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聚合物纳米复合材料耐电晕机理的研究进展

耐电晕材料

聚合物纳米复合材料耐电晕机理的研究进展

罗杨

a,b

,吴广宁a,周力任a,曹开江a

610031)

(西南交通大学a.电气工程学院;b材料科学与工程学院,成都

摘要:叙述了耐电晕聚合物纳米复合材料的研究进展,分析了绝缘材料的耐电晕机理,为开发新型耐电晕聚合物纳米复合材料奠定了基础。虽然国内学者对其合成、结构、性能及耐电晕机理等问题进行了研究,并取得了一定的进展,但尚未获得关键性突破,即生产耐电晕绝缘材料的关键技术有待提高。关键词:耐电晕;绝缘材料;纳米复合材料;聚合物中图分类号:TM215.1

文献标志码:A

文章编号:1009-9239(2009)04-0049-04

DevelopmentofCorona-resistanceMechanism

ofPolymerNano-composites

LUOYanga,b,WUGuang-ninga,ZHOULi-rena,CAOKai-jianga

(a.SchoolofElectricalEngineering;b.SchoolofMaterialScienceandEngineering,

SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu

610031,China)

Abstract:Withthedevelopmentofelectricalindustry,theissueofcorona_resistancehasgotmoreandmoreattention.Thepropertyofcorona_resistanceisachallengeforthetraditionalisolationmaterials.cussed.

Keywords:corona_resistance;insulationmaterial;nano_composites;polymer

literaturespublishedhomeandabroad,thecorona_resistance

mechanismsofthekindsofmodelsweresummarized;andthedevelopmenttrendwasalsodis-Onthebasisofthe

1前言技术的发展为新型绝缘材料的研究和开发提供了新的研发方向。无机纳米粒子均匀分散到聚合物基体

中,通过偶联剂或者氢键作用,与基体达到良好的结合。纳米粒子的特殊纳米效应可以平衡材料内部的电场,防止局部电场集中而发生局部放电,因而可以达到耐电晕的目的。目前,对耐电晕纳米复合材料的研究主要集中在有机/无机纳米杂化膜上,在聚合物中添加一定量的纳米粒子如二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)等,可以得到性能优异的杂化膜。美国DuPont公司在十余年前开发出了耐电晕聚酰亚胺(CR)薄膜和含氟聚酰亚胺(FCR)薄膜[4],由于该类材料在脉冲电压下具有优良的耐电晕性能,因此在高速动车、海军舰艇和风力发电等领域得到了广泛应用。但是,在无机纳米材料改性聚合物的耐电晕机理方面,研究者从不同角度对纳米粒子提高聚合物的耐电晕性能提出了各自的观点。

随着电机电器向小型化、大功率化、高压化方面发展以及变频调速系统的应用,人们对传统的绝缘体系提出了更高的要求。尽管传统的绝缘材料具有其特殊的性能,但对在电晕放电环境中工作的电机电器设备而言,却不能提供长期有效的保护。因电晕放电使得材料过早被击穿而失去绝缘作用。脉宽调制(PWM)变频技术的应用,使得原来在工频交流电压下能稳定运行15年的电机,在高频方波脉冲下运行1至2年甚至几个月就出现绝缘过早失效[2-3]等现象。为了提高高压电气设备的使用寿命,在改善绝缘技术的同时,各国的科学家均重点致力于研究具有耐电晕性能的绝缘材料。纳米

收稿日期:2009-03-05

基金项目:国家自然科学基金(50377035)、新世纪优秀人才支持计划(NCET-07-0718)

作者简介:罗杨(1985-),男,四川资阳人,硕士生,主要研究方向为变频电机绝缘材料及绝缘技术,(电话)028-86465525(电子信箱)luoyang-2004@http://www.wendangxiazai.com;吴广宁(1969-),男,江苏南京人,教授,博士生导师,主要从事高速机车车载电气设备绝缘技术的研究。

[1]

2电荷转移模型

雷清泉等[5-6]通过溶胶-凝胶法制得聚酰亚胺/二氧化硅纳米复合膜,并对其耐电晕机理进行了

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