Weber W. Durchschlad von Paraffin. //Archiv fur Elektrotechnic. - 1933. - В. 27, № 7. - S. 511-522.
6. Борисова M. Э. Закономерности электрического старения полиэтиленовой кабельной изоляции при от-
Практическая значимость — данные о пробивной напряженности и электрической долговечности диэлектрической пленки полезны для оценки предельной работоспособности силовых конденсаторов и других устройств с полимерными диэлектрическими пленками, прогнозирования продолжительности их работоспособного состояния.
Ключевые слова: электрическая прочность, полимерные электроизоляционные пленки, напряженность электрического поля
Malyushevska A. P.1, Toporov S. O.2, Gunko V. I.3
'Ph.D., associate professor, senior staff scientist of Institute of Pulse Processes and Technologies of NAS of Ukraine
2Senior engineer of Institute of Pulse Processes and Technologies of NAS of Ukraine
3Sector chief of Institute of Pulse Processes and Technologies of NAS of Ukraine
LONG-TERM ELECTRICAL STRENGTH OF POLYMER FILMS UNDER THE ELECTRICAL FIELD INFLUENCE
Purpose — to study the durability ofpolymer films in electric field of direct current, define the type of the process of polymer films' electric destruction under conditions ofpartial discharge suppression.
Research methods — experimental, results were processing by means of mathematical statistics.
The results — the electrical durability of micron thickness polymer films exponentially decreases with increasing of average field strength. Evaluation ofstudied polymerfilms' electric strength based on the definition oftheir longevity allow to considered polypropylene film as the most electrically strong in these testing conditions.
Scientific novelty — experimentally was determined kinetic type ofvarious polymeric dielectrics films' electrical aging in electric field of direct current in terms ofpartial discharge suppression.
The practical significance — data on breakdown .strength and durability ofpolymeric insulating films are useful for evaluating the efficiency limit ofpower capacitors and other devices with polymer dielectric films, forecasting the duration of their operability.
Key words: electrical strength, polymer insulating films, electric field intensity
REFERENCES
1. Kuchinskij, G. S. (1979). Chastichnye razryady v vysokovol'tnyh konstrukciyah. Moscow, EHnergiya, 224.
2. Kojkov, S .N., Cikin, A. N. (1968). Elektricheskoe starenie tverdyh diehlektrikov i nadezhnost' diehlektricheskih detalej, Sankt-Peterburg, EHnergiya, 186 s.
3. Elektricheskie svojstva polimerov. (2007). Pod. red. B.I. Sazhina, Sankt-Peterburg, Himiya, 192.
4. Dissado, L. A., Fothergill, J. S. (1992). Electerical Degradation and Breakdown in Polymers. London, Peter Peregrinus, 456.
5. Weber, W. (1933). Durchschlad von Paraffin. Archiv fur Elektrotechnic, 27, 7, 511-522.
6. Borisova, M .E., Koykov, C. H., Opoc, Ya. (1982). Zakonomernosti elektricheskogo stareniya polietilenovoy kabelnoy izolyatsii pri otsutstvii chastichnyih razryadov. Elektrichestvo, 12, 58-59.
7. Berezhanskiy, V. B., Gorodov, V V., Zakrevskiy, V. A., Rud, V. I. (1990). Predelnyie harakteristiki emkostnyih nakopiteley energii s plenochnyimi polimernyimi dielektrikami. Elektrotehnika, 7, 27-30.
8. Ushakov, V Ya., Robezhko, A. L., Efremova, G. V (1984). Zakonomernosti razrusheniya polimerov pri dlitelnom
nagruzhenii elektricheskim polem. FTT, 26, 1, 45-49.
9. Malyushevs'ka, A. P., Toporov, S. O. (2016). Vpliv skladu i morfologii' kondensatornih polimernih plivok na termostabil'nist' i'h korotkochasnoi' elektrichnoi' micnosti. Elektrotekhnika ta elektroenergetika. 1, 1824. DOI 10.15588/1607-6761-2016-1-3
10. Luscheykin, G. A. (1988). Metodyi issledovaniya elektricheskih svoystv polimerov. Moscow, «Himiya», 160.
11. Koritskogo, Yu. V., Pasyinkova, V. V., Tareeva, B. M. (1987). Spravochnik po elektrotehnicheskim materialam. V 3t, Moscow, Energoatomizdat, 2, 467.
12. Ushakov, V Ya. (1988). Elektricheskoe starenie i resurs monolitnoy polimernoy izolyatsii. Moscow, Energoatomizdat, 152.
13. Kaush, G. (1981). Razrushenie polimerov. Moscow, Mir, 440.
14. Artbauer, J. (1996). Electric strength of polymers. Journal of Physics (D), 29, 446-456.
15. Kao, K. C. (1984). New Theory of electrical discharge and breakdown in low-mobility condensed insulators.
Journal of Applied Physics, 55, 3, 752-755.
16. Emmanuel, N. M., Knorre, D. R. (1984). Kurs himicheskoy kinetiki. Moscow, Vischa shkola, 201.
