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Die Eignung von Diagnoseverfahren zur Beurteilung der Frühphase der Oberflächenalterung von Epoxidharz-Formstoffen bei simultaner elektrischer und klimatischer Beanspruchung

Kaltenborn, Uwe :
Die Eignung von Diagnoseverfahren zur Beurteilung der Frühphase der Oberflächenalterung von Epoxidharz-Formstoffen bei simultaner elektrischer und klimatischer Beanspruchung.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2005)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Die Eignung von Diagnoseverfahren zur Beurteilung der Frühphase der Oberflächenalterung von Epoxidharz-Formstoffen bei simultaner elektrischer und klimatischer Beanspruchung
Language: German
Abstract:

In dieser Arbeit wird das Oberflächenverhalten elektrischer Isolierstoffe am Beispiel von Epoxidharz-Formstoffen untersucht. Ausgehend von der chemischen Struktur und der Synthese der Epoxidharze und der daraus formulierten Formstoffe werden die für einen Isolierstoff wichtigen Eigenschaften erläutert. Die Alterungsphänomene werden abhängig von Faktoren wie Feuchtigkeit, Temperatur, UV-Strahlung, Teilentladungen in feuchter Luft betrachtet,die von elektrotechnischen Anwendungen her bekannt sind. Einen weiteren Schwerpunkt stellen komplexe Alterungsvorgänge dar. Dafür vorgeschlagene Modelle werden auf ihre Verwendbarkeit für die zeitgleiche Überlagerung einer elektrischen und einer klimatischen Beanspruchung diskutiert. Zur Erweiterung des Verständnisses des dielektrischen Verhaltens von Isolierstoffoberflächen bei Feuchtigkeitsbelägen werden außerdem Benetzungsphänomene untersucht. Die Alterung, wie sie in Innenraumschaltanlagen unter erschwerten klimatischen Bedingungen anzutreffen ist, wird mit beschleunigenden Alterungsverfahren nachgebildet sowie die Ergebnisse diskutiert und bewertet. Aus dem Erkenntnisstand leitet sich die Aufgabenstellung zur Untersuchung der Hydrophobie und Hydrophobiebeständigkeit von Epoxidharz-Formstoffen bei komplexer elektrischer und klimatischer Beanspruchung ab. Dabei sind entsprechende Prüfkörper beschleunigt und möglichst realitätsnah zu altern. Die bei der Alterung entstehenden Zersetzungsprodukte sind mit einer zu entwickelnden Analysemethodik qualitativ und quantitativ zu bewerten. Um eine allgemeingültige Aussage zum Verhalten von Epoxidharz-Formstoffen bei der Innenraum-Alterung zu erhalten, sind die Alterungsfaktoren Feuchtigkeit, elektrisches Feld und Teilentladungen in ihrer separaten als auch in ihrer komplexen Wirkung zu bewerten. Aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen werden auf Basis der qualitativen und quantitativen Analysen die vorliegenden Alterungsprodukte identifiziert und ein phänomenologisches Modell der Alterungsfrühphase entwickelt. Das sich daraus ableitende Modell der Alterung in der Alterungs-Frühphase erlaubt die Entwicklung eines quantitativen Verfahrens zur Bewertung des Alterungszustandes eines Epoxidharz-Formstoffes. Basierend auf diesem Modell werden Möglichkeiten zur Einflussnahme auf die Oberflächeneigenschaften von Epoxidharz-Formstoffen für elektrische Isolierungen diskutiert und an Beispielen zur Modifizierung der Oberflächen sowie der chemischen Struktur dieser Formstoffe erläutert.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The thesis presented deals with the surface behavior of materials made of epoxy resins usedfor electrical insulation. The main properties of a polymeric insulation material are explainedutilizing the chemical structure and synthesis of epoxy resins and epoxy casts. General aging factors like humidity, temperature and UV-radiation are basically discussed. The effects of stresses like partial discharges and discharges in humid air are discussed in depth. Another topic of the research work is dedicated to complex aging phenomena. Present models are tested for their utilization for cases like superimposed electrical and climatic stresses. The aging phenomena on wetted insulators are investigated with accelerated aging procedures. The sensitivity of these test-procedures and the results of the aging test are discussed. Based on this theoretical understanding of the aging phenomena, the investigation of hydrophobicity and its endurance at the complex electrical and climatic stress are discussed. The aging procedure has to be accelerated and realistic compared to service conditions. A new analysis method is suggested for a qualitative and quantitative evaluation of the chemical residues of the degradation processes. A major goal of this work is to find a generic description of the aging behavior of epoxy resin casts for indoor applications. Therefore the factors of aging like humidity, electrical field and partial discharges are investigated as separate factors as well as for their superposition. For these artificial aging processes the chemical residues are identified and quantified. Based on the identified degradation products a phenomenological ageing model is developed. The theory of aging based on the phenomenological model enables an evaluation of the validity of the used artificial ageing methods for epoxy resin casts. Based on the phenomenological ageing model and the know how gained from the experiments leading to the model, different opportunities for improvements of the surface behavior of epoxy resin casts are discussed. The utilization of a surface-treatment is leading to an improvement of the hydrophobicity of epoxy resin casts, without any negative influence to the mechanical behavior of the material. Another method enables an intrinsic hydrophobicity, including recovery and transfer of hydrophobicity. These properties are at a level that thus become useful for technical applications, but will not reach the recover speed and transfer level of silicones with superior hydrophobicity.English
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 10 Dec 2012 10:04
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000543
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-5431
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Hinrichsen, Prof. Dr.- Volker and Fuhrmann, Prof. Dipl Udo
Advisors: Koenig, Prof. Dr.- Dieter
Refereed: 16 February 2005
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/543
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