전계시뮬레이션을 이용한 에폭시 복합체의 교류전압특성 연구

A study on AC Voltage Properties of Epoxy Composites Using Electric Field Simulation

본 논문에서는 교류 전압 환경에서 사용되고 있는 옥내 및 옥외용 전기기구의 절연재료로서 널리 사용되고 있는 에폭시 복합체의 교류 절연특성에 대해 연구하였다. 일반적으로 사용되고 있는 에폭시 수지는 가격 및 기계적 강도 측면을 보강하기 위해 충진재를 첨가하여 사용되고 있으며, 이에 따라 충진재 첨가에 따른 변화를 파악하기 위해 절연파괴 시험과 전계해석 시뮬레이션을 수행하였고 그 결과를 분석하였다. 순수한 에폭시 수지 시편과 충진재(SiO2)를 100[phr] 첨가한 충진시편을 제작하여 교류전압 인가 시 주변온도 변화 및 충진재 분포에 따른 절연파괴강도를 측정하였으며, 온도 증가에 따른 절연파괴 강도의 저하를 확인하고 이에 대한 전계시뮬레이션 결과와 비교 고찰하였다. 또한, 각 시편에 대한 수명예측을 평가하기 위해 와이블 분포를 이용하여 분석하였고 그 결과 충진재 첨가에 따른 수명의 저하를 확인하였다.

In this paper, we studied the AC insulation characteristics of epoxy composites, which are widely used as insulating materials for indoor and outdoor electrical appliances used in AC voltage environments. Epoxy resins, which are generally used, are used by adding fillers to reinforce the price and mechanical strength. Accordingly, we performed an Dielectric breakdown test and an electric field simulation to identify the changes according to the addition of fillers, and analyzed the results. Pure epoxy resin specimens and filled specimens with 100 [phr] fillers (SiO2) were produced, and the insulation breakdown strength according to the change in ambient temperature and the distribution of fillers when AC voltage was applied was measured. We confirmed the decrease in the insulation breakdown strength according to the increase in temperature, and compared it with the results of the electric field simulation. In addition, we analyzed the lifetime prediction for each specimen using the Weibull distribution function, and the result confirmed the decrease in the lifetime according to the addition of fillers.