Termické analýzy a elektrotechnický design „koncepce a příprava výrobků

TERMICKÉ ANALÝZY A ELEKTROTECHNICKÝ DESIGN

Elektrotechnický design

• „koncepce a příprava výrobků

• vycházející z jejich účelové funkce“

…úzká návaznost

• …úzká návaznost

• na sledování vývoje

• vlastností prvků a systémů

• při jejich interakci

• s výrobními a provozními vlivy…

nutnost použití

• nutnost použití

• strukturálních analýz

• při sledování vývoje

• vlastností materiálů

• aplikovaných v elektrotechnické výrobě

důsledek

• důsledek

• nezastupitelnost diagnostiky v elektrotechnice

• s hledáním výpovědischopnějších

• a reprodukovatelných diagnostických metod

vede ke strukturální diagnostice

• vede ke strukturální diagnostice

• zachycující odpovídajícím způsobem

• sepětí vlastností látek

• s jejich strukturou

na našem pracovišti jsou

• na našem pracovišti jsou

• už několik desítek let

• zavedeny do

• elektrotechnologické diagnostiky

• termické analýzy

Kde lze v diagnostice elektrických zařízení použít termické analýzy?

• kvality technologického procesu při výrobě vysokonapěťových izolačních systémů

• stárnutí izolací vyvolaného termooxidačními a dalšími procesy v materiálech

• dosažení hranice životnosti izolačních systémů

• účinků kombinovaného namáhání izolačních systémů

• stálosti kapalných izolantů

• vlivu katalyzátoru (druhu a množství) na vlastnosti syntetických pryskyřic

• sklonu životnostních přímek izolantů

Přístroje naší termoanalytické laboratoře

Přístroje naší termoanalytické laboratoře

• Simultánní termický analyzátor SDT Q600 (TA Instruments), vyhřívanou kyvetou připojen FT-IR spektrometr Nicolet 380

Přístroje naší termoanalytické laboratoře

Rejstřík materiálů používaných v elektrotechnické výrobě je velmi pestrý

• Rejstřík materiálů používaných v elektrotechnické výrobě je velmi pestrý

• s ohledem na jednotlivé aplikace.

• Rozsáhlé skupiny materiálů lišících se konzistencí i vlastnostmi

• od kapalin k pevným látkám ke skupině plastů a kompozitů

Vysokonapěťový izolační systém pro velké točivé elektrické stroje

• kompozitní materiál sestávající ze tří složek:

• nosnou je skleněná tkanina,

• elektrickou barierou je slídový papír,

• - pojivo tvoří vhodně modifikovaná epoxidová pryskyřice.

• Jedná se o materiál s obchodním názvem Relanex – výrobek COGEBI a.s. Tábor

DSC – Relanex exponovaný při 175 °C po dobu od 48 do 240 hodin

dobře patrná tendence změny píku a tomu odpovídající změny entalpie

• pro expoziční doby do 192 hodin mírné změny, další expozice vyvolala razantní změnu signalizující silnou ztrátu reakceschopných částic

• nad dobou expozice 192 hodin dochází ke klíčové změně vlastností materiálu

• to potvrzuje, že Relanex jako materiál pro tepelnou třídu F (155 °C) má po určitou dobu dobrou životnost i při vyšší teplotě

Dvousložkový kompozitní materiál pro plošné spoje

• Substrát Lamplex® FR-4 (Lamitec Pardubice) - skleněnými vlákny vyztužený epoxidový laminát (1,5 mm).

• Lamplex® FR-4 je založen na bromované epoxidové pryskyřici a je určen pro teploty do 135 °C.

Dvousložkový kompozitní materiál pro plošné spoje - výsledky TGA

Dvousložkový kompozitní materiál pro plošné spoje - výsledky DTGA

Dvousložkový kompozitní materiál pro plošné spoje - výsledky DSC

Dvousložkový kompozitní materiál pro plošné spoje - výsledky TMA

podstatný vliv tepelné a mechanické historie vzorku => TMA se měří kombinovaným třífázovým teplotním režimem

• ohřev

• chlazení vzorku na teplotu okolí

• opakovaný ohřev (reheating)

• první dvě fáze „vymažou“ tepelnou a mechanickou historii vzorku

• (Tg, a alfa) nejsou konstantní - jsou funkcí tepelné a mechanické historie

• třetí krok dobře identifikuje přechod mezi sklovitou a kaučukovitou fází

Určení Tg pomocí druhé derivace záznamu TMA

Určení Tg pomocí druhé derivace záznamu TMA

Kapalné izolanty

• 3 minerální oleje:

• Technol, ITO 100 a BTS

• běžně používané jako izolační kapaliny

• ve výkonových transformátorech

• 3 oleje na bázi syntetických esterů:

• běžně používané jako plastifikátory

• DBP (Dibutylftalát)

• DOA (Dioktyladipát)

• DIBA (Diisobutyladipád)

Kapalné izolanty - TGA

Kapalné izolanty - DTGA

Kapalné izolanty (FT-IR)

FT-IR oleje ITO 100

FT-IR oleje ITO 100 – vliv tep. stárnutí

FT-IR oleje DOA