Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Activation energy of transformer oils

Mentlik V., Polanský R., Prosr P., Pihera J.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2008

|

Nr 80

45-49

EN

The power transformers are the key components of power grid from the reliability point of view. Due to operation conditions, aging of particular parts of power transformers appears and this fact also causes changes of the important electrical and mechanical properties. Transformer working life is given by a working life of its insulating system. The insulating system of these devices is inseparably composed of the solid (based on cellulose) and oil insulation. Liquid part fulfils besides the insulation also cooling function and the analysis of this part of insulating system during the laboratory thermal aging became the main aim of our experiment. Activation energy was chosen as the main parameter corresponding to the actual condition of insulating oil. Two groups of insulating oils were examined. Three kinds of mineral petroleum-based oils are in the first one (common commercial products - Technol, ITO 100, BTSi); the second group contains three oils based on synthetic esters (Dibutyl phthalate - dibutyl ester of phthalic acid, Dioctyladipate - di(2-ethylhexyl) ester of adipic acid, Diisobutyl adipate - bis(2-methylpropyl) ester of adipic acid). The activation energy was measured by thermogravimetry analysis. Thermal aging process has been still processing due to extensiveness of this project. Meanwhile, the activation energy was analyzed on the samples in virgin state and after 1000, 2000 and 3000 hours of thermal aging at the temperature of 90 °C.

2

Optimalization of curing process during the manufacturing of three-component insulating systems

Mentlik V., Polanský R., Pihera J.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2007

|

Nr 77

39-42

EN

The proper set-up of manufacturing parameters (temperature and time characteristics) of the curing process of insulating system is the key presumption of the future foolproof operation of rotating machines and transformers. The curing process itself concerns the binder (epoxy resin in this study), which is the most vulnerable part of the insulating system in light of the operation. In order to obtain the curing process parameters, thermal analyses were applied. The objective of this paper is to optimise the time and temperature of curing process of three-component insulating materials (glass fabric, reconstructed mica and epoxy resin). Technique used for the purpose of this experiment is based on the measurement of residual enthalpy level, typical for differently cured material (number of samples with different times and temperatures of curing was prepared). The study was carried out on the Simultaneous Thermal Analysis, which allows a continuing record of DSC (Differential Scanning Calorimetry) and TGA (Thermogravimetry) curves. The DSC method enables (in case the enthalpy level of absolutely uncured material is known) the exact determination of percent of the curing. The two types of insulation tapes were compared. The results show expressive trends in curing progress of tested materials and demonstrate the suitability of applied technique very well.

PL

Właściwy dobór parametrów produkcyjnych (charakterystyk czasowych i technicznych) przy procesie utwardzania systemu izolacyjnego jest podstawą przyszłego bezawaryjnego działania maszyn elektrycznych wirujących i transformatorów. Proces utwardzania dotyczy spoiwa (w tym opracowaniu żywicy epoksydowej), które jest najbardziej podatnym na uszkodzenia elementem systemu izolacyjnego w czasie pracy urządzeń elektrycznych. W celu utrzymania parametrów procesu utwardzania, w ramach niniejszej pracy zastosowano analizy techniczne. Celem pracy jest optymalizacja czasu i temperatury procesu utwardzania 3-składnikowego materiału izolacyjnego (włókno szklane, mika, żywica epoksydowa). Technika wykorzystana na potrzeby eksperymentu bazuje na pomiarze poziomu entalpii szczątkowej, charakterystycznej dla różnorako utwardzonych materiałów (przygotowano próbki materiałów o różnie dobranych czasach i temperaturach utwardzania). Badania oparto na jednoczesnej analizie termicznej, która umożliwia ciągłą rejestrację krzywych DSC (ang. Differential Scaning Calorimetry) i TGA (ang. Thermogravimetry). Metoda DSC pozwala na precyzyjne określenie procentowego utwardzenia. Porównane zostały dwa typy taśm izolacyjnych. Wyniki pokazują wyraźne trendy w procesie utwardzania przetestowanych materiałów i demonstrują użyteczność zastosowanej metody.

3

The electric properties of cured mica-glass composites

Pihera J., Mentlik V., Polanský R.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2006

|

Nr 75

147-151

EN

The curing of Resin-rich composites materials is an important part of technology of electrical rotating machines main wall insulation manufacturing. The using of optimal curing temperature increases the service reliability of insulating system as well as the whole electrical machine. The diagnostics of changing properties during the curing and the estimation of the optimal curing temperature are thus important components at the manufacturing of insulating system of electrical machines. The paper describes the behaviour of diagnostic parameter tan delta of cured mica-composites in dependence on curing temperature. The studied material consists of two different three-layer mica composites, which are normally used for the manufacture of main wall insulation in electrical rotating machines. The basic components of the composites are: mica paper, epoxy-novolac resin and glass fabric. The particular variants of composites differ each from other in the type of curing agent. The specimens were cured over six different temperatures in the range from 130 to 180 °C. The main diagnostic parameter tan delta was measured online during the curing (curing characteristics) and after the curing process. The temperature dependence of tan delta was measured after the isothermal curing. An analysis of the results allows us to determine the optimal curing temperature where the value of tan delta of the cured system is the lowest of all and the properties of temperature dependence of tan delta are the most suitable. The magnitude tan delta gives very good information capability about materials during their curing and enables to determine the optimal curing temperature. The tan delta is also able to determine possible undercuring of the insulation, which occurs at lower curing temperatures.

PL

W celu zapewnienia wysokiej niezawodności systemów elektroizolacyjnych wirujących maszyn elektrycznych należy zwracać szczególną uwagę na prawidłowość przebiegu procesu technologicznego izolowania, impregnowania i utwardzania układu elektroizolacyjnego. Właściwe utwardzanie układu Resin-rich jest jedną z najważniejszych operacji podczas produkcji układu elektroizolacyjnego. W tym czasie następuje wzajemne przenikanie wiązań żywic i układ uzyskuje końcowe właściwości izolacyjne. Ustalenie optymalnej temperatury i czasu utwardzania jest niezwykle ważne. Opracowana została metoda określania właściwych czasów i temperatur utwardzania. Metoda badań (zwana charakterystyką utwardzania), pozwala obserwować zakres zmian współczynnika stratności tan delta podczas procesu utwardzania (w niniejszym artykule zawarto wyniki obserwowane dla warunków izotermicznych). Pomiary zależności współczynnika tan delta od temperatury wykonano w celu uzyskania bardziej szczegółowych informacji o właściwościach systemu izolacyjnego. Ta analiza pozwoliła stwierdzić, iż na skutek niewłaściwej temperatury utwardzania, mogą pojawić się niewłaściwe parametry układu izolacyjnego. Opisywana metoda badawcza może być stosowana do określania parametrów nowego rodzaju układu elektroizolacyjnego lub do modernizacji i rozwoju już istniejących materiałów, w celu osiągnięcia zmiany ich parametrów funkcjonalnych dla produkowanych maszyn elektrycznych. W artykule przedstawiono mechanizm przemian zachodzących w dielektryku podczas utwardzania. W rozdziale 2 omówiono teoretyczne zależności, dotyczące współczynnika przenikalności elektrycznej epsilon*, zawierającego zarówno część rzeczywistą (epsilon'), jak i urojoną (epsilon"). Omówiono tu równanie Havrilak-Negami (4), opisujące zmiany współczynnika zespolonej przenikalności. Przygotowano eksperyment badawczy dla dwóch nowych typów materiałów Resin-rich. Realizowano utwardzanie płaskich próbek dla sześciu izotermalnych warunków procesu technologicznego, od 130 do 180 stopni C. W maszynach elektrycznych wirujących izolację główną tworzą materiały mika-szkło, zawierające papier mikowy, włókno szklane i żywicę epoksydową. W przeprowadzanych testach zastosowano żywice A i B, różniące się między sobą zawartością utwardzacza. Ocenę materiału elektroizolacyjnego przeprowadzono mierząc charakterystyki współczynnika tan delta, jak również zależności tan delta od temperatury (tab. I). W tabeli II zawarto obserwowane wartości współczynnika tan delta w funkcji temperatury utwardzania po 200 minutach utwardzania. Rysunki 1 i 2 przedstawiają ww. charakterystyki w formie graficznej. Jako optymalną temperaturę utwardzania przyjęto ok. 150 stopni C z uwagi na to, iż współczynnik tan delta przyjmuje wtedy najniższe wartości dla ustalonego czasu wygrzewania. W celu zweryfikowania otrzymanych rezultatów, przeprowadzono pomiary zależności wartości współczynnika tan delta od temperatury (dla materiałów utwardzanych przez 200 minut). Wyniki tych prób przedstawiono na rys. 3 i 4. Potwierdzają one fakt, iż optymalną temperaturą utwardzania jest temperatura 150° C. Przeprowadzone badania zmian właściwości dielektryków opartych na komponentach żywica/mika/szkło pozwoliły określić optymalną temperaturę utwardzania w celu zminimalizowania strat dielektrycznych układu elektroizolacyjnego. W celu określania optymalnych temperatur utwardzania można stosować jedną z metod analizy strukturalnej (np. DTA) [9]. Autorzy dziękują za wsparcie i pomoc Ministerstwa Edukacji Młodzieży i Sportu Republiki Czeskiej przy realizacji badań.

4

Study of high-temperature insulating material properties

Mentlik V., Kučerová E., Boček V., Šebik P., Polanský R.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2005

|

Nr 72

65-70

EN

Electric rotary machines intended for working in special conditions (extremely high temperatures) -such as e.g. in drive units for positioning of fuel bars in nuclear reactor or control servomotors in aircrafts -demand particular selection of materials. Insulating system is considered to be the most sensitive part of these machines and also their biggest problem. Materials used for their construction must have special properties. Even during the full operation, they have to resist to given extreme conditions - temperatures about 300 °C and electrical stress as well as mechanical stress. Construction of these insulating systems requires new and original materials, whose character and structure would fully conform to mentioned extreme conditions. In technical use the diagnostic system has got also its special importance in detection of equipment condition, when it result from required properties and provide full and valuable information of examined object. Methods used for diagnostic system must conform by their good predictive ability, but also by their economic and material availability. The content of this contribution deals with composition and examination of diagnostic system for specific case of condition monitoring of given insulating system. Our contribution also contains study results of high-temperature insulating material properties.

PL

Maszyny elektryczne wirujące przeznaczone do pracy w trudnych warunkach (ekstremalnie wysokie temperatury) - takie jak np. zespoły napędowe pozycjonowania prętów paliwowych w reaktorach atomowych lub serwomotory w lotniczych układach sterowania - wymagają szczególnego doboru materiałów konstrukcyjnych. Największym problemem wydaje się być najbardziej wrażliwa część tych maszyn - ich układ izolacyjny. Materiały zastosowane w konstrukcji odpowiednich dla tych maszyn układów izolacyjnych muszą mieć szczególne właściwości. Przy pracy maszyn z pełnym obciążeniem materiały te muszą być odporne na ekstremalne warunki - temperatury ok. 300°C oraz narażenia elektryczne i mechaniczne. Konstrukcja takich układów izolacyjnych wymaga nowych, oryginalnych materiałów, których parametry i struktura w pełni odpowiadałaby ekstremalnym warunkom pracy. Bardzo ważny jest także sposób pozyskiwania informacji o właściwościach tych materiałów, czyli zastosowanie odpowiedniego systemu diagnostycznego na etapie produkcji i monitorowania pracy wspomnianych maszyn. System ten musi dostarczać pełną i wiarygodną informację o stanie diagnozowanego obiektu. Metody pomiarowe wykorzystane w takim systemie diagnostycznym muszą dawać wiarygodne i jednoznaczne wyniki, ale także muszą być przystępne ekonomicznie i technicznie. Niniejszy artykuł dotyczy budowy i badań systemu diagnostycznego przeznaczonego do monitorowania stanu układów izolacyjnych odpornych na ekstremalne warunki pracy. W artykule zamieszczono i omówiono także wyniki przeprowadzonych przez autorów badań parametrów jednego z materiałów izolacyjnych przy pracy w wysokich temperaturach.

5

Application of thermoanalytical diagnostic methods In electrotechnology

Mentlik V., Polanský R.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2005

|

Nr 72

71-74

EN

The most sensitive parts of electrical machines - insulating systems - don't get along without components based on organic substance. These components are usually very necessary by technical and technologic reasons. Operating effects cause specific processes in these components, which change their properties. It's necessary to monitor concrete changes of particular components from the aspect of equipment operation, especially in regard of reversibility and irreversibility of these processes. Irreversible processes can lead up even to destruction of materials or components. From aspect of its operating reliability, these components are key parts with their essential importance. For the monitoring of all these processes, structural analyses are (from the aspect of modern diagnostics) irreplaceable. They enable to monitor and consequently discover development of monitored properties. Generally, there is good experience with monitoring of degradation processes in materials of organic structure with a help of thermal analyses. These analyses provide us determination and monitoring of key parameters - enthalpy. This value, discoverable by Differential Thermal Analysis (DTA) is very typical for particular materials and exactly describes behaviour and application of these materials during the operation stress. The connection between the results of structural methods and classical phenomenological methods is very interesting, because structural parameters help us to complete information about monitored elements or subsystems of monitored equipment.

PL

Najbardziej narażone części maszyn elektrycznych - ich układy izolacyjne - zawierają komponenty bazujące na związkach organicznych. Zastosowanie związków organicznych jest zwykle konieczne z powodów technologicznych i technicznych. Warunki w jakich pracują układy izolacyjne wywołują specyficzne procesy w tych komponentach, które przyczyniają się do zmiany ich właściwości - czyli do ich starzenia się. Konieczne jest zatem monitorowanie określonych zmian zachodzących w komponentach układów izolacyjnych ze związkami organicznymi w aspekcie zapewnienia sprawności działania urządzeń, zwłaszcza odnośnie odwracalności i nieodwracalności w/w procesów. Procesy nieodwracalne mogą prowadzić nawet do zniszczenia układu izolacyjnego. Z punktu widzenia niezawodności działania urządzenia, komponenty izolacyjne zawierające związki organiczne mają więc kluczowe znaczenie. Do monitorowania wspomnianych procesów, w nowoczesnych układach diagnostycznych wykorzystywane są analizy strukturalne. Umożliwiają one wczesne wykrywanie zmian monitorowanych parametrów układów izolacyjnych. Zasadniczo, w monitorowaniu procesów degradacji w materiałach o strukturze organicznej sprawdziły się analizy termiczne. Umożliwiają one określenie stanu i śledzenie zmian kluczowego parametru - entalpii. Wartość tego parametru określana na podstawie różnicowej analizy termicznej (ang. Differential thermal analysis - dta) jest bardzo charakterystyczna dla poszczególnych materiałów i precyzyjnie określa ich zachowanie się w czasie narażeń wynikających z pracy urządzeń. Zależność pomiędzy rezultatami metod strukturalnych i klasycznych metod fenomenologicznych jest bardzo interesująca, gdyż parametry otrzymywane z analizy strukturalnej pomagają uzupełnić informację o monitorowanych komponentach układów izolacyjnych. W artykule autorzy omawiają we wstępie podstawy teoretyczne różnicowej analizy termicznej, a następnie opisują sposób przeprowadzenia opartych na tej analizie i wykonanych przez nich badań kilku wybranych materiałów izolacyjnych. Wyniki tych badań przedstawiono w artykule i krótko je skomentowano.