聚酰(xiān)亞胺(polyimide,PI)薄膜(mó)作為特殊工程塑料在變頻電機絕緣設計中得到了廣泛應用,方波脈衝電壓下的局部放(fàng)電是造成變頻電機絕緣係統失效(xiào)的主要(yào)原因之一。為探討放電對電機絕緣的損傷作用過程,基於ASTM 2275 01 標準設計一套表麵放電老化試驗係(xì)統,並對PI 薄膜(mó)進行老(lǎo)化試驗。表麵放電使介質表麵碳(tàn)化,增加了PI 薄膜的表麵電導率,這對表麵放電活性有(yǒu)較大的影響;借助掃(sǎo)描電子顯(xiǎn)微鏡觀察了不同放電老化階段下PI 薄膜表麵及橫截麵的微觀形貌,發現(xiàn)PI 薄膜的降(jiàng)解是從試樣表麵逐漸向內(nèi)部發展的過程(chéng); 采用傅裏葉紅外(wài)光譜(Fourier transform infraredspectroscopy,FTIR)分析了PI 薄膜在老化前後的FTIR 圖譜,發現PI 分子(zǐ)主鏈上的醚(mí)鍵(C-O-C)和酰亞胺環(C-N-C)鍵(jiàn)在放電老化作用下(xià)斷裂,表(biǎo)麵放電侵蝕造成有(yǒu)機分子鏈(liàn)斷裂是聚合物降解的本質原因。
變頻電機具有控製方便、節能等優勢,已在高速鐵(tiě)路、艦船、家電等眾多領域得到了廣泛應用。變頻調(diào)速牽引電機是高速動(dòng)車組的關鍵設備之一,其性能直接影響到動車組運行的穩定性(xìng)和可靠性。變頻調速牽引電(diàn)機一(yī)般采用(yòng)脈寬(kuān)調製(pulse widthmodulation,PWM)驅動技術,輸出的PWM 電壓具有陡上升沿、頻率高等特點(diǎn)[3-4]。大量研(yán)究表明,局部放電(diàn)(partial discharge,PD)是導(dǎo)致變頻調速牽引電機絕緣破壞的主要原因。目前對脈衝方波電壓(yā)下的局部放電(diàn)測量技術及采用局部放電參量對絕緣狀態進行表征已有大量研究,但是(shì)對(duì)於電機絕緣材(cái)料本身在(zài)老化過程中的微觀結構及形貌演化過程卻鮮有報道。
局部放電產生的高(gāo)能帶電質點、熱效應、活性物質以及紫外光輻射效應等共同對有機分子結構(gòu)造成破壞(huài),促使絕(jué)緣材料降解並導(dǎo)致(zhì)其絕緣性能下降。利用先進材料分析手段(如:掃描電子顯(xiǎn)微鏡(jìng)(scanning electron microscope,SEM)、傅(fù)裏葉紅外光譜(pǔ)(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、原子力顯微鏡、表麵台階儀、X 光電子能譜等),可從結構、物相、生成物等方麵對放電老(lǎo)化後的絕緣材料進行研(yán)究。目前(qián)局(jú)部放電(diàn)對固體絕緣材(cái)料侵蝕的研究主(zhǔ)要集中在(zài)矽橡膠及(jí)其複合材料、環氧樹脂(zhī)及其複合(hé)材料[17-23]、聚丙烯[24-25]、聚酰胺及其複(fù)合材料 、油紙絕緣[28-30] 等。聚酰亞胺(polyimide , PI) 薄膜具有耐(nài)高/ 低溫(400 ℃ /269 ℃)、耐酸堿(jiǎn)腐蝕、耐輻射及優異(yì)的(de)介電性能等,已作為匝間絕(jué)緣和對地絕緣的基礎絕緣材料在變(biàn)頻調速牽引電機中得到了廣泛的(de)應(yīng)用。