Вивчення деяких закономірностей руйнування полімерних плівкових діелектриків під впливом електричного поля в умовах обмеження часткових розрядiв

Abstract

Робота присвячена дослідженню процеса електричного старіння і руйнування полімерних діелектричних плівок. Показано, що пробій твердих полімерних діелектриків під дією електричного поля не є критичною подією, а є процесом, що розвивається у часі та проявляється у накопиченні дефектів в матеріалі. Розділяються умови навантаження електричним полем, в яких протікає старіння полімерів, показано, що старіння під дією електричного поля навіть в умовах обмеження часткових розрядів є неминучим явищем. Для мінімізації впливу часткових розрядів та задля запобігання електричної ерозії полімеру запропоновано просту методику їх обмеження, яка передбачає зменшення області полімерної плівки, що підпадає під дію електричного поля та занурення зразків у діелектричну рідину з метою виключення можливості виникнення поверхневих розрядів. Розглядаються результати експерименту з перевірки гіпотези про оборотність змін, що відбуваються в полімерних плівках під впливом електричного поля в умовах обмеження часткових розрядів. Виявлено, що можливий такий вплив електричного поля протилежної полярності на полімерний діелектрик, що дозволяє частково відновити його погіршені ізоляційні властивості. Висунуто гіпотези щодо механізму явища регенерації за рахунок компенсації процесів накопичення об’ємних зарядів в полімері. Обговорюються можливі шляхи підвищення працездатності електротехнічних пристроїв, що мають в конструкції діелектрика полімерні плівки шляхом додаткової дії на діелектрик електричних полів протилежної полярності. Намічено шляхи подальших теоретичних та практичних досліджень електричного старіння та пробою твердих полімерних діелектриків.The paper is devoted to the electrical aging, destruction and breakdown of polymer dielectric films. The necessity of partial discharges’ limitation is explained because they are the main reason of film aging from electroerossion. It is shown that the necessary condition for the breakdown of a polymer film of micron thickness under the electric field influence is the formation of a cavity with a reduced density in a homogeneous polymer material, thus a pre-breakdown phenomena develops in this cavity. Possible ways of such a cavities’ formation under the influence of strong electric field are discussed. A technically simple and reliable method for partial discharges limiting is described. It implies diminution of polymeric volume, subjected to electric field influence, and limitation of surface discharges due to film samples’ immersion in dielectric liquid. The aim of study – is the hypothesis of destructive events in film polymer dielectric reversibility’s verification. The results of an experiment, testing the hypothesis of the reversibility of changes, occurring in polymer films under the influence of an electric field under the conditions of partial discharges limitation, are considered. It is established that the action of a constant electric field on film samples, at conditions when the influence of partial discharges have been minimized, reduces the longevity of polymer in the case of the subsequent action of the field with the same polarity, but their longevity increases by the electric field’s of opposite polarity action. Possible mechanisms of conditions’ formation for the polymeric dielectrics breakdown under the action of an electric field (at conditions of partial discharges suppression) are discussed. Certain ways of increasing the efficiency and reliability of electrical devices that have polymer films as a dielectric are proposed. The further researches area is outlined.