Analyse der elektrischen Durchschlagsmechanismen in syntaktischen Schäumen

Bei der Entwicklung von Geräten und Anlagen der Hochspannungs- und Energietechnik ist eine möglichst leichte und kompakte Bauweise ein immer wichtiger werdendes Kriterium. Dies gilt insbesondere für transportable oder bewegte Systeme. Für die elektrische Isolierung dieser Systeme bietet sich der Einsatz von syntaktischen Schäumen an. Die Herstellung dieses Materials erfolgt durch das Einbringen von gasgefüllten Hohlkugeln mit einem Maximaldurchmesser von weniger als 200 µm in ein geeignetes Polymer. Durch die Variation unterschiedlicher Herstellungsparameter ist es möglich, die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs (spezifische Dichte, Festigkeit etc.) den gestellten Anforderungen anzupassen. Inwiefern diese Parameter die elektrischen Eigenschaften des Materials beeinflussen, ist hingegen noch nicht erforscht worden. In dieser Arbeit werden deswegen die elektrischen Eigenschaften eines syntaktischen Schaums auf Basis von Epoxidharz als Matrix und Glashohlkugeln als Füllstoff für den Kurzzeitbereich ermittelt und untersucht, welche Effekte sich bei einer gezielten Variation verschiedener Herstellungsparameter ergeben. Schwerpunkt der Untersuchungen sind hierbei die elektrische Festigkeit und das Teilentladungsverhalten des Schaums. Bei einer Überbelastung von syntaktischem Schaum mit Hochspannung kann es vor dem Durchschlag zu Schädigungen in der Materialstruktur kommen, die in weiteren Messreihen dokumentiert und analysiert werden. Die gesammelten Erkenntnisse werden abschließend dazu verwendet, um ein Modell für den elektrischen Durchschlag im Kurzzeitbereich zu entwickeln.