Thermisches Langzeitverhalten von hochtemperaturbeständigen Elektroisolierstoffen unter oxidierender und inerter Atmosphäre
Thermal endurance of high-temperature resistant electrically insulating materials under oxidizing and inert atmosphere
Förderinstitution: AiF-Vorhaben
Projektnummer: AiF 14981
Projektlaufzeit: 01.10.2006 – 30.09.2011
Kurzdarstellung
Um den sicheren und dauerhaften Einsatz elektrischer Maschinen zu gewährleisten, bedürfen sie einer hinreichenden elektrischen Isolierung. Auf Basis von duroplastischen und thermoplastischen Polymeren existieren eine Vielzahl fester Isolierstoffe. Diese werden in thermische Isolationsklassen eingeteilt, um den Anwendern die Auswahl geeigneter Isoliermaterialien für die jeweils vorliegende Anwendungstemperatur zu erleichtern.
Die Zuordnung zu den Isolationsklassen erfolgt auf Grundlage der Charakterisierung des thermischen Alterungsverhaltens nach IEC 60216, und zwar durch Bestimmung des Temperaturindex TI. Zu dessen Bestimmung erfolgt eine akzelerierte Ofenalterung unter atmosphärischen Bedingungen bei im Vergleich zum Anwendungsfall erhöhten Temperaturen.
Eine akzelerierte Ofenalterung bewirkt bei Materialien, deren Dauergebrauchstemperaturen nahe einer Grenztemperatur, bei welcher eine irreversible Werkstoffschädigung durch die Bildung von Mikrorissen auftritt, einen verstärkten oxidativen Angriff und infolgedessen eine unrealistisch beschleunigte Degradation. Zudem sind die Isolierstoffe in vielen Fällen durch Umschließungen mit anderen Werkstoffen vor der umgebenden Atmosphäre geschützt. Die mit Anwendung von IEC 60216 einhergehenden Probleme führen zu einer Fehleinschätzung bei der Beurteilung des Potentials eines Werkstoffes und vielfach ist eine Überdimensionierung der Isolierung die Folge.
Ziel des Vorhabens ist die Verbesserung der Lebensdauervorhersage durch eine optimierte Charakterisierung des Alterungsverhaltens und damit verknüpft eine verbesserte Werkstoffausnutzung von festen Isolierstoffen der Elektrotechnik. Die Entwicklung eines optimierten Temperaturindex soll dem Anwender hierbei die Möglichkeit eröffnen den Einfluss des Sauerstoffangriffs auf die Alterung von Elektroisolierstoffen zu berücksichtigen.