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EPDA - Elektronische Publikationen Darmstadt


Autor: Keim, Sabine
Titel:Optische Diagnose an singulären Tropfen auf polymeren Isolierstoffoberflächen im elektrischen Feld
Dissertation:TU Darmstadt, Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, 2003

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Abstract auf Deutsch:


In der vorliegenden Arbeit wird das Verhalten von singulären Tropfen im elektrischen Wechsel- und Gleichfeld auf polymeren Isolierstoffoberflächen der Hochspannungstechnik untersucht. Das Ziel der experimentellen Untersuchungen ist eine Mechanismenklärung in der Alterungsfrühphase hydrophober Isolierstoffoberflächen. Zur Untersuchung elektrohydrodynamischer Prozesse an singulären Tropfen wird eine Versuchstechnik entwickelt, die eine Analyse des Tropfenverhaltens im elektrischen Feld ermöglicht. Mit zwei digitalen optischen Diagnosesystemen, bestehend aus einem Randwinkel-Meßsystem und einem Hochgeschwindigkeits-Kamerasystem, können Phänomene an Tropfen und zwischen Tropfen bei gleichzeitiger Spannungsbeanspruchung untersucht werden. In den Experimenten werden Oberflächenveränderungen und Verformungen der Tropfen, die Ausbildung von Flüssigkeitsspuren an Tropfen und das Zusammenfließen von mehreren singulären Tropfen analysiert. Bei der Auswahl der Versuchsparameter werden trotz Vereinfachungen bezüglich der Prüfkörpergeometrie und der Eingrenzung der zahlreichen möglichen Einflußgrößen realitätsnahe Parameter gewählt, die zuvor in theoretischen Vorüberlegungen zusammengestellt werden. Mit den geometrischen Kenngrößen eines Tropfenprofils, dem Radius, dem Randwinkel und der Tropfenhöhe, werden Verhaltensmuster für die Beschreibung der Tropfenbewegungen aufgestellt und diese anhand von Beispielen verdeutlicht. Feld- und Kräfteberechnungen geben Informationen über die Ursachen der Bewegungen der Tropfen. Die Untersuchungen zeigen die Bedeutung der elektrohydrodynamischen Prozesse für die Alterung von polymeren Isolierstoffoberflächen. Die Ergebnisse der Arbeit werden in ein bekanntes Alterungsmodell eingeordnet.


Abstract auf Englisch:

In this thesis the behavior of single droplets on polymer surfaces of high voltage application are observed in an electric ac and dc field. The aim of the experimental investigation is to clarify mechanisms occurring on hydrophobic surfaces in the very early stage of aging. To study hydrodynamic processes on single droplets experimental techniques have been developed, which enable an analysis of the behavior of the droplets in the electric field. The application of two optical diagnostic systems - a contact angle measuring system and a high speed video system - makes it possible to study the phenomena occurring on droplets and between them during high voltage application. Based on experiments the structures on the surface of the droplets, deformations, the forming of filaments on the droplets and the collapsing of several droplets are analyzed. The choice of the applied parameters is close to reality despite of a simplification with regard to the shape of the insulating specimen. A limited number of suitable parameters were selected based on preceding considerations. The geometric characteristics of a droplet profile - such as radius, contact angle and height of the droplet - enable to propose different patterns suitable to describe the movements of the droplets. These are illustrated by means of some examples showing a typical droplet behavior. Field calculations and force calculations provide additional information about the origin of the movement of the droplets. The investigations show the importance of electrohydrodynamic processes on aging polymer insulating surfaces, which finally may lead to aging. The results of this work are integrated into a well known aging model.

Dokument aufgenommen :2004-01-19
URL:http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000394