автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.13, диссертация на тему:Высоковольтная твердая тонкослойная изоляция: теоретические основы разработки, технологии изготовления и диагностики.

ХАРК1ВСЫШИ ДЕРЖАВНИИ П0Л1ТЕХН1ЧНШ УН1ВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

Набока Борис Григорович

ВИСОКОВОЛЬТНА ТВЕРДА ТОНКОШАРОВА 130ЛШ1Я : ТЕОРЕТИЧН1 ОСНОВИ Р03Р0БКИ, ТЕХНОЛОГИ ВИГОТОВЛЕННЯ ТА Д1АГНОСТИКИ

05.09.13 - Техн1ка сильних електричних та магн!тних пол!в

Автореферат дисертацП на здобуття наукового ступеня доктора техн!чних наук

Дисертац1ею е рукопис

Робота виконана у Харк1вському державному

ПОЛ1ТЭХН1ЧПОГЛу уНхЕОо0*170Т1

0ф1ц1йк1 опоненти:

доктор техн!чних наук, професор Кононов Борис Тимоф1йович

доктор техн1чних наук, професор Себко Вадим Пантел!йович

доктор технХчних наук Гурш Валер1й Миколайович

Пров1дна оргак!зац1я - Науково-досл1дний технолог!чний

1нститут приладобудування (НДТ1П), м.Харк1в

Захист в!дбудеться " 10 " 1997 р. на зас1данн!

спец!ал1зовано1 вчено! ради Д 02.09.15 у Харк1вському державному пол!техн!чному ун1верситет! за адресом :

310002, м.Харк1в-2, МОП, вул. Фрунзе, 21.

3 дисертац1ею можна ознайомитися в б!бл1отец! Харк1вського державного пол1техн1чного ун1верситету.

Автореферат розЮланий " 20 " АНЗИл о 10 1997 р.

Вчений секретар ¿>л1

спец1ал1зовано1 вчено! ради / /1 йтг ^"огоров Б.О.

А1шусиън1стъ теми. роОоти.

Тверда тонкошарова 1золяц1я (ТТ1) - широке поняття, що охоплюе стр1чкову 1золяц1ю товщиною до 0.1 мм . Бона просякнена, як правило, термореактивними компаундами. Найчаст1ше - це пол1мер-ний композицШний матер1ал, наприклад, слюдопап1р, просякнутий епоксидним компаундом. Сюда ж в!дноситься чисто пл1вкова 1золяц1я електричних конденсатор!в, трансформатор1в, котушок.

При 0удь-як1й технологи виготовлення ТТ1 завжди м!стить певну к1льк1сть тговШряних вкраплин. В цьому полягае '11 принципова в1дм1нн!сть в1д 1нших вид1в тонкошарово'1 стр1чково1 1золяц11, просякнених р1дкими нетверд1ючими речовинами.

Застосування просякнуючих сум1шей з досить малим зс1данням та термоскорочуваних пл1вок дало змогу створити ТТ1, придатну для експлуатацИ при висок1й напруз1. Поява тонких (20 мкм) слюдопапе-рових стр1чок та нових термореактивних компаунд1в (епоксидних, по-лЮульфонових, кремн!йорган1чних ) створило передумови для розро-бок ряду ун1кальних пристро!в з робочою температурою в1д -60 до +150-220 °С ( для наукового приладобудування, силового приводу, 1мпульсного енергопостачання ).

Створення як1сно'1 ТТ1 вимагае подолання ряду специф1чних проблем, пов'язаних з тим, що дефектоутворення в н1й носить незво-ротний характер :

а) послабления ефект1в сильного поля в ТТ1 Скрайових ефект1в, теплоутворень внасл1док д1електричних втрат та часткових розряд1в];

б) вияснення природа дефектоутворень в ТТ1 на вс1х етапах Т1 виробництва (п1д час просякнення, формування, пол1меризац11);

в) розробка ефективних методик контролю вс1х основних стад1й технолог1чного процесу виготовлення та якост1 готово! ТТ1.

Ф1зичн1 процеси в ТТ1 мають багато сп1льного також 1 з 1ншими видами 1золяцГ1 (електромашинною, кабельною, апаратною). Проте тут вони яскрав1ше проявляються; зразки з ТТ1 значно дешевш1 ( що дае змогу завдяки великим об'емам виборок отримувати над1йн1 статистич-н! дан1), мають незначну власну 1ндуктивн1сть, завдяки чому досяга-сться висока чутлив1сть схем рег1страц!1 ЧР; нарешт!, вони - прозо-р1, а це дае змогу застосовувати чутлив1 метода 1Ч-спектроскопП для досл!джень причин макронеоднор!дностей 1золяц11.

Мета, робот - створення теоретичних засад проектування, технолог!! виготовлення та д!агностики високовольтно1 твердо! тонкошарово! !золяц!1, головним чином, на п!дстав1 конденсаторного слюдопаперу та термореактивних просякнуючих сум!шей.

Для досягнення поставлено! мети вир!шен! наступи! завдання.

1. Досл1джена роль крайових ефектХв, як1 проявляться перш за все у в!дпов!дному розпод!лу м!сць пробо"1в та впливов! поляр-ност! прикладено! напруги.

2. Досл1джен1 фактори впливу на концентрац1ю напруженост1 поля, особливо т1, як! обумовлен! неоднор1дн1стю д!електрика.

3. Обгрунтован! методики 1нтерпретац11 ашл!тудних та фазових спектр!в !мщ'льс!в часткових розряд!з з метою оц!нки розм!р1в пов!тряних вкраплин та швидкост! релаксацП поверхневих заряд!в.

4. Встановлена природа дефектоутворень в ТТ1 та вказан1 за-соби 1хньому запоб!ганню.

Автор выносить на захист:

1. Методики математичного модэлговання процес!в дефектоутворення в ТТ1 та результата 1хн1х експеримэнтальних дос-л1даень, включаючи прям1 та поб!чн! ознаки хрсматограф!чних явищ, способи впливу на м!кроструктуру, поточний контроль ЯК0СТ1 [1,6, 16, 19,20-23].

2. Методику анал!зу крайоЕнх ефект!в в ТТ1, засновану на оц1нц! асимптотичних характеристик електростатичних пол1в в ближ-н1х зонах кра!з електрод!в. Важливою умовою 11 застосування е обмеження пор1внянням т1льки падМних структур яол1в [2,9-11 ].

3. Методику знаходнення параметр!в пов!тряних вкраплин в ТТ1 по с1мействам амплХтудних спектр!в ЧР, знятим при к!лькох р!внях ,випробувально! напруги [4,5,8,12].

4. Спос!б експрес-анал!зу якост1 ТТ1 по ширин! с1мейства -ампл1тудних спектр!в ЧР, представленому в нап!влогарифы!чному масштаб! [14] .

5. Спос1б як!сно! оц1нки поверхнево! електрспров!дност! вкраплин по фазовим спектрам ЧР [24,25].

Иауко&а новизна роботи полягае в тому, що вперше одержан! наступи! результата: А) в облает1 досл1дженъ ефент1в сильного поля -

1) висунута методика розрахунк!в крайових ефект!в в ТТ1, яка дае можлив!сть одержання точних формул для складних моделей з кривол1н1йними межами розпод1лу середовщ;

2) знайден! точн! анал1тичн! розв'язання ряду задач з врахуванням неоднор!дност! д!електрика;

3) створен1 математичн! основи д1агностики ТТ1 по характеристикам 1мпульс1в ЧР, як1 включають !нтегральн! р1вняння Вольтера та загальн! розв'язання останн!х в1дносно функ-цП розпод1лу вкраплин по напругам початку ЧР ф(ипЧр) .

4) сформульован1 принципи анал!зу фазових спектр1в ЧР та ознаки швидко'1 релаксацП поверхневих заряд!в;

Б) в облает1 дослЮхенъ ф1 зычных явшц в ТТ1 -

1) встановлена природа механ1зм!в утворень пов!тряних вкраплин в ход1 виготовлення ТТ1 ;

2) доведена наявн1сть хроматограф!чного розшарування багато-компонентних компаунд1в при просякненн! ТТ1 - причини макронеоднор1дностей 1золяц11 ;

3) встановлено вплив термомехан!чних напружень на дефектоутворення в ТТ1 нав1ть у в1дсутност1 зовн!шн1х навантажень;

4) встановлена фл!кер-природа характеристик ЧР , обумовлена процесами взаемодИ розряд!в 1 д!електрика та кумулятивни-ми ефектами сильного поля в 1золяц11.

Практична ц1нн1стъ роботи полягае в наступному.

А) В область удосконалення технологи виготовлення ТТ1 -

1) обгрунтован! рекомендацИ по зменшенню к!лькост! пов!тряних вкраплин в секц!ях ТТ1;

2) вказан! способи подолання хроматограф!чних явищ при просякненн1 ТТ1 та запропонована математична модель цього процесу;

3) обгрунтован! методики контролю стану ТТ1 по характеристикам 1мпульс1в ЧР, направлен! на п!двищення достов!рност! анал! зу та покращення в!дтворюваност! вим!рювань.

Б) В область розробт нових р1зновидностей ТТ1 -

1) знайдений оптимальний вм1ст компонента комб1нованого д1електрика, при якому забезпечуеться максимальне зменшення концентрацП поля на краях обкладинок;

2) запропонований спос1б формування м!кроструктури ТТ1, при якому частина усадочних вкраплин заповнюеться р1дким д1-електриком.

В) В область дЬагностики ТТ1 -

1) розроблена методика та алгоритм в!зуал1зац11 параметр1в пов1тряних вкраплин по результатам вим1р1в ампл1тудних спектр1в ЧР та встановлен1 ознаки прискорено'1 релаксац11 поверхневих заряд!в;

2) запропонований спос1б побудови розгорнуто'1 схеми зам1щення ТТ1 з врахуванням часткового пврекриття лусок слюди;

3) створений лабораторий комплекс по неруйнуюч1й д1агности-ц1 ТТ1 та методика його тестування .

Методоиог1я роботи базуеться на анал1з1 експериментальних даних випробувань ТТ1 (руйнуючих - короткочасних та довгостро-кових, а також неруйнуючих випробувань), побудов! ф!зичних та математичних моделей досл!джуваних процес!в, формулюванню на ц!й основ! рекомендац1й та 1хн1й перев!рц1 на практиц!. Протир1ччя м1ж модельними та експериментальними даними давали поштовх до подалыпого пошуку, що в деяких випадках сприяло глибшому розум1нню сут1 справи - механ1зм!в формування вкраплин, природа макроне-однор!дностей, зчеплення лусок слюди, тощо.

Апробац1я роботи.

Основн! результата роботи допов!далися на заседаниях секц11 IV АН СРСР "Техн1ка та електрофХзика високих напруг" (Томськ, 1976, Лен1нград, 1980, Харк1в, 1981) та "Ф1зика д1електрик1в" (Баку, 1982, Москва, 1986, С.Петербург, 1993), галузевих науково-техн1чних конференцХях ( Серпухов, 1988, Москва, 1989, Ки1в, 1990, Харк1в, 1994, 1995 р.), сем1нарах кафедр електро1золяц!йно1 та кабельно'1 техн1ки ХП1-ХДПУ г №1 (м.Москва, 1991 г.). II основний зм!ст в1дображено в монографН Ш, дов1д-нику [2], статтях [3-13], авторських св!доцтвах [14-17], депоно-ваних рукописах [18-211 та допов!дях [23-25].

Впровадаення головних результата роботи знайшло в науков1й апаратур!, створен!й по госпрозрахунковим роботам з Харк1вським 1нститутом рад!оелектрон1ки (з обсягом роб!т понад 600 тис. крб. в ц!нах 1986 р.) та в технолог!! виготовлення конденсаторХв К78-15 у ВО "Ел!тан" (м. Харк1в).

Особиста участь автора - наукового кер!вника цих роб!т -полягала в постанови! задач, '!хньому обгрунтуванн!, участ! в розробках методик експеримент!в та контролю результат!в.

Робота складасться з вступу, чотирьох розд1л!в, висновк!в та додатк!в. М!стить 261 стор. разом з 85 рисунками; в списку л!тератури - 317 найменувань.

В периюму розд1л1 виконаний огляд загальних проблем TTI, характерных для вс1х пол!мерних композиц1йних матер!ал!в, а також ряд специф!чних задач, обумовлених вфектами сильного поля в TTI та особливостями технологи И виготовлення.

Статистика розпод1лу м!сць пробо'1в та м1крофотограф11 дендрит!в св!дчать, що крайов! ефекти в!д!грають визначальну роль для високоресурсно! !золяц!1, робоч! напруженост! в як1й меньше 100 МВ/м. Концентрац!я електростатичного поля - основна причина крайових ефект!в (1нша причина - термомехан!чн! напруження). Ставиться задача розробоки методики, яка б давала можлив!сть охопити вс! основн! розрахунков! модел1 крайово'! зони.

Ефекти сильного поля проявляються також в д!1 ЧР, що сл!д би

використати для д1агностики TTI. Для цього шобх!дн1 математичн! модел! !золяц!1 з пов!тряними вкраплинами, лабораторне устаткування, здатне забезпечити ф1ксац!ю коротких 1мпульс1в ЧР (тривал!стю менше 0.5 мкс та ампл!тудою до 100 мкВ), потужна обчислювальна техн!ка та в!дпов!дн! спец1ал!зован! алгоритми обробки даних.

У другому posdiAt викладена методика розрахунк!в електроста-тичних пол1в в тонкошаров1й 1золяц11. Бона складаеться з трьох по-сл!довних перетворень розрахункових моделей, що передують власне розрахунку поля: а) конформно в1дображення на п1вшгощину (Рис.10); б) дзеркальне в!дображення в1дносно II меж!; в) обернення, тобто перех!д до дуальних задач, коли екв1потенд!ал! та силов! л1н!1 м!няються м1сцями. Перша д!я л1кв1дуе точки розриву напружен,-ост! поля - кутов! участки електрод!в. Дв1 !нших - приводять до зам1ни електрод!в (з нвв1домим розпод1лом густини поверхневих заряд1в) на л1н!йн! заряди (величина та розташування у простор! яких ц!лком визначен!). В результат! в!дпадае необх!дн!сть в тих вузлах, як! ран1ше сл1д було б розм!щувати на електродах, зменшуеться порядок системи л1н1йних алгебра!чних р!внянь (СЛАР),

до яко'1, врешт1, ! зводиться задача.

Якщо форми л!н!й розмежування р!зних д!електричних шар!в в перетворен!й задач! прийняти прямими, то розрахунки в систем! типу "л1н1йн! заряди - д!електричн! пластини" мокна виконати анал1тичними методами. Плоским поверхням в перетворен1й задач! в!д-пов!дають кривол!н1йн! - в вих!дн1й задач!. Саме для таких моделей вперше були знайден! точн! анал1тичн1 вирази для напруженост! поля в конденсаторн1й !золяц!1 [9,10,12].

Вс! модел! для розрахунку пол!в в TTI мають одну особлив!сть: вони включають як облает! з однор!дним полем, так ! облает! з Ictotho неоднор!дним полем. Складн!сть розрахунку таких моделей полягас в тому, що розряд формуеться в невелик!й зон! поблизу в!стря електроду, л1н1йний розм1р яко'1 ледве сягае к!лькох в!дсот-к!в в!д товщини д!електрика. Для того, щоб забезпечити високу точн!сть розрахунк!в саме в ц1й зон!, там треба розм!стити ряд вузл!в. Загальна к!льк!сть вузл!в, якими треба охопити всю крайову зону, виявляеться досить великою. Суперечн!сть м!ж необх1дною висо-кою точн!стю розрахунк!в поля поблизу кра'!в електрод!в та обмеженою к!льк!стю вузл!в вдалося подолати в запропонован!й методиц!.

конформне в1дображення на п!вшющину (0), оСернення (перех1д до дуально! задач!) (в), перех!д до вторинних зяряд!в у вукуум! (г).

а)

Рис.2. Схема моделювання на електропров!дному папер! картини екв!потенд!алей (а) та силових л!н!й (0). [Модель краю обкладинки].

1) Конформне перетворення розрахункових моделей та перех!д до обернених (дуальних ) задач .

Картина електростатичного поля в кусочно-однор1дному простор! являе собою систему взаемно ортогональних л1н1й (силових та екв!-потенц1альних), заломлення яких в!дбувасться на поверхнях розмежу-вання р!зних середовщ. Конформна перетворення збер!гае кути м!ж будь-якими л1н!ями, що перетинаються. Тому система л!н1й залишить-ся ортогональною 1 п!сля перетворення, тобто буде в1дпов!дати певному новому полю.

Перех!д до дуальних задач застосовуеться часто при модэлюван-н1 на електропров!дному папер!. Спочатку наносять картину екв1по-тенц!алей (Рис.2а). Пот1м на меж1 електрод1в виконують надр!зи, а нов! електроди розм1щують на м1сц! минулих силових л!н!й. Сп!вв!дношення електропров1дностей паперових смуг зм1нюшъ на про-тилехне (Рис.26). Тод1 картина екв1потенц!алей обернено'1 задач! буде в1дпов!дати картин1 силових л1н!й вих1дно'1 модел! (Рис.2а).

Вкажемо методику перетворення на п!вплощину та основн! сп!в-в1дношення, пов'язан1 з переходом до дуальних задач.

Функц1я комплексно'1 зм1нно'1 , що забезпечить необх1дне

перетворення, знайдеться за допомогою 1нтегралу Шварца-Кристоффеля [2.3. Перетворення зводиться до знаходження координат вузл!в, заданих в площин! Ш , п1сля переходу до площини г . Для цього доводиться розв'язувати ряд нел1н1йних р1внянь типу: 1, наприклад, методом Н'ютона. (При цьому для початкового наближення до чергового кореня беруться координата попереднього вузла).

Перех1д до дуалъноЬ задач1 - не складний. Д1електричн1 проник-ливост1 областей в обернен1й задач! вибирають обернено пропор-ц1йними в!дпов!дним значениям в^ в вих!дн!й задач1: в^ = с/е^ , де с -розм!рний коеф1ц1ент пропорц!йност1.

Зв'язок м!ж компонентами вектора нзпруженост! в вих!дн!й та

обернен!й задачах вит!кае з розгляду умов на мак! розпод!лу сере-довищ (Рис.3). При переход1 з одного середовшца в 1нше величини Бп та Ет, що входять в перше з р1внянь (1), не зм1нюються; величини

та Ед, як1 входять в друге р!вняння, одночасно зм1нюються стрибком. Таким чином, сп1вмножник р не зл1нюетъся при переход! через межу розпод1лу середовищ. Тод1 сп!вв!дношення (1) лишаються в сил! 1 для довЬлъних в!дпов!дних точок вих!дно'1 та обернено'1 задач (а не лише для тих, як! розташован! на меж1).

36'язон л1ж напругою та величиною лЫ1йного заряду показаний на Рис.4. Величина лин!йного заряду, що з'являеться в обернен1й задач! в точц! разриву функц!! пропорц1йна

р!зниц! потенц!ал1в електрод!в, розмежуваних ц1ею точкою. Л!н!йний заряд визначаеться з точн!стью до сталого сп!вмножника р , який скорочуеться п1сля зворотнього переходу до прямо! задач! по (1).

Вказан! вище д!1 (знахоження функцИ комплексно! зм!нно1, конформне перетворення, обернення задач! та знаходжвння густини л1н1йних заряд!в) повн!стю визначають обернену задачу.

2) Розрахунок обернених (дусиъних) задач виконусться методом вторинних заряд!в. Для цього переходять до вакууму (РисЛг), де розм1ден! неск!нчено тонк! д1елэктричн1 поверхн!. Густину вторинних заряд!в на цих поверхнях п!дбирають так, щоб на них стали виконуватись задан! граничн! умови: в!дпов!дне заломлення сило-вих л1н1й або потр!бний потенц!ал поверхн!. Для поверхн!, яка зам1нила межу розпод!лу середовищ е^, , вторинний заряд

задовольняс !нтегральному р!внянню Фредгольма другого роду:

2в еп+Е. '2Ш 0 £.1

1 г о(М)-С03(гпи,пп) -

и

& и

а)

Рис.3. Зв'язок м1ж характеристиками поля в вих1дн1й (а) та дуальн!й (б) задачах. ( {3 - розм!рний коеф!д1ент , Ф/м ).

ь

Рис.4. Зв'язок м!ж р!зницею потенц1ал1в (и^) в вих1дн1й задач1 та л!н1йшш зарядом - в обернен!й задач!.

Юс1

и

0.9

0ту/

/ ///А

0.0 5

Рис.5. До знаходження оптимального вм1сту компонента комб1нова-ного д!електрика.

4 6 3 ю 2о «о ео цьу,

де Ъп(Я) , наприклад, для двох л!н!йних заряд!в мае вид :

Г (С) 1 ^ + 1

п 2тсе0 2ие0 гСК}2

С Л!н!йн! заряди в останн!й формул! приведен! до вакууму. Це означае, що коли вони знаходшшся в середовид! з середньою проник-ливостю е , то п!сля переходу до вакуму 1хн! заряди сл!д змен-шити в ё раз: д^/ еСр. Тод1 напружен!сть поля не зм1ниться ].

При числовому розв'зку р!вняння (3) вводиться до системи

л!н!йних алгебра!чних р1внянь (СЛАР) :

В-б = 5 , (4)

де В - квадратна матриця коеф!ц!ент!в, елементи яко! Ъ^

знаходяться аа. формулам и:

1/(2е0) -при 1=1;

Ч/ =

АЕ С03(г,, п.) ----=--при I Ф 1 ;

2изп ги

АЕ = (ёр-е^ )/(е2+е1) ; I - вузел, в якому шукаеться поле;

/ - вузел, в якому знаходиться заряд;

Б - матриця-стовпчик правих частин СЛАР , елементи яко! <3{

знаходяться за формулами:

¿¿= АЕ

^ Л ^

_____+ _____<*г С0^г1х2,п1}

г%е0 гш г%е0 г1х2

х1, х2 - абциси координат л1н1йних заряд!в ( х1= -1, х2= 1).

Зауважимо, що коеф!ц!енти Ъ^J пропорц!йн! напруженост! поля в г-му вузл! в!д /-го заряду.

ООернена задача завжди симетрична в!дносно в!с! абсцис, а найчаст1ше - 1 в!дносно в1с! ординат також. Якщо це врахувати, то вузли досить буде розм!стити т!льки у першому

квадрант1. Тод1 вплив симетричних заряд1в з IV квадранту врахуеть-

ся за допомогою коеф1ц1ент!в Ъ1и, антисиметричних ( !з квадрант1в

11 111

II та III ) - коеф!ц!ентами Ь та Ь , причому нов! коеф!ц!ен-

ти знаходяться по тим же формулам, що 1 Ь^ ням зв'язку координат симетричних вузл!в :

А' А1

- х

I

У1

х{п~ Х1

у}11'

У1

т!льки з врахуван-

х'1р -Х1 ~

А"

-11

3 урахуванням обох вид!в симетрИ коеф!ц1енти матриц1 В знайдуться за формулами:

г 1/Г2Ео>-ьи-Ь1У+Ьи при { = / *

при I ф

'и

21С5

~ °и °и 0iJ

IV

и

3) АналЬшчн1 розрахунки в тих випадках, коли поверхн! розмежування прийнят! плоскими, виконуються шляхом зведення 1нтег-рального р!вняння до злгебра'!чного. Для цього застосовуеться пэрэ-творення Фурье (перех1д до Фур'е-образу 5(и) нев!домо! функц!'!). Дал!, п1сля розв'язання р1вняння в1дносно а(и) застосовують зворот-не перетворення Фурье. Подамо, для прикладу, к1нцев! формули для плоско! д!електрично! пластини товщиною 2а м!ж двома р1зно!мен-ними л!н!йними зарядами. Це в1дпов!дае Рис.1а при Ьд ->- 0 :

<?' г х -1 х+3 -|

* ~ [ (х_:)2+у2 (х+1)2+у2 ]

+ ч' п v пкг х~а г £й + /х~а' . +_1х~а1 1

х+а [х+а7

(Ъ к^ + 1х+а\)2+у2 1

Е Г Г У У 1 +

У - I- Тх-Т^Т - ТтТгТ+Т -I

а \ айГ Г___у___________+ ______У_______] _

+ аЛа Ч1~к~Тх-аТ)Ч2" + (Г~]71х-а17~+у2~) ~

Г____у___________+ _______у_______1-1

I ак +\х+а\)2+1? + а

де = 1 - а + к2а ; = 1 + а + к2а ; а = (ё^-е^ )/(ёп+е^) .

Под!бн! формули на в1дм1ну в!д числових метод!в забезпечують точн! результата при будь-яких значениях сво'1х параметр!в [9, 12].

4) Перех1д до тш.раметр1в прялоХ эадачг виконують по (2). Дал1,

враховуючи коеф!ц!ент розтягування облает! в дан1й точц1 при

конформному перэтворенн1, переходять до напруженост1 поля в

I ^ I

вих1дн1й задач!: Е,„ = Е„ /----1 . (5)

ш * 1 а2 I

Таким чином, шлях в!д постановки задач! до к1нцэвого результату виявляеться досить складним. На практиц! його вдаеться дещо скоротити, враховуючи, що найчаст!ше ц1кавить напружен!сть поля не в дов!льних точках, а саме на поверхнях розмежування сере-довшц. Тангенц!альна складова напруженост! поля Е% пропорц!ональ-на густин1 вторинного заряду в обернен!й задач!. Дього факту вияв-лясться часто достатньо для пор!внювального анал!зу р1зних вид1в ТТ1 . Так, на Рис.5 представлен! результата розрахунк!в поля в комб!нованому тришаровому д!електрику (Рис.1). При зменьшенн! выносного вм!сту компонента ^ в1д 0.4 до 0.1 спостер!гаеться суттеве зменшення напруженост! поля поблизу краю обкладинки. При подальшому ж зменшенн! вм1сту цього шару область п!двищено'1 напруженост! дедал! ближче п!дтягуеться до краю обкладинки. Як ба-чимо, !снуе оптимальней вм!ст вказано! компонента, при якому "1! вплив на пом'якшення структура поля поблизу краю обкладинки буде найсильн1шим [15].

Числова реал!зац!я запропоновано1 методики разом з програмами на Турбо-Паскал! детально осв!тлен! в 111 (розд!л 3.2).

У третъому розд1л1 викладена методика, д {агностики. ТТ1 по характеристикам часткових розряд1в. В залежност! в!д можливостей экспериментально! апаратури та допустимых витрат часу можна вибра-ти один з п'яти наступних вид 16 д1агностики ( у порядку зростання складност1 та 1нформативност!).

© Пор1внювальний анал1з конструкцХй по одн!й з 1нтегральних характеристик ЧР - к1лькост! !мпульс!в ЧР за 1 с - п^ . Для за-безпечення кращо! в!дтворюваност! результат1в та б!льш достов!рних висновк1в доводиться вибирати досить велик! парт!! ( по 10-30 шт.) та оптимальн! умови спостережень (напруга - в межах в!д 1.1 до 2 крат в!д напрут початку ЧР ипЧр , тривал!сть вшгробувань - 10 -30 с, протягом яких треба встигнути зробити 10-15 вим!р!в п^). При цьому досягаеться загальный огляд багатьох парт1й та умов !хнього виготовлення (див. Рис.6, подробиц! про який - нижче).

Пча

Цс

5 10

1 оь

Ю

ю

г ©0

т ©

1

о

х

т 1

т 1

1

т

X

в

т

т О

£ * -1-

£

г £

1 г з" ц 5 е г 8 9 ю ¿1 1г 13 щ Рис.6. Вплив деяких технолог!чних та конструктивних фактор!в на частоту 1мпульс!в ЧР п^ в секц!ях ТТ1 .

1 р,

(5) Оц1нка 1нтегральних параметр1в пов1тряних вкраплин в ТТ1 -середньо1 товщини (х), площ! (¡Зх) та загально! к!лькост! ДОВ). Для цього треба зн1мати залежност1 г^р(и) та пор1внювати "1х з оч1кува-ними. Для одержання останн1х необх1дне деяке математичне забезпе-чення - модель вкраплини, даференц1йн1 функц11 розпод1лу вкраплин по товщин! [ ф(х) ] та площ! [ ср(5х) ].

Модель вкраплини базуеться на деяких загальних припущенн.яг щодо умов виникнення ЧР та '1хньо"1 1нтенсивност1 .

1. Напруга их на вкраплин1 знаходиться через посл1довну емн1сну схему зам1щення: их = ие-х / ( Ь. + (е-1)х ) . Чим товща вкраплина, тим б1льша частка загально! напруги прикладена саме до не1. При х = Ь. вся напруга и на об'ект1 прикладена на вкраплину: их = и . [На Рис.7 показано ряд залекностей их(х) для ТТ1 товщиною 60 мкм (крив1 1,2,3) 1.

2. Пробивна напруга вкраплин ихПр(х) - в!дома (кр.4 Рис.7).

3. Частота ЧР в самотн1й вкраплин! п,^ зростае пропорц1йно прикладен1й напруз1 их :

1 0 ПРИ "I < "шр • (6)

де Г - частота прикладено'1 напруги (Г = 50 Гц);

^=ихпог/ихпр~ напРУга погасания ЧР по в1дношенню до напруги спалаху ЧР (пробою вкраплини) ; ( а< £ <1). [Для тонких вкраплин ( х < 10 мкм ) £ 0 ].

Розрядами охоплен1 так1 вкраплини (в1д хм1п до для яких

их(х) > ишр(х) .Напруга, при як!й крива их(х) т!льки торкасться и^рСх) , в1дпов1дае м!н1мально можлив1й для дано! 1золяц11 напру-з! початку ЧР (ио). По м1р1 зростання напруги ЧР охоплюють все менш1 за товщиною вкраплини, яких , очевидно, в будь-як1й 1золяц11 - найб!льше.

4 i S lü ZO 10 ED Xt «км

Рис.7. До визначення розм!р!в вкраплин, охоплених розрядами.

Рис.8. Знаходаен-ня середньо! тов-пщни вкраплин x-j по залежностям

vU)

[Модельн1 залеж-HocTl побудова-

н! при N = 1063

Припуст1мо, що ф(х) - в1дома функц1я розпод!лу активних вкраплин по товщин!, а Нв -1хня загальна к1льк!сть. Тод1 число вкраплин (Ш, товщина котрих знаходится в д1апазон1 в!д х до х+йх , дор1внюе <Ш = №в-ф(х)-с1х . В кожн!й з шк трапляеться п^р! ^х'^хпр^ Р03РЯ_

д1в за 1 с. Загальна ж к1льк!сть ЧР складатиме:

^тах

п^Ш) = V/ чХхМ^Шх.и^ьах . (7)

Таким чином маемо математичну модель (7) для загального числа ЧР в ТТ1, яке якраз 1 ф!ксуеться при випробуваннях. Якщо ж в л!в1й частин1 (7) буде саме експериментальна залежнХсть п^Ш), а ср(х) розглядатиметься, як нев1дома функц1я, то (7) Оуде являти собою так зване 1нтегрсиъне р1вняння Волътерра. (Зауважимо, що ^^ , хмах - залежать в1д и; у противному раз! (7) сл!д було б вважати 1нтегральним р!внянням Фредгольма ).

У розд!л! показано, що для ТТ1 ф(х) близька до експо-ненц!ального закону: ф(х) = А,-егр(-А-х) , де А. - параметр, пов'язаний з середн1м розм1ром х вкраплин (А, = 1/х ). Тод1 неважно знайти с1мейство модельних залежностей гц^<и> (Рис.8), пор1в-нюючи з яким експериментальну залежн1сть гц^Ш), можна буде оц1нити узагальнен1 параметри вкраплин. Так, дан1 для навитих секц!й часто можна пояснити як результат актив1зац1'1 вкраплин двох вид!в (Рис.8) - б1лыпих, але поодиноких, 1 , навпаки, др1бн1ших, але досить поширених в 1золяц11. Те ж стосуеться 1 залежностей п^ в!д порогу чутливост1 (д) установки - п^д) . На Рис.9 показане с1мейство модельних залежностей п^^) та одна з експери-метальних кривих, яка також може розглядатися, як в1дображення активност! двох вид!в вкраплень. Д1йсно, коли частину вкраплин

Рис.9. Знаход-ження середньо! Ш10Щ1 вкраплин

то залежнос-

тям

п,р(Я>

/о о д^чр , а/с

г

>

•I» • *

Л

г*пэтФ2о

ф сл ыа А( 7

■К

ИИ «I «« »«

Рис.10. Ампл1-тудн1 спектри ЧР до (х) 1 п1сля (•) за-п1чки при температур! 130°С

5С

ТОО Н канала

тйх

Рис.11. В1КН0 параметр1в вкраплин, як1 можна встано-вити по результатам обстежень часткових роз-ряд!в

• •

вдаеться л1кв1дувати (наприклад, шляхом термоскорочення пл1вки), то залекн!сть п^^) вже краще узгоджуеться з модельной (Рис.10).

Щкаво, шо знайден! таким чином узагальнен! показники вкраплин не суперечать по порядку величини фактичним 1хн1м розм!рам, як! вдасться розглед1ти п1д м1кроскопом.

(3) Знаходження 1ндив1дуальних параметр!в пов!тряних вкраплин -числа таких, товщина яких знаходиться в д!апазон! в!д х до х+&х , а площа - в!д 51 до 5Х + с13х [ 1ншими словами - двохвим1р-но'1 функцП розпод1лу вкраплин ср(х,Зх) ]. Для цього необх1дно мати ампл1тудн1 спентри. ЧР при к!лькох ( 5 т 8 ) напругах [5] . Приймаеться, що уявна ампл1туда ЧР ( q ) пропорц1йна площ1 вкрап-лини Бх ( точн!ше, розрядн1й площ1, адже ЧР може розрядити не всю площу вкраплини, а т!льки частину '11 ) :

ч _----"х----------• («)

Здавалося б , що знаходження х, Бх та Г1Х можна провести таким чином.

1) Хай при и = ио= инчр частота 1мпульс1в ЧР в об'ект! сягала Тод1 загальна к1льк1сть таких вкраплин знайдеться за формулою:

V *0/пчр1(и°'и0> •

2) П1сля п1двищення напруги до и1 ЧР-и охоплюють нов! вкраплини товщиною х > хг (Рис.7), а окр1м того зб1льшуеться також частота ЧР 1 в "старих" вкраплинах '( товщиною х0 ). Загальне число ЧР-1в при данн1й напруз1 стане:

Р1 =г,опчР1(и1'ио) +иЛр1(П1'и1> ■

де число нових вкраплин, актив1зац1я яких сталася при черговому п1двшценн1 напруги до и^

3) На 1-му ступен! випробувально'1 напруги матимемо:

Р1= ЫопчР1(и1'и0) + Г11пчр1(и1'и1)+"-+%пчр1(и1'и1) ' (9)

зв1дки знаходиться загальна рекурентна формула для г1-[иопчр1(и1'110^н1пчр1<и1'п1,+—]

N. =

При вс1й прозорост! такого алгоритму насправд! в1н виявляеться нед!ездатним: випадковэ зб!льшення величини призведе до завищено'1 оц1нки ; це в свою чергу зумовить зани-жену оц1нку N2 , що дасть завишену величину N3 1 т.д. Похибка може лавинопод1бно зростати.

Причина цього полягае в тому, що вказаний алгоритм являе собою , по сут!, числовий розв'язок 1нтегрального р1вняння (7), адже (9) - числовий аналог (7) 1 визначае ту ж саму величину -загальну к1льк1сть 1мпульс1в ЧР, як! спостер1гаються при задан!й напруз1 и .

Загальною ж властив!стю 1нтегральних рХвнянь першого роду е 1хня погана обумовлен1сть: невелик1 похибки, що виникають п1д час числових розрахунк1в або криються в вих1дних даних, мають схильн1сть швидко зростати, внасл!док чого р1шення втрачае всякий сенс. Це результат 1нтегруючих властивостей оператора (7): якщо зам1сть 1стинно1 функцИ (яка, звичайно, мусить бути досить плавною) в (7) п1дстаБИ1и сильно осцшшочу функц1ю, то величина 1нтегралу може майже не зм1нитися. 1накше: р1вняння , под1бн1 (7), "не в1дчувають" можливих в!дхилень в!д ^справжньо'Г функцИ, як1 можуть виникати п!д час числового розв'язання задач!.

Рсзв'язанню некоректних задач в!дновлення образу джерела сигнала по полю спостережень приев'ячено ряд фундаментальных досл!джень академ!к!в Лаврентьева М.М., Тихонова А.Н. та 1н. В!до-м! числов! метода для геоф!зики, астроф1зики, медицинсько'1 томограф!!, тощо. Що ж стосусться вказано! задач!, та тут краще скористатися спец!ал!зованим алгоритмом, який вит!кае з анал!тич-ного розв'язання (7) в!дносно нев!домо! функцИ [21]. Для цього запишемо (7) в дещо модиф!кованому вид! - через функц!ю розпод!лу вкраплин по величинам напруг виникнення ЧР ф(и) :

и

пчр(и) = ыв-1 ФМ-^^шр)-*1 ' (10)

де зв'язок м1ж двома функц!ями визначаеться р!внянням <р(х)-(3х = ф(11)- сШ ;

( и - напруга, при як!й актив!зуються вкраплини товщиною х ). Шдставляючи (6) в (8), п!сля подв1йного диференц!ювання приходимо до задач! Кош! :

сЗф 2 й2Р(И)

+ = ----- '

де А = (1-6)/(2П1в) ; Р(и) = пчр(и) .

Розв'язання И в!дносно функцГ! ф(и) мае вигляд [19,20];

гниФт = г---йг-(тг] ] -

2Р(Ц0) Ц 2/(1-?) ]

- {1-е )и0 т ] +

2(1+?) Г 25/(1-6)

(1-5)2

] ик -Р(ик).йик . (12)

Тут перша складова визначае загальний прир!ст частота ЧР при зС1лыпенн1 напруги на 1 В, обумовлений як "старими" вкраплинами, що були охоплен! розрядами ран!ше, так ! "новими" вкраплинами, розряди в яких почалися при черговому зростанн! напруги на сШ = 1 В. Дв! 1нш! складов! визначають прир!ст Г(и), обумовлений т!льки "старими" вкраплинами. Тод! р!зниця м!ж першою складовою та двома останн!ми Еизначае саме Еклад "ноеих" вкраплин. Частота ЧР в кож-н!й з них дор!внюе 21 , що ! враховуеться в л!в!й частин! (12).

+

M-U

M -250 COO

S2.7L

fejïT

'..if'»1'

M--l.5-.400

!! si

ton,...

U

гг

<к

4 "( .. : :: • : s i ! s ; i s i * « • • i

* * » в « > « o '* » • i.

« » » « » i • » i » а »

M-15ûООО

SZlíi

»1 "'lljj Mí * • » * f "•:!!в=м..... • • . 4 •• • ••• .

4 * « •• « • » , »

3-o r-

na^timujjus ¿¡чспн.i в Aua« ^ееу^сных испытания M-ö

û)

ií

3 Z

bmj

Мггъ'ООоО

(¡lUbW! ГТ '/ _ я: s ;

huí

5-

9 ним

Рис.12. Ампл1тудн1 спектри 1мпульс1в 4P (а) та результата '1хньо1 1нтерпретацГ1 (б) по (12).

Анал!тичний вираз (12) для ф(И) не мае тих недол!к!в, як1 притаманн! рекурентн1й формул! (9) . Поточна величина ф(и) визначаеться не через попередн1 значения ц!е! функцИ, а т1льки через експериментальну функц!ю Р(и) , И пох!дну <ЗЕ(и)/сШ та 1нтеграл / Р (и^) сШ^ . Похибки (12) зростають при £ 1 1 обумовлен! р!зницею близьких по величин! складових (12) [20]. Для подолання цього недол1ку рекомендуються деяк! засоби методичного та техн!чного характеру [51.

Обмеження по д!апазону допустимих випробувальних напруг ( им1л - имах ). порогу чутливост! експериментального устаткування ( ям1п ) та д1нам!чному д!апазону анал!затора ( п^^., дмах ) призводять до того, що область параметр1в вкраплин, як1 знаходяться по характеристикам ЧР, мае вигляд в!кна (Рис.11). Л!ва та права рамки в1кна визначаються напругами имах та им1п , а нижня та верхня - в!дпов1дно qм:ln та дмах . На основ1 (12) розроблено алгоритм анал!зу характеристик ЧР ! програма БРБу. На вх1д програ-ми полагаться: таблиця ампл!тудних спектр1в ЧР та умови II отриман-ня. На виход1 буде в!дтворэна емп!рична функц1я розпод1лу ф(х,5х). На Рис.12 приведен! початков1 (вих!дн!) дан! та результата '1хньо'1 розшифровки, з яких видно, що зм1ни ампл!тудних спектр!в ЧР в ход1 ресурсних випробувань е насл!дком росту товщини та площ! пов1тряних вкраплин, як! були в секц!'! ТТ1 .

(4) Фазовий анал!з дозволяе оц!нити к1нетику релаксац!'! заряд!в, що утворюються п!д час ЧР. Ознаками прискорено! швидкост! релаксац!! поверхневих заряд!в являються: виникнення початкових ЧР в момента часу, близьк! до момент1в переходу напруги через максимум ( на 5-й мс п!сля переходу напруги через нуль);

завершения сер!! ЧР протягом одного полупер1оду п!сля 5-1 мс (рахугачи в1д момента переходу напруги через нуль). Фазовий анал!з дозволяе також зробити деяк1 висновки щодо параметра £ (останне важливе для коректного застосування (6) ) .

Як1сно новий р!вень фазового анал1зу - ампл1тудно-ф)азовий. В1н дае вичерпну 1нформац1ю про вс! можлив! характеристики ЧР, як1 можуть бути пов'язан1 з розм!рами вкраплин, тенденц1ями 1хньо1 еволюцП, в1сниками передчасних пробо'1в.

(б) Довготривал1 спостереження частота ЧР п^ з подальшим спектальним анал1зом часових ряд1в (Рис.13). Вид1ляють дв! компоненти таких ряд1в: б!лошумову (УК) та фл1кер-компоненту (Р7) (Рис.14). В систем! координат (Ш,?1) кожному часовому ряду в!дпов!дае одна крапка, розташування яко'! пов'язане з як!стю зразка. Фл1кер-компонента обумовлена кумулятивними явищами в 1золяц11 ( накопиченням об'емних заряд1в, зб1лыпенням тиску газ1в у вкраплинах, зм1нами поверхнево! електропров1дност1, стар!нням 1золяц11). Бона е прикметою зм1ни властивостей об'екта п!д впливом сильного поля, що в випадку ТТ1 розц1нюсться , як негативно явище. Фл1кер-компонента е причиною того, що 1снуе оптимальна тривалХсть спостережень ЧР (Рис.15), коротше яко! коефф1ц1ент вар1ац!1 зростае внасл1док недостатньо'1 к!лькост1 даних, а довше яко! -внасл!док процес!в взаемод11 ЧР I поверхн1 вкраплини. Оптимальною сл!д вважати таку тривал1сть спостережень, при як1й внески б1лошумово! та фл1кер-компонент майже р1вноц1нн! : тн = Т / К0 .

[Експрес-анал1з стану ТТ1 по п^ , згаданий вище, виконувався , як бачимо при умовах, досить наближених до оптимальних ].

iooo

Рис .13. Тшюв1 результата три-валих спостере-жень ЧР (часовий ряд).

О U00 ¿ООО 3000 НООО So 00 i

Lie

lo'

LO

/EíeW

Г-

— Í? tililu lili jK^^wKUe

10

iO'

Í03

Рис.14. Ампл1-тудний спектр часового ряду спостережень ЧР по Рис.13.

Рис.15. Вшшв тривалост1 спостережень ЧР на в1дносну похиб-ку середнього

ч

В четвертому розд1л1 розглянут! основн! фХзичн! процеси технологи виготовлення ТТ1 : теоретичне та експериментальне обгрунтування режим!в просякнення, полщеризацП, досл1даення причин дефектоутворення. Д1агностика секц1й по характеристикам ЯР (Рис.6) показала высоку чутлив!сть до будь-яких вар!ац!й параметрХв технолог!чного процесу. Причинами дефект1в в ТТ1 можут бути: недопросякнення секц1й (див.1 1 2), проникнення стиснутого пов1тря в середину секц!й (п!д час видалення надлишк!в компаунду з просякнуючого котла) - див.010 N 3, зволоження вакуумного масла 1 зменшення внасл1док цього якост! суш1ння секц1й (див. 6 I 7), будь-яка деформац1я просякнутих секц1й ( чи п1д час перенесения '1х в струбцини, чи внаслХдок пресування) - див. та .ф. з N 12. Ефективними засобами запоб1гання утворенню вкраплин являються: просякнення секц!й в струбцинах (див. ^ та з

N 12), пол1меризац1я в середовищ! 1нертно*1 р1дини (див. ф та з N 10 або О та ф з N 12), в автоклав!. ( див. ® та 0 з N И) зменшення товпшни навитих секц1й (див. -ф та -ф- з N 15) або застосування плоскошихтовано! конструкцП ( — з N И). Високий р1вень ЧР в цил1ндричних секц1ях ( ® з Ы И та (3) з ^^ ) по-в'язаний з1 слабкпм допустим™ натягом слюдопаперових стр!чок, внаслЩок чого щ!льн1сть секц1й виявляеться недостатньо високою.

Причини дефект!в 1ишо'1 природа пом1тили випадково по кольоровим смугам в центр1 недопросякнених секц1й (Рис.16). Св1тло-жовта смуга на фронт1 просякнення асоц1ювалася з одним 1з компонента компаунду - л1нетолом. Здавалося, що маемо класичне явище хроматограф1чного розиарудання компаунду на складов1. Спец1альн1 досл1дження [22,23] п1дтвердили це припущення, яке дос1 не висв1тлювалося в л1тератур! по просякненню 1золяц11. Стало зро-зум!ло, чому tgS просякнуто! ТТ1 виявляеться в 2-4 рази вшций, н!ж.

Рис.16. Схема просякнення ТТ1 та як1сне зобразкення прифронтово'1 смуги п1сля форсування процесу шляхом п1двшцення тиску в котл1.

С, нФ

200

150

юн

50

и Г

I

-X ¿и 1 ОкГ,

г Г, ю!

ф. У

30

Г

10-г,

// ^

С.1

С, Ю?

Рис.17. Залезкност1 смност1 (С) 1 тангенсу кута д1електричних втрат в!д часу вакуум-тискогн!тного просякнення ТТ1 .

можно було б оч1кувати, спираючись на в!дом1 властивост1 компаунду у в1льному простор! та чистого слюдопаперу; в чому полягае причина аномал!й в залежностях г@3(т;), що спостер1гаються п1д час вакуум-тискогн1тного просякнення секц!й (Рис.17) [випереджаюче зростання на початку просякнення - результат селективно! адсорбцИ затверджувача; пов1льне зменьшення в середин1 проце-су - насл!док скорочення смуги фронту просякнення; стрибкопод!бне незворотне зменьшення tgB наприк1нц1 процесу - результат в1дриву фронтальних зон в щ!линах м1ж стрЗлками слюдопаперу 1 в товщин! останнього]; яким чином можна досягти б1льш р1вном1рного розпод!лу компонент1в компаунду по вс1й довжин1 смуги просякнення. Пряме п1дтвердження хроматограф1чних явшц досягнуто методами 1Ч-спектроскоп1'1. Математичне моделювання цього явшца дало можлив1сть обгрунтувати найкращ1 засоби для його пригн1чення: зменьшення щ1льност! секц1й перед просякненням, зб!льшення темпу просякнення, завчасна термостаб1л!зац1я компаунду перед просякненням. Важлива роль в моделюванн1 належить розгорнут1й схе-м1 зам!дення слюдом1стко! ТТ1 (Рис.18). Параметри останньо'1 знахо-дилися за допомогою к1нетичних кривих пол1меризацГ1 просякнутих секц1й (Рис.19). Це дало змогу м1ж 1ншим знайти один з як1сних показник1в слюдопаперу - ступ1нь перекриття лусок слюди.

У розд1л1 виконано також анал1з продовжього та поперечного просякнення багатошарово! пористо! 1золяц11. В1дхилення в!д встановлених законом!рностей (Рис.20) вказують на розб!жност1 температур компаунду та секц1й (крива 5), електростатичне ущ1льнення секц!й (крива 4), тощо. Таким чином в1дом1 засоби кон-ролю допоенюються поб!чними показниками якост! просякнення.

о -т5

О.Ъ

0.2

0.1

о

ни

а

а

а

V

с ГУ ц- И*)' Пр. енего

(Г- С -0.21

ц - ~Ч%/ /- \ \|

Рис.18. Схема зам1щення слю-дом1стко! ТТ1, просякнуто'1 компаундом

Рис.19. Крив1 к1нетики пол1-ро-

2о .50 <го 50 Т, «с

дС

иФ

Рис.20. Крив1

к1нетики про-

сякнення ТТ1

1- шюскопшхто-вана секц1я 6НС20;

2- група (4 шт) секцЩ типу 6НС20;

3- група (4 шт) секц1й типу ЗНС20;

4- те ж, що й 3, т1льки з нап-ругою 400 В (момент прик-ладення нап-руги позна-чено Е ).

к 6 з ю

2о ч<э ьъ г,н»н 31

Основн1 результат та висновки. по робот1.

1. Bel рекомендацП та висновки по робот1 присвячен!, по-сут1, вир1шенню odnteï глобальноI проблема створення високояк1сно'1 твердо! тонкошарово! 1золяц11: забезпечення H однор1дност1. Для цього необх1дно:

по-перше, заОезпечити досягнення най01льш р1вном!рного розпод1лу напружен- oemt поля ( для чого в 61льшост1 випадк1в досить обмежитись секц!онуванням 1золяцИ на шари говщиною 60-100 мкм , застосовувати комб1нований д1елэктрик з bmIctom компонент!в, близьким до оптимального, "м'як!" обкладинки з закра"1ною, допом1жн1 електроди).

по-друге, попередити виникненню Мкронеоднор1дностей пов1тряних вкраплин ( шляхом виконання ряду вимог конструктивного та технолог1чного характеру, наведених вище);

по-трете, вести ц1леспрямоване пригн1чення макронеоднорЮ-ностей ( що спричиняються хрома тограф1чними явищами при просякненнЗ. ).

2. Спец1ал1зована методика розрахунк1в електростатичних пол!в поблизу кра"1в електрод!в дае змогу точного анал1зу вс!х основних конструктивних чинник1в, за допомогою яких можна досягти певного ослабления концентрацП поля. Для цього достатньо знайти густину поверхневого заряду ст в обернен1й ( дуальн!й ) модел1 для розрахунку поля, яка виявляеться прямо пропорц1ональною дотичн1й складов1й напруженност1 поля Е% .

3. Стежэння за л1нрсдефектсиси в TTI можливе шляхом спостереження явищ сильного поля - часткових розряд1в. При цьому:

а) частота 4P п^р - к1льк1сний покажчик пор16нювсиъних якостей р1зних виб1рок;

б) залежност! n^dJ) та n^Cq) м1стять в соб1 1нформац1ю про 1нтегралън1 показники активных Екраплин (загальне число, середню товщину та розрядну площу);

в) ампл!тудн1 спектри 4P, одержан!, при напругах до 211^, дають змогу знайти знайти функцП розпод1лу вкраплин по характеристикам 4P <|)(U,q) та по геометричним параметрам ф(х,5х);

г) фазов! спектри 4P дають змогу оц!нити к!нетику релаксацИ

поверхневих заряд!в та напругу погасания 4P.

4. Стеження за утворенням макродефект.16 в TTI мояишве по поб1чним прикметам - характерним зм1нам tgö п1д час вакуум-тискогн!тного просякнення 1золяц11. В 1деальному випадку повинен бути монотонней характер залежност1 tgö(т) [при частот1

0.1.кГц 1.

5. Специф1чними (т1льки для тонкошарово'1 1золяц11) являються теоретичн1 розробки по краевим ефектам. Математичн! засади д!агностики е досить загальними I можуть бути тарвнэсен1 на 1нш1 види 1золяц11, не розглянут! в робот!: елэктичних машин, кабел1в, ввод!в, трансформатор1в. [0собливост1 цих об'ект1в полягають в значно складн1ших засобах виявлення сигнал1в 4P на фон1 шум1в].

Не мають також принципових обмежень результати досл1джень к1нетики просякнення та пол1меризац11, хоча вони й одержан1 на тонкошаров1й 1золяц11 з фольговими обкладинками (як1 були берьером на шляху руху компаунду в глибину секц1й ). Спец1альн1 досл1ди показали, цо розшарування компаунду на компонента: в1дбуваеться I в раз1 поперечного просякнення. Зв1дси зроблено висновок про можлив1сть под1бних явизд i в 1нших системах 1золяц11.

Список головних публ1кац!й.

1.Набока Б.Г. Твердая тонкослойная изоляция: контроль технологии изготовления и диагностика качества.-X.: Основа, 1996.-180 с. •

2.Набока Б.Г. Расчеты электростатических полей в электроизоляционной технике.-К.: ИСИО, 1995, 120 с.

3. Справочник по расчету режимов работы электрических конденсаторов./Мезенин О.Н., Гураевский М.Н., Конотоп В.В., Набока Б.Г. -К.: Техн1ка, 1987, 168 с.

4. Набока Б.Г., Беспрозванных A.B., Гладченко В.Я. Методика измерений дифференциальных амплитудных спектров импульсов.частичных разрядов./ Электричество, N11, 1990, с.71-73.

5. Набока Б.Г., Беспрозванных A.B., Гладченко В.Я. Диагностика высоковольтной изоляции с помощью многоканальных анализаторов./ Электричество, N5, 1991, с.5-9.

S. Набока Б.Г., Исачкова В.Я. Контроль запечки пленочных конденсаторов по характеристикам 4P.- В сб. "Новые разработки в области электрической изоляции", Л., Энергоатомиздзт, 19Э1, с32-33.

7. Набока Б.Г., Беспрозванных A.B., Гладченко В.Я. Измерение акустических шумов и тепловыделений при испытаниях высоковольтной изоляции.- там же, с.33-35.

8. Набока Б.Г., Беспрозванных A.B., Гладченко В.Я. Методика диагностики термореактивной изоляции по характеристикам импульсов 4P.- В сб. Вестн.ХПМ "Злектроэнерг.и авт. энергоустановок", 1987 вып.14, N 243.

9. Набока Б.Г. Электрическое поле на краю обкладки конденсатора при нелинейной конфигурации границы раздела сред./ Электричество, N 2, 1978, С.72-74.

10. Набока Б.Г. Электрическое поле на краю обкладки в изоляции конденсаторного типа.- В сб. Вестн.ХПИ "Электроэнерг. и автоматизация энергоустановок", вып.6, N 143, 1978, с.81-86.

И. Набока Б.Г. Асимптотики плоских электростатических полей диэлектрических клиньев с общей вершиной./ Изв.вузов, Электромеханика, N11, 1980, с.1125-1128.

12. Набока Б.Г., Михайлусь Ю.В., Гладченко В.Я. Частичные разряды по поверхности твердого конденсаторного диэлектрика.-В сб. Вестн. ХПИ "Электроэнерг. и автомат, энергоустановок", вып.6, N 143, 1978, с.78-81.

13. Бондарук П.А., Самойленко Б.Ф., Набока Б.Г. и др. Определение размеров электростатического экрана индуктосина. /АН Латв.ССР, Сер. физ. и техн. наук, N 3, 1989, с.92-96.

14. АС СССР N 1577524, G 01R 31/14, 3.31.05.88. Способ неразрушающего контроля высоковольтных конденсаторов с твердым диэлектриком./Набока Б.Г., Беспрозванных A.B., Гладченко В.Я.

15. АС СССР N 900329, Н 01g 4/20, оп. 23.01.82. Конденсаторная секция с комбинированным диэлектриком./ Михайлусь Ю.В.,Набока Б.Г.

16. АС СССР N 1355023, Н 01g 1/13, з.13.03.86 N4036718. Способ изготовления высоковольтного конденсатора с твердым диэлектриком./ Гладченко В.Я., Набока Б.Г., Михайлусь Ю.В. и др.

17. АС СССР N 1400449, з. 6.08.85. N3941674. Высоковольтный электродинамический излучатель./ Беспрозванных A.B., Гладченко В.Я., Гурин А.Г., Набока Б.Г.

18. Набока Б.Г., Бирке И. Математическое моделирование системы

диагностики конденсаторов по характеристикам частичных разрядов.-Деп. в УкрНШНТИ, 869Ук., 1985, 47 с.

19. Набока Б.Г., Беспрозванных A.B., Гладченко В.Я. Математические модели характеристик импульсов частичных разрядов в твердом диэлектрике.- Деп. в УкрНШНТИ, часть I, N 369 Ук, 1986, 40 с.

20. Набока Б.Г., Беспрозванных A.B., Гладченко В.Я. Математические модели характеристик импульсов частичных разрядов в твердом диэлектрике.- Деп. в УкрНИИНТИ, часть II, N 1039 Ук, 1986, 45 с.

21. Набока Б.Г., Беспрозванных A.B. Восстановление функции распределения воздушных включений в твердой изоляции по характеристикам импульсов частичных разрядов.- Деп. в Укр.НИИНТИ, N 233 Ук., 1985, 35 с.

22. Набока Б.Г., Беспрозванных A.B., Аль Бишти Абдель Насир. Анализ структуры слюдосодержащей изоляции по C-tgö диаграмме процесса полимеризации.- В сб. Тез.докл. Российской н.-т. конф. по физике диэлектриков с мевдунар. участием. "Диэлектрики-93", С.-П., 1993, 4.1, с. 168-169.

23. Набока Б.Г., Аль Бишти Абдель Насир. Математическое моделирование процессов хроматографического разделения компаунда в ходе пропитки слоистой изоляциии.- В сб. Тез.докл. междунар. н.-т. конф. "Компьютер: наука, техника, технология, здоровье", Харьков-Мишкольц, 1993, с.131-132.

24. Набока Б.Г., Беспрозванных A.B., Чан Ки Фук. Измерение и интерпретация амплитудно-фазовых спектров импульсов 4P. В сб."Создание компл. электротехн. оборуд-я".Тез.докл.Всес.н.-т.конф.М.1989 г.

25. Набока Б.Г. Математичн1 засади анал1зу стану 1золяц11 за 1мпульсами часткових розряд!в.- Тизи 1-1 М1жнар. н.-т. конф. "Математичне моделювання в електротехн1ц1 й енергетиц1", Льв1в, 1995, с.65-66.

Особистий внесок автора в наведених публ1кац1ях: [1,9-11,25,2]- ц!лком авторськ! прац1; [3] - спектральный метод розрахунку потужност! теплотворення ; [13]- анал1з краевих ефект1в; [4-8,12] - . мета досл!джень, теоретичний анал!з, участь в еспериментальн1й робот1; [13] - розрахунок поля; [14-17] - 1дея винаходу, участь в 11 перев1рц1; [18-21] - теоретична робота, участь в розробках алгоритм1в ; [22-24] - схема зам1щення, програми длаПЕОМ.

Naboka В.G. High Voltage Solid Thin-Layer Insulation : the theoretical bases of projection, manufacture technology and diagnoses. The thesis (manuscript) for a doctor's degree of technical sciences, speciality 05.09.13 - strong electrical and magnetic field technic. Kharkov State Polytechnical University, Kharkov, 1997.

It is defended the 40 scientific works ( among them б items are self-made, 5 author's copyrights) in with the problems of creation of solid thin-layer Insulation (STI)are presented, deals with her homogenious (decreasing micro- and macro- voids, reducing field concentration). The causes of void appearances during ЯТТ

pr^Li^nii-d :by Impregnation and poliraerlsatlon rate, partial discharges (PD) pulse analyses. PD pulse analyses include: PD frequency , their dependence on voltage, magnitude- and phase-analyses, runtime PD trand.

Набока Б.Г. Высоковольтная твердая тонкослойная изоляция: теоретические основы разработки, технологии изготовления и диагностики. Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.09.13 - техника сильных электрических и магнитных полей. Харьковский государственный политехнический университет. Харьков, 1997 .

Защищается 40 научных работ (в том числе 6 лично авторских , среди которых - монография, учебник; 5 авторских свидетельств), в которых изложены проблемы создания твердой тонкослойной изоляции (ТТИ), связанные с обеспечением ее однородности (уменьшением размеров микро- и макро- дефектов, ослаблением концентрации поля). Установлены причины образования дефектов в ходе изготовления ТТИ, предложены косвенные методы их контроля: по кинетике пропитки и полимеризации, по характеристикам импульсов частичных разрядов (4P). Диагностика по 4P детализирована по уровням: частота 4P, зависимости ее от напряженности, амплитудные и фазовые спектры 4P, медленные флуктуации 4P.

Ключов! слова: тверда тонкотрова 1эомчц1я, причини дв(рек-тоутдоренъ, поб!чн1 методи контролю, д!агностика по 1мпулъозм часткових розряд1в.