基于原位测量的交直流复合电压对金属化膜自愈特性影响的研究

干式直流金属化膜电容器由于其具有特殊的“自愈”特性,在投入使用前可通过“赋能”工艺去除电弱点,相比于箔式电容器,其工作电压更高,储能密度更大。为此,搭建了金属化膜自愈特性原位测试平台,研究了交直流叠加下金属化膜自愈特性的演变规律,分析了在温度、压强等复杂应力作用下,不同交直流复合电压对金属化膜自愈特性的作用机制。同时依据温度实验中发现的现象和得出的结论,搭建了自愈热力学模型,从热力学理论的角度上明确了焦耳热为自愈能量的主要来源,经过仿真计算后发现,热力学模型在0.1 MPa低压强下呈现很好的拟合效果,但在10 MPa高压强下误差较大。

直流电压作用下金属化膜电容器的自愈特性及寿命预测

金属化膜电容器的自愈特性是影响其运行可靠性和寿命的关键因素。为研究直流支撑电容器内部自愈对其寿命的影响,基于柔性直流输电系统中直流支撑电容器的实际运行工况,开展了金属化膜电容器元件在不同电压下的直流加速老化试验;通过图像识别技术提取大量自愈点形貌参数,建立了高压直流作用下的特征自愈参数的统计模型;揭示了直流金属化膜电容器自愈特性对寿命的影响规律,提出了一种基于自愈过程电容损失特征量的电容器寿命预测方法。该研究对柔性直流输电系统用电容器在实际工况下的可靠性评价提供了有效方法。

交流电压条件下温度对金属化膜自愈特性影响规律研究

将具备自愈能力的金属化膜电容器应用于电力系统中,能够减少事故的发生,提高安全可靠性。在此基础上,需要克服的困难主要是自愈失败导致的元件彻底击穿和自愈过程的金属层蒸发造成的电容量损失。这两者与金属化膜的自愈特性有着极大的关联。相对于直流电压条件下运行的脉冲电容器,交流电压条件下运行的电力电容器具备较高的运行温度,因此有必要对金属化膜在不同温度下的自愈特性进行研究。搭建自愈特性测试平台,在金属化膜上施加不同的温度,使用电测法测量电压、电流波形,以此得出自愈电压、自愈电流、自愈持续时间和自愈能量。结果表明:温度的升高会使自愈电流、自愈持续时间和自愈能量减小。

沥青自愈特性影响因素研究

选用延度试验,采用"完整试件与破坏试件"对比试验的模式,对70号基质沥青、SBS改性沥青、度旧塑料橡胶沥青进行研充,探究沥青与改性剂种类、间歇时间及温度对沥青自愈合的影响,结果表明:沥青自愈合能力呈温度和时间的依赖性,即随间歌时间的增加和温度的提升,自愈合能力增强;不同种类沥青自愈合能力不同,基质沥青最佳,SBS改性沥青次之,废旧塑料橡胶沥青最差。

不同增长机制下航空网络自愈特性

结合复杂网络理论,从能量的角度分析了航空网络的功能自愈机理,并研究了航空网络在不同增长机制下的自愈特性。首先,将网络结构划分为自愈结构与耦合结构,并针对航空网络3种增长机制进行了分析和抽象建模;然后,从网络全局角度出发研究了美国航空网络在遭受蓄意攻击造成全网功能瘫痪的情况下,网络功能的恢复鲁棒性和网络增长对网络自愈能力的影响。研究表明,美国航空网络具有较好的恢复鲁棒性,接近80%的机场在受到能量冲击造成的短暂失效后具有功能自愈能力。航空网络不同的增长机制对网络的自愈能力有着不同的影响。结果证实,为完善航空网络而建立的机场群,由于其较大的连接需求,加大了网络区域密度,复杂了网络拓扑结构,降低了网络的自愈能力;而小型机场的增加不会影响网络整体的自愈能力。

微波与感应加热对沥青混合料自愈特性影响研究

为了研究微波与感应加热对沥青混合料自愈特性的影响,采用裂-愈循环前后三点弯曲试验强度之比对愈合率进行表征,通过试验与计算对两种加热方式下沥青混合料加热特性进行分析,采用微观观测并辅以其他试验方法对混合料加热前后理化特性进行探讨。结果表明:钢棉可以增强沥青混合料抗松散性能,但混合料设计时应考虑钢棉的掺入使混合料空隙增大的影响;沥青混合料自愈机理在于混合料内部空隙的重组;微波加热具有较感应加热更好的愈合效果,但微波加热易导致温度过高造成沥青损伤,建议微波加热时间不大于40 s,有条件时应优选感应加热技术。

应用于DC-Link电容器的金属化膜自愈特性分析

金属化DC-Link电容器较传统电解电容器具有很多优势,如何减少金属化膜电容器在自愈过程中的电容量衰减是一个重要研究课题。文章分析了金属化电容器自愈特性,研究了自愈特性与压强关系,通过自愈特性试验,结果表明压强的增大可减少自愈能量、优化自愈性能、减少自愈面积,对提升DC-Link电容器的性能具有指导意义。

基于耗散能理论的沥青胶结料疲劳与自愈特性研究

采用动态剪切流变仪(DSR)对PG64-28与PG70-28两种沥青进行不同间歇时间下沥青疲劳与自愈试验,基于耗散能理论,选择耗散能(DE)和耗散能变化率(RDEC)描述基质沥青的损伤和愈合现象。结果表明,沥青的自愈有助于延长其疲劳寿命;建立的带有间歇加载程序的DSR试验与真实的交通荷载方式更相似;耗散能理论为评价胶结料愈合提供了更有效的方法和指标;平台值与间歇时间半对数曲线的斜率可表征沥青的愈合率,曲线斜率越高,自愈率越大,沥青的愈合能力越强;聚合物改性沥青具有比基质沥青更高的自愈率;随着初始应变的减小,愈合率逐步增加;应力标准与愈合影响没有明显的关联;胶结料在低温时愈合能力变差。

室内模拟沥青混凝土裂缝的自愈特性

土石坝沥青混凝土心墙有几个优点:万一因地震或不均匀沉陷使心墙产生裂缝时,心墙将会自愈,这是因为沥青的粘弹性-塑性特性和坝内影响材料的各种内部应力的共同作用所致。在坝体内部,沥青将保持其柔性和可塑性。

沥青混凝土的自愈特性——试验室模拟

土石坝沥青混凝土心墙有几个优点：如果心墙因地震震动或差异沉降而出现裂隙或裂缝时，由于沥青混凝土所具有的粘弹塑性和影响坝内材料的各种内部应力，心墙会产生一种自愈能力，在坝体内，沥青仍将保留其柔韧性和延展性状。

高频下功率模块有机硅凝胶封装材料中电树枝生长及自愈特性

有机硅凝胶因其良好的电、热及机械性能,被广泛应用于多能变换装备中功率模块的封装绝缘,电树枝是由于局部放电而产生的树枝状放电通道,是功率模块封装绝缘系统较为常见的失效形式。基于此,该文搭建高频正弦电压激励下有机硅凝胶中电树枝生长实验平台,开展不同频率下的电树枝生长实验,探究高频下有机硅凝胶中电树枝的起始及传播机制,分析频率对电树枝特性的影响机理;进一步开展不同温度以及组分配比下的电树枝自愈实验,研究有机硅凝胶中电树枝自愈行为及其影响机制。实验结果表明,随着频率的升高,硅凝胶中电树枝形态将更加复杂,起树电压也会随之下降,18kHz下起树电压较8kHz下降了约17%。分析认为,麦克斯韦应力是导致高频下电树枝起始的主要原因,而有机硅凝胶中电树枝的传播特性也有别于传统固体电介质。针对自愈特性,温度升高有利于电树枝的自愈,但在100℃下将会抑制自愈,分析得到温度通过影响气体状态来影响自愈的不同阶段。同时,组分配比不同也会影响硅凝胶的形态及电树枝特性。

二维艾里光束的自愈特性

通过数值仿真研究了不同区域被阻挡时无衍射二维艾里光束的自愈特性。仿真结果表明,部分区域被阻挡时,光束在传输一定距离后能进行自我重构。同时研究了高斯噪声环境下无衍射二维艾里光束的自愈特性。结果显示,在一定的信噪比下艾里光束经过一定距离的传输后也能够自愈。这种自愈具有一定的稳健性。艾里光束的自愈特性能够应用于光镊系统、微粒自陷和操控、光无线通信等众多领域。

沥青混合料疲劳自愈合特性研究

沥青混合料具有疲劳自愈特性。通过室内四点弯曲疲劳试验,采用"疲劳-愈合-再疲劳"的试验方式和单因素对比分析的方法,探究了养护时间、温度、集料级配及沥青胶结料种类对沥青混合料的自愈合特性的影响,并建立愈合指标函数。结果表明:沥青混合料自愈合效果呈时间依赖性,即随养护时间的增加,自愈合效果增强,且初期愈合速度较快;在一定温度范围内,随温度提高,沥青混合料自愈合效果增强;70#基质沥青混合料的短期自愈合能力优于SBS改性沥青混合料;PA-13型沥青混合料自愈合能力优于AC-13型沥青混合料。同时,从混合料组成特点及沥青微观结构等方面剖析了各因素影响机理。

聚乙烯二氧噻吩热分解性能对其作阴极片式钽电解电容器自愈性能的影响

以化学原位聚合制备的导电聚合物聚乙烯二氧噻吩(3.4-polyethylene dioxythio phene，简称PEDT)薄膜在固体钽电解电容器上的应用为背景，采用TG研究了化学聚合中单体／氧化剂配比对PEDT热分解温度的影响，并以此为基础，分析了材料热性能对PEDT作阴极的固体钽电解电容器自愈特性的影响。实验结果表明。随着单体／氧化剂配比的增大，材料的热分解温度有较大变化。而以PEDT作阴极的固体钽电解电容器的自愈速度则随材料热分解温度的增大有所下降。

工频电压下有机硅凝胶的电树枝发展规律及其局部放电特性

有机硅凝胶作为高压大功率IGBT器件灌封的绝缘材料,其自身的绝缘性能直接决定着IGBT器件的耐压可靠性。为此,针对高压大功率IGBT器件封装用有机硅凝胶内局部放电产生的电树枝发展规律及局部放电特性开展实验研究。实验中采用针-板电极结构,实时记录了交流电压下有机硅凝胶内电树枝的发展规律以及局部放电特征参量。实验结果表明在室温及工频电压作用下,有机硅凝胶内的电树枝主要由气道与气泡构成,电树枝的生长速度与树枝长度无关,依据有机硅凝胶材料的高分子主链结构分析了电树枝通道的不导电性或弱导电性,此外,实验观测到有机硅凝胶材料的电树枝具有独特的自愈特性,并分别从物理自愈和化学自愈解释了电树枝的自愈机制;有机硅凝胶内局部放电脉冲序列主要分布于一、三象限,符合典型的材料内部沿面放电特征谱,随着电树枝的生长,局部放电脉冲的放电量增大,但脉冲频率几乎不变,脉冲相位受到空间电荷调制效应的影响。研究结果对于指导有机硅凝胶在IGBT器件灌封时的应用具有一定的指导意义。

2.7MJ/m^3高储能密度脉冲电容器的研制

为了研制高储能密度电容器,文中对影响电容器性能的关键技术进行了研究。建立自愈平台进行自愈试验,发现提高电容器层间压强可以减小自愈能量,从而提高电容器寿命。通过对分割膜边缘自愈和膜中自愈进行研究,根据电容器的工作场强确定了高储电容器中分割模块数,选择合适的浸渍剂种能密度类及浸渍工艺,提高电容器在高场强下的运行可靠性。根据以上关键技术,研制出了储能密度2.7 MJ/m3的高储能密度脉冲电容器,在工作电压6.6 kV、放电电流11.85 k A下,其寿命为850次。

高冲击环境对引信用储能电容性能的影响

针对高冲击载荷对引信用储能电容的影响,以固态钽电容为研究对象,对其进行冲击测试,分析其电参数(漏电流)在高冲击环境下的变化特性。测试结果表明,冲击载荷超过临界安全冲击值会引起钽电容漏电流呈指数型升高。在冲击过后,漏电流经过一段时间恢复至原来的量级,即钽电容的自愈特性。对两种不同类型的钽电容进行测试,确定钽电容的可承受冲击范围。对漏电流变化进行分析,总结出钽电容漏电流变化机理为冲击引发的介质层Ta2O5中的微导电通道和冲击引发的Ta-Ta_2O_5及Ta_2O_5-MnO_2界面应力效应。

SELF-HEALING BIODEGRADABLE POLY(UREA-URETHANE) ELASTOMERS BASED ON HYDROGEN BONDING INTERACTIONS

Self-healing poly(urea-urethane)s (PUUs) showing a tolerance to mechanical damage are particularly desirable for high-performance elastomeric biomaterials. In this study a kind of biodegradable PUUs was synthesized from poly(ε-caprolactone) diol with L-lysine ethyl ester diisocyanate (LDI) extended with L-lysine ethyl ester dihydrochloride (LEED) in DMF and characterized by using 1 H-NMR, FTIR, DSC, XRD, SEM and tensile tests. Interestingly, they exhibited a self-healing characteristic upon exposure to 37℃for as short as 30 min with the tensile strength keeping at 4.23 MPa and the elongation at break reaching to 627%. It is revealed that increasing the hard segment content in PUUs benefits the self-healing performance, and on the opposite increasing the soft segment content contributes to the biodegradability.