Optische Diagnose an singulären Tropfen auf polymeren Isolierstoffoberflächen im elektrischen Feld
In der vorliegenden Arbeit wird das Verhalten von singulären Tropfen im elektrischen Wechsel- und Gleichfeld auf polymeren Isolierstoffoberflächen der Hochspannungstechnik untersucht. Das Ziel der experimentellen Untersuchungen ist eine Mechanismenklärung in der Alterungsfrühphase hydrophober Isolie...
| Summary: | In der vorliegenden Arbeit wird das Verhalten von singulären Tropfen im elektrischen Wechsel- und Gleichfeld auf polymeren Isolierstoffoberflächen der Hochspannungstechnik untersucht. Das Ziel der experimentellen Untersuchungen ist eine Mechanismenklärung in der Alterungsfrühphase hydrophober Isolierstoffoberflächen. Zur Untersuchung elektrohydrodynamischer Prozesse an singulären Tropfen wird eine Versuchstechnik entwickelt, die eine Analyse des Tropfenverhaltens im elektrischen Feld ermöglicht. Mit zwei digitalen optischen Diagnosesystemen, bestehend aus einem Randwinkel-Meßsystem und einem Hochgeschwindigkeits-Kamerasystem, können Phänomene an Tropfen und zwischen Tropfen bei gleichzeitiger Spannungsbeanspruchung untersucht werden. In den Experimenten werden Oberflächenveränderungen und Verformungen der Tropfen, die Ausbildung von Flüssigkeitsspuren an Tropfen und das Zusammenfließen von mehreren singulären Tropfen analysiert. Bei der Auswahl der Versuchsparameter werden trotz Vereinfachungen bezüglich der Prüfkörpergeometrie und der Eingrenzung der zahlreichen möglichen Einflußgrößen realitätsnahe Parameter gewählt, die zuvor in theoretischen Vorüberlegungen zusammengestellt werden. Mit den geometrischen Kenngrößen eines Tropfenprofils, dem Radius, dem Randwinkel und der Tropfenhöhe, werden Verhaltensmuster für die Beschreibung der Tropfenbewegungen aufgestellt und diese anhand von Beispielen verdeutlicht. Feld- und Kräfteberechnungen geben Informationen über die Ursachen der Bewegungen der Tropfen. Die Untersuchungen zeigen die Bedeutung der elektrohydrodynamischen Prozesse für die Alterung von polymeren Isolierstoffoberflächen. Die Ergebnisse der Arbeit werden in ein bekanntes Alterungsmodell eingeordnet. |
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