Space charge and dielectric breakdown in polypropylene

Electrical breakdown of a polymer film generates a pressure wave that is believed to include information about the breakdown initiation point. We measured the breakdown pressure wave and the space charge distribution up to the electrical breakdown field by using the pulsed electro‐acoustic method in a 30 µm thick polypropylene film. We discuss electrical breakdown phenomena based on the breakdown pressure wave and the dependence of the space charge distribution on the applied field and temperature. At room temperature, the observed breakdown pressure wave had a pulse‐like shape with a width that depended on the polarity of the applied field. Positive space charge accumulation was observed near the cathode as a hetero space charge near the electrical breakdown field. At 60 °C, the width of the breakdown pressure wave showed no dependence on the applied field polarity and positive space charge accumulation was observed inside the film near the electrical breakdown field. These experimental results suggest that electrical breakdown phenomena are affected by hetero space charge accumulation and that the initiation point of electrical breakdown corresponds to the position of hetero space charge accumulation in 30 µm thick polypropylene film. ©1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 126(3): 1–8, 1999

show abstract

“…Although the processes leading to these conclusions are different, these results agree with the report of Suzuoki and colleagues [10].…”

Section: Acoustic Waves At the Occurrence Of Dielectric Breakdownsupporting

confidence: 93%

Measurements of acoustic waves generated by electrical breakdown in a polypropylene film

1999

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…5 is much slower than that expected from the thermal time constant of PI! Similar results were obtained for the pre-stress effect at room temperature [15]. However, at room temperature, FBimp decreases for the opposing case, whereas it increases in the aiding case.…”

Section: Breakdown and Space Charge Distributionsupporting

confidence: 85%

“…2 shows the space charge distribution in a polypropylene (PP) film with dc pre-stressing before breakdown with an impulse voltage application. Both positive and negative homo space charges are formed [15]. Fig.…”

Section: Space Charges In Various Insulating Materialsmentioning

confidence: 99%

Space charge and solid insulating materials: In pursuit of space charge control by molecular design

Ieda¹,

Suzuoki

1997

IEEE Electr. Insul. Mag.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Электрические испытания проводились с использовани-ем высоковольтных импульсов различной амплитуды, формы и длительности. Это либо короткие импульсы длительностью не более 10 −7 s и протяженностью фрон-тов ∼ 1 ns [1-3], либо импульсы микросекундной (и бо-лее) длительности с существенно меньшей крутизной переднего фронта [4][5][6]. Установлено, что электрический пробой пленки происходит как на переднем фронте [4], так и на плато высоковольтных импульсов [1].…”

Section: Introductionunclassified

“…Это либо короткие импульсы длительностью не более 10 −7 s и протяженностью фрон-тов ∼ 1 ns [1][2][3], либо импульсы микросекундной (и бо-лее) длительности с существенно меньшей крутизной переднего фронта [4][5][6]. Установлено, что электрический пробой пленки происходит как на переднем фронте [4], так и на плато высоковольтных импульсов [1]. Причина наблюдаемого смещения момента пробоя с фронта на плато импульса напряжения в литературе не обсуждает-ся.…”

Section: Introductionunclassified

Импульсная Электрическая Прочность Пленки Полипропилена

Закревский¹,

Пахотин²,

Сударь³

2017

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Приведены результаты экспериментальных исследований электрической прочности пленки полипропилена толщиной 2 µm при импульсном нагружении образцов в субмикросекундном и микросекундном диапазонах времен. Показано, что экспериментальные данные импульсного пробоя полимерной пленки можно описать, используя представления об ионизационном механизме пробоя полимеров, не связанном с развитием в них ударной ионизации молекул. DOI: 10.21883/JTF.2017.02.44133.1907 ВведениеИзучение импульсной электрической прочности по-лимерных пленок представляет большой научный и практический интерес. Такие пленки используются в различных электротехнических устройствах в качестве изоляционных и диэлектрических слоев. В частности, они применяются в импульсных высоковольтных конден-саторах, что позволило существенно повысить рабочие характеристики этих устройств. Стремление к миниа-тюризации обусловливает необходимость использования в конденсаторах тонких полимерных пленок, толщины которых не превышают нескольких микрометров. В про-цессе эксплуатации конденсаторов пленки подвергают-ся воздействию электрических полей, напряженность которых может превышать 2−3 MV/cm. Ясно, что в столь сильных электрических полях проблемы электри-ческой прочности пленок приобретают первостепенное значение.Вопросы импульсной электрической прочности раз-личных полимерных пленок обсуждались в ряде работ. Электрические испытания проводились с использовани-ем высоковольтных импульсов различной амплитуды, формы и длительности. Это либо короткие импульсы длительностью не более 10 −7 s и протяженностью фрон-тов ∼ 1 ns [1-3], либо импульсы микросекундной (и бо-лее) длительности с существенно меньшей крутизной переднего фронта [4][5][6]. Установлено, что электрический пробой пленки происходит как на переднем фронте [4], так и на плато высоковольтных импульсов [1]. Причина наблюдаемого смещения момента пробоя с фронта на плато импульса напряжения в литературе не обсуждает-ся. В ряде работ по импульсной электрической проч-ности полимеров отмечается уменьшение пробивной напряженности на импульсах по сравнению с величиной пробивной напряженности при медленно (100−1000 V/s) возрастающем напряжении [5,7,8].Целью настоящей работы было выяснение законо-мерностей импульсного электрического пробоя пленки полипропилена (ПП) и обсуждение возможных причин его развития (механизма электрического разрушения) в субмикросекундном диапазоне времен. Используя вы-сокоскоростные методы регистрации с высоким вре-менным разрешением, предполагалось выяснить условия возникновения пробоя на фронте и плато импульса. Методика экспериментаОбъектом исследования служила двуосноориениро-ванная пленка ПП толщиной 2 µm, которая закреплялась в специальной оправке между двумя стальными элек-тродами и помещалась в конденсаторное масло. Один из электродов (плоский) находился под потенциалом земли. На второй (сферический электрод диаметром 2 mm) подавался высоковольтный импульс отрицатель-ной полярности. Осциллограмма импульса представлена на рис. 1. Используемый в работе генератор позволял формировать импуль...

show abstract

Space charge and dielectric breakdown in polypropylene

Cited by 14 publications

References 5 publications

Measurements of acoustic waves generated by electrical breakdown in a polypropylene film

Measurements of acoustic waves generated by electrical breakdown in a polypropylene film

Space charge and solid insulating materials: In pursuit of space charge control by molecular design

Импульсная Электрическая Прочность Пленки Полипропилена

Contact Info

Product

Resources

About