EuroWire July 2017

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Technischer artikel
Juli 2017 50
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 (εr) 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 εr 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
εr 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
εr durch nachfolgende Formel berechnet
wird:
wobei die vom Gerät gemessene
Kapazitanz und 0 die Permittivität
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 1015Ω-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 1013Ω-cm.
2.5.1 Elektrische Leistungen imWasser
Die elektrischen Eigenschaften wurden
auch nach dem Eintauchen in Wasser
MV
IS79
MV
TP79 A
MV
TP79 B
MV
TP79 C
Wasseraufnahme 1
[mgr/cm 2] 0.34 0.32 0.35 0.34
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/cm2).
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 εr 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 εr 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.
▲ ▲ Abb. 11: Verlustfaktor (Tanδ) abhängig von den
Tagen im Wasser eingetaucht bei 90ºC, bei 500V und
50Hz gemessen
▲ ▲ Abb. 12: Dielektrische Konstante (εr) abhängig von
den Tagen imWasser eingetaucht bei 90ºC, bei 500V
und 50Hz gemessen
1Gravimetrische Methode, CEI EN 60811-402
▲ ▲ Tabelle 5 : Wasseraufnahme entsprechend CEI 20-86
Dielektrizitätskonstante ε
r
Tage imWasser bei 90º
Tanδ [*10
-2 ]
Tage imWasser bei 90º