Innvirkning av fuktighet på dielektriske tap og risiko for partielle utladninger i innstøpte endeviklinger

Abstract

Idag er elektrisk fremdrift på skip der motoren blir forsynt med elektrisitet fra gassturbiner eller dieselmotorer vanlig, og slike system finnes i forskjellige størrelser og konfigurasjoner. En kategori propellsystemer er såkalte fritthengende thrustere, der propellen henger under skipet og kan dreies 360 grader. Dersom motoren monteres direkte på propellens aksling kan dette gi flere tekniske fordeler. Dersom motoren innhyller propellen ved å ha stator og rotor på utsiden av denne, har propellen såkalt integrert motor.I propellsystemer med integrerte motorer kan motoren blant annet innkapsles i polymermateriale. Dette materialet kan fungere både som beskyttelse mot sjøvann og som elektrisk isolasjon for det systemet. Når propellen er nedsenket i vann vil polymeren ta opp vann, og følgelig kan de elektriske egenskapene til denne endre seg. Blant annet kan økte dielektriske tap føre til større varmgang i isolasjonen og endring i risiko for raskere forringelse av denne.I denne oppgaven ble det støpt forskjellige prøveobjekter i et polymer-materiale, og disse ble så testet.Først ble det laget små disker av polymeren, og vannopptaket i disse ble målt som funksjon av temperatur og tid nedsenket i vann. Deretter ble det støpt to typer prøveobjekter som ble utsatt for dielektrisk spektroskopi, med spesielt fokus på dielektrisk tapsfaktor.For å simulere en innstøpt endevikling i polymer-materiale ble en PEX-kabel delvis strippet for ytre halvlederkappe og en innstøpning i polymer ble laget rundt endeavslutningen. Deretter ble objektet plassert i klimaskap ved 95% luftfuktighet og $70^{\circ}C$. Dielektrisk spektroskopi ble gjennomført jevnlig for å se på endringene i tapsfaktoren etter som materialet tok opp vann.Resultatene viste at polymeren tok opp relativt mye fuktighet, og at fuktinnholdet i masseprosent stabiliserte seg rundt 5%. Dielektrisk spektroskopi viste at den dielektriske tapsfaktoren økte svært mye når materialet tok opp vann. Tapsfaktoren ble spesielt stor ved lave frekvenser rundt 0.1Hz. Den økte tapsfaktoren kan føre til at risikoen for økt varmgang i isolasjonen blir større. Permittiviteten til materialet økte også relativt mye, men beregninger viste at den elektriske feltstyrken i eventuelle gassfylte hulrom ikke er tilstrekkelig avhengig av disse endringene til at økningen i permittivitet fører til vesentlig større risiko for partielle utladninger i slike hulrom.Det ble gjennomført måling av tennspenning for partielle utladninger i den innstøpte endeavslutningen før og etter tiden objektet befant seg i klimaskap. Okt fuktighet medførte ingen vesentlig endring i nivået på tennspenningen.