Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 460

Аспирантка ТПУ разработала стенд для испытаний электроизоляции

Аспирантка ТПУ разработала стенд для испытаний электроизоляции
Исследование проходит в рамках соглашения о международном совместном научном руководстве между Томским политехом и университетом Париж-Сакле (Франция)

Аспирантка Томского политехнического университета и Университета Париж-Сакле Вероника Гавриленко разработала испытательный стенд для исследования стойкости изоляционных материалов, изготовленный с использованием полупроводников нового поколения на основе карбида кремния. Результаты исследований девушка «защитит» в рамках PhD-диссертации.

Диссертация «Определение характеристик твердых диэлектриков, применяемых в электрических машинах, питаемых гармоническим модулированным напряжением с высокими значениями dU/dt» (Characterization of winding insulation of electrical machines fed by voltage waves with high dV/dt) посвящена изучению частичных разрядов и связанных с ними механизмов старения и деструкции изоляции при воздействии импульсного напряжения с наносекундными фронтами импульсов высокой частоты, характерными для современной полупроводниковой техники.

В современных преобразователях для транспортных средств используются полупроводниковые приборы нового поколения на основе материалов с большой шириной запрещенной зоны – например, карбид кремния (SiC). Они обладают рядом преимуществ: высокие рабочие напряжения, температуры, частота, скорость переключений. Это позволяет на 20-30 % снизить потери электроэнергии в преобразователях и расширить возможности силовой электроники. В то же время их применение вызывает повышение электрических и тепловых нагрузок. Это может негативно сказаться на функционировании электрической машины.

«Высокая рабочая температура в сочетании с ударными электрическими нагрузками запускают химические реакции в электроизоляционных материалах, ускоряют процессы старения и снижают их надежность. Изменение эксплуатационных факторов обуславливает необходимость внесения корректировок в существующие методы и математические модели», — уточняет Вероника Гавриленко.

Для определения величин перенапряжений в обмотках двигателей, управляемых инверторами на основе карбида кремния, молодой ученый предложила высокочастотную модель электрического привода. С ее помощью выявлено влияние длины питающего кабеля и наносекундных фронтов импульсов напряжения на коммутационные перенапряжения в двигателе, определяющие риск возникновения частичных разрядов и отказа изоляции.

Для разработки методики определения стойкости электроизоляционных материалов ученые спроектировали и собрали высокочастотную установку для испытаний.

«Основной модуль установки — генератор импульсов с SiC MOSFET транзисторами. Его разработали в лаборатории SATIE (Франция) и передали в Томский политех. Наша основная задача — выявить влияние факторов, действующих на электроизоляционные материалы. Эксперименты показали резкое ухудшение свойств изоляции и ускоренное разрушение при воздействии импульсного напряжения с наносекундными фронтами высокой частоты. Мы установили тип возникающих частичных разрядов — барьерные разряды с филаментной структурой, приводящие к электроэрозии эмалевой изоляции», — говорит аспирантка.

Исследование проходит в рамках соглашения о международном совместном научном руководстве между Томским политехом и университетом Париж-Сакле (Франция). Часть работ проводится в лаборатории SATIE (ENS Paris-Saclay) совместно с Национальной консерваторией искусств и ремесел (Cnam). Научное руководство со стороны Университета Париж-Сакле осуществляет профессор Стефан Лефевр, со стороны ТПУ — доцент Инженерной школы энергетики Андрей Леонов.

«Тема «на стыке наук» позволяет объединить знания и компетенции в силовой электронике и электрических машинах исследователей лаборатории SATIE и ученых ТПУ в области электроизоляционной и кабельной техники», — уверена Вероника Гавриленко.

Защита PhD-диссертации пройдет 2 декабря во Франции с участием членов аттестационной комиссии из России в режиме видеоконференции. Вероника Гавриленко планирует продолжить исследование в формате постдокторантуры в лаборатории LAPLACE (Université Paul Sabatier) в сотрудничестве с ТПУ.

Пресс-служба Томского политехнического университета

карбид кремния электроизоляция

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.