EuroWire July 2017

Technischer artikel

Obwohl die Wärmebeständigkeitsleistung im Vergleich zu MV IS79 leicht herabsinkt, zeigt MV TP79 C eine > 80% beibehaltene TS und eine zirka um 70% nach 504 Std. bei 150°C beibehaltene EB. Die Prüfungen weisen darauf hin, dass MV TP79 C den gleichen Alterungsbedingungen von MV IS79 widerstehen kann. Es ist zu berücksichtigen, dass MV IS79 für eine Betriebstemperatur von 105°C eingestuft ist und daher routinemäßig 508 Std. lang bei 150°C mit typischen bei 95% und 75% beibehaltenen TS- und EB-Werten geprüft werden. Entsprechend CEI 20-86, müssen MV- Isoliermischungen 240 Std. lang einer Alterung bei 135°C und 150°C widerstehen, jeweils bei Betriebstemperaturraten von 90°C und 105°C. Demzufolge stellt MV TP79 C eine wirksame thermoplastische Alternative zu standardmäßigen bleifreien elastomerischen MV-Isoliermischungen dar. 2.5 Elektrische Leistungen Isoliereigenschaften der Compounds wurden durch das Messen des Verlustfaktors (Tanδ), der dielektrischen Konstante (ε r ) und des spezifischen Durchgangswiderstands abhängig von Temperaturen von 25°C bis zu 90°C unter trockenen Bedingungen eingeschätzt. Darüber hinaus wurden der Verlustfaktor und die dielektrische Konstante nach dem Eintauchen der Mischungen in Wasser bei 90°C bis zu 28 Tage lang gemessen. Die elektrischen Eigenschaften wurden bei 2mm dicken Formpressproben gemessen. Ein Omicron MI600 System wurde eingesetzt, um Tanδ und ε r zu bewerten; ein QuadTech-Modell 1868A wurde bei der Untersuchung des spezifischen Durchgangswiderstands implementiert. Alle elektrischen Eigenschaften der Mischungen wurden bei den Laboratorien von Imerys untersucht. Abb. 9 zeigt ein Diagramm von Tanδ von 25°C auf 90°C unter trockenen Bedingungen. Die vier Compounds zeichnen sich durch leichte Abweichungen des Verlustfaktors aus, der in derselben Größenanordnung (10 -3 ) bis zu 90°C bleibt. Darüber hinaus weisen alle Compounds eine ähnliche Tendenz von Tanδ auf, indem die Temperatur erhöht wird. Im Detail, bei Raumtemperatur ist der Verlustfaktor der vier Compounds praktisch identisch, um 1,5 ∙ 10 -3 , und wächst kontinuierlich mit der Temperatur bis zu Werten zwischen 3,5 ∙ 10 -3 und 5,0 ∙ 10 -3 bei 90°C für MV IS79 bzw. MV TP79 A. Wie für Tanδ beschrieben, variiert ε r in einer engen Bandbreite für alle Compounds, die die Temperatur erhöhen. In Abb. 10 wird nur eine geringe Senkung der dielektrischen Konstante bei der Erhöhung der Temperatur beobachtet. Da ε r durch nachfolgende Formel berechnet wird:

r

Tanδ [*10 -2 ]

Tage imWasser bei 90º

Tage imWasser bei 90º

Dielektrizitätskonstante ε

▲ ▲ Abb. 11 : Verlustfaktor (Tanδ) abhängig von den Tagen im Wasser eingetaucht bei 90ºC, bei 500V und 50Hz gemessen

▲ ▲ Abb. 12 : Dielektrische Konstante (ε r ) abhängig von den Tagen imWasser eingetaucht bei 90ºC, bei 500V und 50Hz gemessen

MV IS79

MV TP79 A

MV TP79 B

MV TP79 C

Wasseraufnahme 1 [mgr/cm 2 ]

0.34

0.32

0.35

0.34

1 Gravimetrische Methode, CEI EN 60811-402 ▲ ▲ Tabelle 5 : Wasseraufnahme entsprechend CEI 20-86

bei bis zu 28 Tagen bei 90°C geprüft. Zunächst wurde die Wasseraufnahme der MV TPV-Compounds im Vergleich zu MV IS79, entsprechend der italienischen Norm CEI 20-86, berechnet. Die in der Tabelle 5 zusammengefassten Ergebnisse zeigen, dass die Compounds praktisch dieselbe Wasseraufnahme nach 14 Tage im Wasser bei 85°C aufweisen - eindeutig unter der Obergrenze (5mgr/cm 2 ). Die niedrige Wasseraufnahme spiegelt die Veränderung von Tanδ wider, nachdem die Proben in Wasser bei 90°C eingetaucht wurden (siehe Abb. 11 ). Die Compounds weisen eine gute Retention des Verlustfaktors auf, die nach 28 Tagen im Wasser, im Worst Case um 0,035 und im Best Case 0,017 entspricht. Hier zeigt wieder MV TP79 C, dank dessen überlegenen Stabilität, die besten Leistungen, nahe der Benchmarkleistung von MV IS79. Mit einer niedrigen Wasseraufnahme, bleibt auch ε r nach dem Eintauchen in Wasser bei 90°C fast unverändert. Wie in der Abb. 12 dargestellt, ist die Erhöhung der dielektrischen Konstante eher gering nach dem Eintauchen in Wasser. Unter den MV TPV-Compounds, weist mit der Zeit MV TP79 C die beste Stabilität auf, mit einem niedrigeren ε r im Vergleich zur MV IS79-Benchmark, selbst nach 28 Tagen im Wasser. Schlussfolgerungen Neuentwickelte MV TPV-Compounds wurden in diesem Artikel vorgestellt. Zugesichert wird die Herstellung von MV-Isoliermischungen mit Eigenschaften, die dem derzeitigen Marktstandard bleifreier MV-Isolierung gleichen sowie eine vereinfachte Verarbeitung von Thermoplasten.

wobei

die vom Gerät gemessene

0 die Permittivität

Kapazitanz und

des Vakuums ist, während und geometrische Faktoren sind, die jeweils die Trennung zwischen den Platten (Elektroden) und deren Bereich angeben. Die niedrigere dielektrische Konstante der MV TPV-Compounds im Vergleich zu MV IS79 ist durch deren Gehalt an PP angegeben, das die Isolierungsleistung des gesamten Compounds erhöht. Demzufolge zeichnet sich MV IS79 durch die höhere dielektrische Konstante aus, im Gegensatz zum Compound MV TP79 C, das durch die niedrigere dielektrische Konstante gekennzeichnet ist. Allerdings muss hervorgehoben werden, dass der Unterschied zwischen den Compounds eher begrenzt ist, sowohl bei niedriger als auch bei hoher Temperatur. Schließlich wurde der spezifische Durchgangswiderstand bei 25°C und 90°C gemessen, indem ein Potential von 500V zugrundgelegt wird (siehe Tabelle 4 ). Bei 25°C weisen alle Compounds einen spezifischen Durchgangswiderstand in einer Größenanordnung von 10 15 Ω-cm, welcher Vorgabewert für MV-Isolierstoffe ist. Bei 90°C ist der spezifische Durchgangswiderstand von MV TPV-Compounds zirka um eine Größenanordnung niedriger als jene von MV IS79. Höchstwahrscheinlich ergibt sich dieser Unterschied aus einem teilweisen Schmelzen der thermoplastischen Phase von TPV-Compounds, die zu einer höheren Beweglichkeit der Ladungsträger imMaterial führen. Davon abgesehen, liegt jedoch der spezifische Durchgangswiderstand der vier MVTPV-Compounds über 10 13 Ω-cm. 2.5.1 Elektrische Leistungen imWasser Die elektrischen Eigenschaften wurden auch nach dem Eintauchen in Wasser

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