Полевая зависимость времени образования электрических дендритов в полимерной изоляции
DOI:
https://doi.org/10.33910/2687-153X-2024-5-4-187-194Ключевые слова:
полимерная изоляция, электрические дендриты, время зарождения дендритов, максимальная локальная напряжённость электрического поля, пороговые параметры дендритообразования, теория катастроф, катастрофа складкиАннотация
Проанализированы известные выражения для описания полевой зависимости времени зарождения электрических дендритов в полимерной изоляции и отмечена необходимость модификации этих выражений для возможности корректного определения пороговых параметров дендритообразования. В рамках представлений теории катастроф получено уравнение зависимости времени зарождения дендритов в полимерных диэлектриках от величины максимальной локальной напряжённости электрического поля. Определены параметры данного уравнения для эпоксидной и полиэтиленовой изоляции. Установлено хорошее согласие между литературными экспериментальными данными и полевыми зависимостями времени зарождения дендритов, построенными по предложенному уравнению. Рассмотрены геометрические свойства функции катастрофы складки, характеризующей закономерности изменения времени образования электрических дендритов в полиэтиленовой изоляции.
Библиографические ссылки
Blythe, T., Bloor, D. (2005) Electrical properties of polymers. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 480 p. (In English)
Borisova, M. E., Kojkov, S. N. (1979) Fizika dielektrikov [Physics of dielectrics]. Leningrad: Leningrad University Publ., 240 p. (In Russian)
Borisova, M. E., Marchenko, M. S. (1998) Elektricheskaya prochnost’ plenok poliimida [Electric strength of polyimide films]. Elektrotekhnika, 5, 4–6. (In Russian)
Cai, Z., Wang, X., Li, L., Hong, W. (2019) Electrical treeing: A phase-field model. Extreme Mechanics Letters, 28, 87–95. https://doi.org/10.1016/j.eml.2019.02.006 (In English)
Dissado, L. A., Fothergill, J. C. (1992) Electrical degradation and breakdown in polymers. London: Peter Peregrinus Publ., 601 p. (In English)
Dissado, L. A., Hill, R. M. (1990) The statistics of electrical tree inception. IEEE Transactions on Electrical Insulation, 25 (4), 660–666. https://doi.org/10.1109/14.57087 (In English)
Dissado, L. A., Dodd, S. J., Champion, J. V. et al. (1997) Propagation of electrical tree structures in solid polymeric insulation. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 4 (3), 259–279. https://doi.org/10.1109/94.598282 (In English)
Gilmore, R. (1993) Catastrophe theory for scientists and engineers. New York: Dover Publ., 666 p. (In English)
Hu, L., Xu, Y., Chen, X. et al. (2012) The electrical trees initiation at different electric field strength in XLPE cable insulation. In: Proceedings of the IEEE International symposium on electrical insulation. San Juan: IEEE Publ., pp. 14–17. https://doi.org/10.1109/ELINSL.2012.6250958 (In English)
Kuchinskij, G. S. (1979) Chastichnye razryady v vysokovol’tnykh konstruktsiyakh [Partial discharges in high-voltage structures]. Leningrad: Energiya Publ., 224 p. (In Russian)
Noguchi, S., Nakamichi, M., Oguni, K. (2020) Proposal of finite element analysis method for dielectric breakdown based on Maxwell’s equations. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 371, article 113295. https://doi.org/10.1016/j.cma.2020.113295 (In English)
Sitole, S., Nyamupangedengu, C. (2020) Comparing electrical tree inception in epoxy and polyethylene using Fowler-Nordheim based model. In: B. Nemeth (ed.). Proceedings of the 21st International symposium on high voltage engineering. ISH 2019. Lecture notes in electrical engineering. Vol. 599. Cham: Springer Publ., pp. 1303–1313. https://doi.org/10.1007/978-3-030-31680-8_125 (In English)
Tanaka, T., Greenwood, A. (1978) Effects of charge injection and extraction on tree initiation in polyethylene. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-97 (5), 1749–1759. https://doi.org/10.1109/TPAS.1978.354668 (In English)
Tumusova, A. N., Kapralova, V. M., Sudar, N. T. (2020) Impulse and DC breakdown strength of polypropylene thin film. Physics of Complex Systems, 1 (2), 56–60. https://doi.org/10.33910/2687-153X-2020-1-2-56-60 (In English)
Wang, Q., Deng, Y., Yap, M. et al. (2023) Electrical tree modelling in dielectric polymers using a phase-field regularized cohesive zone model. Materials & Design, 235, article 112409. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112409 (In English)
Zakrevskii, V. A., Pakhotin, V. A., Sudar’, N. T. (2020) Lifetime of polymers in AC electric field. Technical Physics, 65 (2), 238–242. https://doi.org/10.1134/S1063784220020255 (In English)
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Валентин Владимирович Киселевич
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.
Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.
