與廣義電介質相比,有“智能絕緣材料”之稱的非線性絕緣電介質具有隨場強變化的電導率或(和)相對介電常數。它們的廣泛應用極大地提高絕緣結構的性能。例如,應用于電機線棒端部防電暈結構中、配電電纜繞包型終端中、超高壓直流電纜以及特高壓直流套管等的絕緣結構中。為此,對聚合物基無機半導體顆粒填料添加的非線性絕緣介質的研究得到重視。 本文在采用MATLAB實現橢球形無機填料顆粒在聚合物基體內隨機分布,用COMSOL軟件建立有限元電場仿真分析模型的基礎上,對非線性絕緣介質在交變電場激勵下進行有限元仿真分析。本文產生的仿真模型是可控的,可控參數包括:立方體基體區域邊長、橢球形顆粒數目、橢球形顆粒形狀尺寸參數(半軸a、b、c)以及橢球形顆粒兩個空間取向角度。通過仿真分析了如上所述各填料顆粒形態參數以及外施的交變激勵特性對非線性絕緣介質復合材料電導率與介電常數的影響。 研究發現:摻量逐漸增加時,其電導率及其非線性系數隨之而增大,其相對介電常數也會隨之增大,填料顆粒摻量越大的模型其ε-E特性曲線上升越快;在0°/0°、0°/45°、0°/90°這三組空間取向角度控制中,分布0°/45°的電導率最大且非線性明顯,而相對介電常數是隨著長軸與XOY面的角度增大而增加的,取向均勻分布的電導率與相對介電常數高于取向正態分布的;隨著粒徑比值的增加復合材料的電導率反而減小,其非線性系數也是逐漸減小的,相對介電常數卻是增加的,且粒徑比值較大的復合材料體系的ε-E特性曲線上升較快。 在交變激勵的頻率一定時,幅值越高,交流等效電導率和介電常數越大,電導率和介電常數隨電場的變化越快;當所施加的激勵幅值一定時,隨著其頻率的增加,復合材料的交流等效電導率明顯增加,其介電常數也有所增加,但兩者的增加速率明顯下降。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TM21
【目錄】：

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