含非线性介质的双层复合结构界面极化特性研究-高电压与绝缘技术专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Classified Index：TM215.92 Dissertation for the Master Degree in Engineering A Study on the Interface Polarization of Double Composite Structure Containing Nonlinear Dielectrics Candidate： Wang Tingting Supervisor： Li Zhonghua Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： High Voltage and Insulation Technology Date of Oral Examination： March, 2016 University： Harbin University of Science and Technology 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《含非线性介质的双层复合 结构界面极化特性研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕 士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明 部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人 承担。 作者签名：王婷婷 日期：2016 年 3 月 30 日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 《含非线性介质的双层复合结构界面极化特性研究》系本人在哈尔滨理 工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究 成果归哈尔滨理工大学所有 ，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发 表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授 权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布 论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 必威体育官网网址 ，在 年解密后适用授权书。 不必威体育官网网址√ 。 (请在以上相应方框内打√) 作者签名：王婷婷 日期：2016 年 3 月 30 日 导师签名：李忠华 日期：2016 年 3 月 30 日 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 含非线性介质的双层复合结构界面极化特性研究 摘 要 发 生 在 两 不 同 属 性 线 性 介 质 界 面 的 夹 层 极 化 是 为 人 熟 知 的 Maxwell– Wagner极化。描述Maxwell–Wagner极化暂态特性和稳态特性的方程可以通 过理论推导求得解析解。非线性介质作为电场应力控制型材料在高压绝缘系 统中得到越来越广泛的应用，同时也在线性/非线性和非线性/非线性介质的 组合绝缘中带来了复杂的界面问题。对非线性介质界面极化的深入理解能为 工程上合理应用非线性材料提供重要基础。由于非线性问题较为复杂，通过 理论推导求解表达线性/非线性和非线性/非线性界面极化的方程十分困难。 基于以上原因，本文以含有非线性介质的双层复合介质及其简化物理模 型为研究对象，一方面利用MATLAB/Simulink软件通过仿真的手段，另一 方面利用Kethly6517B高阻计通过实验测量的手段，探究平板三电极结构下 含非线性介质的双层复合结构界面夹层极化的机理。 仿真结果表明：与线性介质不同，非线性介质参与的界面极化过程受外 施激励的影响。阶跃电压下，退极化达到稳态所需时间比极化建立达到稳态 时间长，外施电压幅值越高，界面极化建立过程越快，退极化过程越慢。因 非线性介质电导率为场致增强型，极化过程为外加电场与极化电荷所形成电 场作用之和，而退极化过程只有极化电荷形成的电场作用，使得极化建立和 退去达到稳态时间不相同。当两层介质的时间常数有交点时，界面电荷极性 随外施电压幅值的增大而反转，这由两层介质电导率大小关系随外加电场的 变化导致。极性反转电压下，最大瞬时界面电荷、两层电场、全电流比阶跃 电压下的最大初始值高。原因为电压极性反转瞬间，外加反向电场与极化电 荷形成的电场共同作用加剧了界面极化相应参量的初值。实验结果表明：非 线性层填料的种类、浓度和环境温度的改变会影响线性/非线性和非线性/非 线性双层复合介质界面极化、退极化过程。因为填料自身微观结构和宏观性 质、浓度、环境温度的变化使非线性层介质电导特性和介电特性发生改变， 进而使时间常数和电导电流也发生变化。实验结果进一步验证了电压幅值和 性质对含非线性介质的双层介质界面极化的影响，与仿真结果吻合。 关键词 非线性介质；界面极化；材料属性；阶跃电压；极性反转电压 I - A Stu