Aufrufe: 0 Autor: Site-Editor Veröffentlichungszeit: 26.06.2025 Herkunft: Website
Duroplastische Laminate spielen eine zentrale Rolle bei der elektrischen Isolierung in allen Branchen – von der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Schaltanlagen für Stromnetze. Kurzzeittests zur Spannungsfestigkeit validieren zwar die Materialqualität, können jedoch nicht vorhersagen, wie sich Laminate unter kontinuierlicher elektrischer Belastung verhalten. Dielektrische Ermüdungstests schließen diese Lücke und zeigen, wie wiederholte Spannungen die Isolierleistung im Laufe der Zeit beeinträchtigen.
Die Durchschlagsfestigkeit ist das maximale elektrische Feld, dem ein Material standhalten kann, bevor es zusammenbricht. Es kommt darauf an:
Materialstärke: Dickere Laminate halten im Allgemeinen höheren Spannungen stand.
Temperatur: Erhöhte Temperaturen beschleunigen den Abbau.
Dauer der Spannungsbelastung: Längerer Stress kann bei kurzzeitig unterschrittenen Spannungen zu Ermüdungserscheinungen führen.
Luftfeuchtigkeit und Umgebung: Das Eindringen von Feuchtigkeit verringert die dielektrische Leistung.
Spannungswellenform: Wechselstrom vs. Gleichstrom und Frequenzharmonische beeinflussen die Verschlechterung.
Elektrodengeometrie: Oberflächenfeldkonzentrationen hängen von der Elektrodenform und dem Elektrodenabstand ab.
Zweck: Schnelle Qualitätsprüfung.
Standard: ASTM D149-Verfahren, Anwendung von 10 kV/s bis zum Ausfall.
Ergebnis: Momentane Durchbruchspannung.
Zweck: Beurteilung der Ausdauer unter anhaltender Belastung.
Methode: Legen Sie feste Prozentsätze (85 %, 70 %, 60 %, 55 %, 50 %, 45 %) der kurzfristigen Durchbruchspannung fest und zeichnen Sie die Zeit bis zum Durchbruch auf.
Einblick: Identifiziert Spannungsschwellen, unterhalb derer Materialien Tage oder Wochen halten können.
Probenvorbereitung:
Schneiden Sie 6″ × 6″ große Platten mit einer Dicke von 0,062″.
1 Stunde bei 220 °F trocknen; im Exsikkator auf 23 °C abkühlen lassen.
Kurzzeit-Ausfalltests:
Drei Plaketten pro Sorte im Ölbad.
Elektroden senkrecht zu den Lamellen; Spannungsrampe von 10 kV/s.
Protokoll zur dielektrischen Ermüdung:
Konditionieren Sie zwei Sorten in warmem Wasser mit hoher Luftfeuchtigkeit.
Bis zum Ausfall reduzierte Spannungen anlegen (45 %–85 % des anfänglichen Durchschlags).
Zeichnen Sie die Zeit bis zum Ausfall auf und notieren Sie die Stabilität über 100 Minuten hinaus.
Schneller Ausfall bei hoher Belastung: Über 60 % der Durchschlagsspannung versagen die Proben innerhalb von Sekunden.
Längere Lebensdauer bei geringerer Belastung: Spannungen von oder unter 60 % halten oft stunden- bis tagelang an.
Stabilitätsschwelle: Das Überleben von 100 Minuten ohne Ausfall ist ein starker Hinweis auf die Langzeitstabilität.
Diese Trends hielten bei den ANSI/NEMA-Klassen X, XX, XXXP, LE und an G5 , mit leichten Abweichungen aufgrund der Feuchtigkeitskonditionierung und der Harzzusammensetzung.
Laminate, die als Rohre, Stäbe oder Formteile hergestellt werden, weisen ein ähnliches Ermüdungsverhalten auf, allerdings können Geometrie und Aushärtungszyklen zu geringfügigen Leistungsverschiebungen führen. Ingenieure sollten:
Validieren Sie Ermüdungsschwellenwerte für tatsächliche Komponentenformen.
Berücksichtigen Sie Kantenfelder und Innenradien in Stäben und Rohren.
Passen Sie die Sicherheitsabstände für Formteile mit harzreichen Abschnitten an.
Luft- und Raumfahrtsysteme:
Avionikplatinen und Kabelbaumisolatoren profitieren vom Betrieb unterhalb der Ermüdungsschwellen, um Ausfälle während des Fluges zu vermeiden.
Kraftübertragung:
Transformatoren und Schaltanlagen sind auf eine langfristige dielektrische Beständigkeit angewiesen, um Wartungsaufwand und Ausfälle zu minimieren.
Elektrofahrzeuge:
Isolatoren für Batteriepacks und Substratmaterialien für die Leistungselektronik erfordern eine zuverlässige Leistung unter Dauerzyklen.
Durch die Entwicklung von Systemen, die bei oder unter 60 % des kurzfristigen Ausfalls betrieben werden, kann die Lebensdauer vervielfacht werden, wodurch Ausfallzeiten und Garantieansprüche reduziert werden.
Frequenzeffekte: Untersuchen Sie, wie Wechselstromoberschwingungen und gepulste Spannungen die Ermüdung beschleunigen.
Extreme Umgebungen: Testen Sie bei Minustemperaturen oder unter gleichzeitiger mechanischer Belastung.
Verbundhybride: Evaluierung neuartiger Harz-Faser-Kombinationen für Laminate der nächsten Generation.
Dielektrische Ermüdungstests verändern unser Verständnis der Zuverlässigkeit duroplastischer Laminate. Während kurzfristige Durchschlagstests die Grundqualität sicherstellen, verraten Dauertests, bei welchen Spannungen Das Dämmmaterial bleibt auf lange Sicht stabil. Durch die Einhaltung von Spannungsschwellenwerten – idealerweise unter 60 % des sofortigen Ausfalls – können Ingenieure in allen Branchen sicherere und langlebigere elektrische Systeme entwickeln.
