|
|
Study of Nanocomposites for Electrical Insulation
Klampár, Marián ; Mentlík, Václav (oponent) ; Váry,, Michal (oponent) ; Liedermann, Karel (vedoucí práce)
The dissertation thesis submitted deals with the study of dielectric properties of epoxy nanocomposites containing nanoparticles of inorganic oxides. These nanocomposites may have a promising technologic application for electric insulations in view of their higher resistance against partial discharges; yet information about their behavior in the course of ageing is not available. If at least a partial mass replacement of the currently used epoxy insulation with nanocomposite-based insulations is due to occur, the knowledge of the changes of their dielectric properties in the course of their operation will become indispensable. Within the framework of this dissertation, ensembles of samples of epoxy resins without fillers and with Al2O3, WO3, TiO2 and SiO2 fillers in the form of nanopowders, in concentrations up to 12 wt %, have been prepared. These ensembles have been measured prior to ageing and exposed to long-time (up to 5000 hours) ageing at increased temperatures 200, 250 and 300 °C and in a few cases also at 330 and 360 °C. Samples were measured in the course of ageing roughly in a logarithmic time series after 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 and 5000 hours. The measured quantities included complex permittivity , internal resistivity i and loss factor tan at temperatures ranging from -153 °C to +167 °C and in the frequency range 10-2 – 106 Hz. Changes in nanocomposites have been investigated using not just dielectric spectroscopy measurements, but other methods, too, namely Fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The experiments have proved that materials with different fillers respond to the same concentrations of various fillers in different ways. The addition of nanoparticles, without the addition of microparticles, at a relatively low concentration (max 12 wt %), was not sufficient for reaching fundamental changes in dielectric spectrum; only smaller changes of dielectric strength and shifts of relaxations and in relaxation maps have occurred. Out of more pronounced changes, increase of concentration of the SiO2 filler in the epoxy matrix brings about a decrease of electrical conductivity in the resulting nanocomposite. The TiO2 filler had a different impact. Different TiO2 concentrations make their marked appearance in the region between the relaxation and relaxation. The TiO2-filled nanocomposites do not exhibit the unambiguous dependence of electrical conductivity on nanofiller concentration. It can be concluded that the mere addition of nanoparticles, without the addition of established microparticles, does not change the dielectric spectrum substantially. Generally, a serious problem was the production of the nanocomposite with a uniform distribution of nanoparticles. The preparation of such a nanocomposite was not trivial and, in industrial applications, this issue will require a specific focus, so as to avoid the formation of undesirable aggregates. Within the framework of this research, a methodology for the production of an epoxy nanocomposite has been developed with as high as possible uniformity of nanoparticle distribution.
|
|
|
Synergické účinky kombinovaného stárnutí elektroizolačních materiálů
Novák, Lukáš ; Frk, Martin (oponent) ; Rozsívalová, Zdenka (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá sledováním vlivu kombinovaných účinků tepelného a elektrického stárnutí na elektrické vlastnosti izolačního materiálu NKN 0887. Při experimentu bylo namáháno pět sad vzorků izolačního materiálu napětím v rozmezí od 1,5 kV do 2,2 kV při teplotách 23 °C a 200 °C. Pomocí RLC metru Agilent s připojeným elektrodovým systémem pracujícím na principu deskového kondenzátoru byla přímo měřena kapacita a ztrátový činitel vzorku. Z těchto veličin byly dále vypočteny hodnoty relativní permitivita a ztrátového čísla. Pro snadné porovnání byly frekvenční závislosti relativní permitivity i ztrátového čísla pro různé doby stárnutí vyneseny do grafu. Dále byly z těchto veličin vytvořeny Coleho-Coleho diagramy a vypočteny koeficienty Havriliak-Negamiho funkce. Všechna data byla vzájemně porovnána a byl určen vliv jednotlivých kombinací stárnoucího napětí a teplot stárnutí na elektrické vlastnosti materiálu Isonom NKN.
|
|
|
Analýza vícefaktorového namáhání elektroizolačních materiálů
Jeřábek, Michal ; Frk, Martin (oponent) ; Rozsívalová, Zdenka (vedoucí práce)
Tato diplomová práce pojednává o experimentálním prošetření dielektrických vlastností nestárnutých a tepelně, elektricky a kombinovaně stárnutých drážkových izolací. Během experimentu je sledován vliv vlhkosti na dielektrické vlastnosti izolačního materiálu ISONOMŽNMN. Především jsou zkoumány obě složky komplexní permitivity v závislosti na kmitočtu a teplotě v průběhu tepelného, elektrického a kombinovaného stárnutí. Tyto vlivy jsou posuzovány z hlediska využití této izolace v technické praxi.
|
|
|
Study of Nanocomposites for Electrical Insulation
Klampár, Marián ; Mentlík, Václav (oponent) ; Váry,, Michal (oponent) ; Liedermann, Karel (vedoucí práce)
The dissertation thesis submitted deals with the study of dielectric properties of epoxy nanocomposites containing nanoparticles of inorganic oxides. These nanocomposites may have a promising technologic application for electric insulations in view of their higher resistance against partial discharges; yet information about their behavior in the course of ageing is not available. If at least a partial mass replacement of the currently used epoxy insulation with nanocomposite-based insulations is due to occur, the knowledge of the changes of their dielectric properties in the course of their operation will become indispensable. Within the framework of this dissertation, ensembles of samples of epoxy resins without fillers and with Al2O3, WO3, TiO2 and SiO2 fillers in the form of nanopowders, in concentrations up to 12 wt %, have been prepared. These ensembles have been measured prior to ageing and exposed to long-time (up to 5000 hours) ageing at increased temperatures 200, 250 and 300 °C and in a few cases also at 330 and 360 °C. Samples were measured in the course of ageing roughly in a logarithmic time series after 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 and 5000 hours. The measured quantities included complex permittivity , internal resistivity i and loss factor tan at temperatures ranging from -153 °C to +167 °C and in the frequency range 10-2 – 106 Hz. Changes in nanocomposites have been investigated using not just dielectric spectroscopy measurements, but other methods, too, namely Fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The experiments have proved that materials with different fillers respond to the same concentrations of various fillers in different ways. The addition of nanoparticles, without the addition of microparticles, at a relatively low concentration (max 12 wt %), was not sufficient for reaching fundamental changes in dielectric spectrum; only smaller changes of dielectric strength and shifts of relaxations and in relaxation maps have occurred. Out of more pronounced changes, increase of concentration of the SiO2 filler in the epoxy matrix brings about a decrease of electrical conductivity in the resulting nanocomposite. The TiO2 filler had a different impact. Different TiO2 concentrations make their marked appearance in the region between the relaxation and relaxation. The TiO2-filled nanocomposites do not exhibit the unambiguous dependence of electrical conductivity on nanofiller concentration. It can be concluded that the mere addition of nanoparticles, without the addition of established microparticles, does not change the dielectric spectrum substantially. Generally, a serious problem was the production of the nanocomposite with a uniform distribution of nanoparticles. The preparation of such a nanocomposite was not trivial and, in industrial applications, this issue will require a specific focus, so as to avoid the formation of undesirable aggregates. Within the framework of this research, a methodology for the production of an epoxy nanocomposite has been developed with as high as possible uniformity of nanoparticle distribution.
|
|
|
Synergické účinky kombinovaného stárnutí elektroizolačních materiálů
Novák, Lukáš ; Frk, Martin (oponent) ; Rozsívalová, Zdenka (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá sledováním vlivu kombinovaných účinků tepelného a elektrického stárnutí na elektrické vlastnosti izolačního materiálu NKN 0887. Při experimentu bylo namáháno pět sad vzorků izolačního materiálu napětím v rozmezí od 1,5 kV do 2,2 kV při teplotách 23 °C a 200 °C. Pomocí RLC metru Agilent s připojeným elektrodovým systémem pracujícím na principu deskového kondenzátoru byla přímo měřena kapacita a ztrátový činitel vzorku. Z těchto veličin byly dále vypočteny hodnoty relativní permitivita a ztrátového čísla. Pro snadné porovnání byly frekvenční závislosti relativní permitivity i ztrátového čísla pro různé doby stárnutí vyneseny do grafu. Dále byly z těchto veličin vytvořeny Coleho-Coleho diagramy a vypočteny koeficienty Havriliak-Negamiho funkce. Všechna data byla vzájemně porovnána a byl určen vliv jednotlivých kombinací stárnoucího napětí a teplot stárnutí na elektrické vlastnosti materiálu Isonom NKN.
|
|
|
Analýza vícefaktorového namáhání elektroizolačních materiálů
Jeřábek, Michal ; Frk, Martin (oponent) ; Rozsívalová, Zdenka (vedoucí práce)
Tato diplomová práce pojednává o experimentálním prošetření dielektrických vlastností nestárnutých a tepelně, elektricky a kombinovaně stárnutých drážkových izolací. Během experimentu je sledován vliv vlhkosti na dielektrické vlastnosti izolačního materiálu ISONOMŽNMN. Především jsou zkoumány obě složky komplexní permitivity v závislosti na kmitočtu a teplotě v průběhu tepelného, elektrického a kombinovaného stárnutí. Tyto vlivy jsou posuzovány z hlediska využití této izolace v technické praxi.
|
|
|
Prediction of Fracture Toughness Transition from Tensile Test Parameters Applying Artificial Neural Networks
Dlouhý, Ivo ; Hadraba, Hynek ; Chlup, Zdeněk ; Kozák, Vladislav ; Šmida, T.
Reference temperature localizing the fracture toughness temperature diagram on temperature axis was predicted based on tensile test data. Regularization artificial neural network (ANN) was adjusted to solve the interrelation of these properties. For analyses, 29 data sets from low-alloy steels were applied. The fracture toughness transition dependence was quantified by means of master curve concept enabling to represent it using one parameter - reference temperature. Different strength and deformation characteristics from standard tensile specimens and notched specimens, instrumented ball indentation test etc. have been applied. A very promising correlation of predicted and experimentally determined values of reference temperature was found.
|
|
|
Microstructure and impact response of high-chromium ODS steels
Hadraba, Hynek ; Fournier, B. ; Stratil, Luděk ; Dlouhý, Ivo
A new class of ODS steels alloyed by Cr and W is developed as a high temperature structural material for prospective power sources, the fission reactors of IV generation and the fusion reactors. The aim of the work was to investigate the influence of microstructure on the fracture properties of ODS (9-18)Cr-W-Ti-Y2O3 steels. It was found that the increasing in the Cr and W content brought to the steels strength at elevated temperatures and increased upper shelf energy level and shifted transition region towards lower temperatures. The increase in the yttria content led to the decreasing the upper shelf energy and shifted the TDBTT towards higher temperatures. The impact energy of rolled ODS sheet depended strongly on the fracture plane orientation regarding to the rolling direction. The splitting edges profile changed according to the sample orientation and thus the energy portion consumed for the shearing was changed.
|
|
|
Lomové chování oceli EUROFER´97 po tepelném stárnutí
Hadraba, Hynek ; Dlouhý, Ivo
Feriticko-martenzitická ocel se sníženou aktivací Eurofer´97 je kandidátním konstrukčním materiálem reaktorové nádoby uvažovanéch fúzních reaktorů. Použití oceli Eurofer´97 je limitováno teplotou kolem 550°C. Naproti tomu zvýšení účinnosti fúzního reaktoru, na úroveň potřebnou pro produkci elektrické energie, vyžaduje zvýšení teploty v reaktoru. Dlouhodobá vysokoteplotní zátěž vede k mikrostrukturním změnám oceli. Cílem práce bylo popsat vliv krátkodobé a dlouhodobé teplotní zátěže na lomové vlastnosti oceli Eurofer´97. Krátkodobá teplotní zátěž byla simulována žíháním se stupňovitým ochlazováním, dlouhodobá teplotní zátěž pak dlouhodobým (5000 h) isotermickým žíháním při teplotě 550°C. Lomové chování bylo posouzeno pomocí instrumentované zkoušky rázem v ohybu. Nebyla pozorována žádná změna lomového chování oceli po žíhání se stupňovitým ochlazováním. Naproti tomu byla pozorována výrazná změna lomového chování po dlouhodobé teplotní zátěži.
|
|
|
Lomové chování RAFM oceli Eurofer´97 po tepelném stárnutí
Hadraba, Hynek ; Dlouhý, Ivo
Ocel Eurofer´97 je kandidátním konstrukčním materiálem reaktorové nádoby uvažovaného fúzního reaktoru DEMO. Použití oceli Eurofer´97 je limitováno teplotou kolem 550°C. Cílem práce bylo popsat vliv krátkodobé a dlouhodobé teplotní zátěže na lomové vlastnosti oceli Eurofer´97. Krátkodobá teplotní zátěž byla simulována žíháním se stupňovitým ochlazováním, dlouhodobá teplotní zátěž pak dlouhodobým (5000 h) isotermickým žíháním. V případě krátkodobé teplotní zátěže, simulované žíháním se stupňovitým ochlazováním, nebyl pozorován žádný vliv na lomové chování. Naproti tomu byla pozorována výrazná změna lomového chování po dlouhodobé teplotní zátěži; došlo k posunu tranzitní křivky o 5°C. Toto chování může být spojeno s pozorovaným zhrubnutím karbidů. Riziko zkřehnutí hranic zrn způsobené segregací fosforu je v případě oceli Eurofer´97 velmi nízké, zatímco zhrubnutí karbidů způsobuje její výrazné zkřehnutí.
|
host ::
RSS.