非線性絕緣電介質(zhì)交變電場激勵下介電特性的仿真分析.pdf

1、與廣義電介質(zhì)相比,有“智能絕緣材料”之稱的非線性絕緣電介質(zhì)具有隨場強變化的電導率或(和)相對介電常數(shù)。它們的廣泛應用極大地提高絕緣結(jié)構(gòu)的性能。例如,應用于電機線棒端部防電暈結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhì)的研究得到重視。
　　 本文在采用MATLAB實現(xiàn)橢球形無機填料顆粒在聚合物基體內(nèi)隨機分布,用COMSOL軟件建立有限元電場仿真

2、分析模型的基礎(chǔ)上,對非線性絕緣介質(zhì)在交變電場激勵下進行有限元仿真分析。本文產(chǎn)生的仿真模型是可控的,可控參數(shù)包括:立方體基體區(qū)域邊長、橢球形顆粒數(shù)目、橢球形顆粒形狀尺寸參數(shù)(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(tài)參數(shù)以及外施的交變激勵特性對非線性絕緣介質(zhì)復合材料電導率與介電常數(shù)的影響。
　　 研究發(fā)現(xiàn):摻量逐漸增加時,其電導率及其非線性系數(shù)隨之而增大,其相對介電常數(shù)也會隨之增大,填料顆

3、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(shù)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(shù)高于取向正態(tài)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(shù)也是逐漸減小的,相對介電常數(shù)卻是增加的,且粒徑比值較大的復合材料體系的e-E特性曲線上升較快。
　　 在交變激勵的頻率