聚酰亞胺(polyimide，PI)薄膜作為特殊工程塑料在變頻電機(jī)絕緣設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用，方波脈沖電壓下的局部放電是造成變頻電機(jī)絕緣系統(tǒng)失效的主要原因之一。為探討放電對電機(jī)絕緣的損傷作用過程，基于ASTM 2275 01 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)一套表面放電老化試驗(yàn)系統(tǒng)，并對PI 薄膜進(jìn)行老化試驗(yàn)。表面放電使介質(zhì)表面碳化，增加了PI 薄膜的表面電導(dǎo)率，這對表面放電活性有較大的影響；借助掃描電子顯微鏡觀察了不同放電老化階段下PI 薄膜表面及橫截面的微觀形貌，發(fā)現(xiàn)PI 薄膜的降解是從試樣表面逐漸向內(nèi)部發(fā)展的過程； 采用傅里葉紅外光譜(Fourier transform infraredspectroscopy，FTIR)分析了PI 薄膜在老化前后的FTIR 圖譜，發(fā)現(xiàn)PI 分子主鏈上的醚鍵(C-O-C)和酰亞胺環(huán)(C-N-C)鍵在放電老化作用下斷裂，表面放電侵蝕造成有機(jī)分子鏈斷裂是聚合物降解的本質(zhì)原因。
變頻電機(jī)具有控制方便、節(jié)能等優(yōu)勢，已在高速鐵路、艦船、家電等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。變頻調(diào)速牽引電機(jī)是高速動車組的關(guān)鍵設(shè)備之一，其性能直接影響到動車組運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。變頻調(diào)速牽引電機(jī)一般采用脈寬調(diào)制(pulse widthmodulation，PWM)驅(qū)動技術(shù)，輸出的PWM 電壓具有陡上升沿、頻率高等特點(diǎn)[3-4]。大量研究表明，局部放電(partial discharge，PD)是導(dǎo)致變頻調(diào)速牽引電機(jī)絕緣破壞的主要原因。目前對脈沖方波電壓下的局部放電測量技術(shù)及采用局部放電參量對絕緣狀態(tài)進(jìn)行表征已有大量研究，但是對于電機(jī)絕緣材料本身在老化過程中的微觀結(jié)構(gòu)及形貌演化過程卻鮮有報(bào)道。
局部放電產(chǎn)生的高能帶電質(zhì)點(diǎn)、熱效應(yīng)、活性物質(zhì)以及紫外光輻射效應(yīng)等共同對有機(jī)分子結(jié)構(gòu)造成破壞，促使絕緣材料降解并導(dǎo)致其絕緣性能下降。利用先進(jìn)材料分析手段(如：掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)、傅里葉紅外光譜(Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR)、原子力顯微鏡、表面臺階儀、X 光電子能譜等)，可從結(jié)構(gòu)、物相、生成物等方面對放電老化后的絕緣材料進(jìn)行研究。目前局部放電對固體絕緣材料侵蝕的研究主要集中在硅橡膠及其復(fù)合材料、環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料[17-23]、聚丙烯[24-25]、聚酰胺及其復(fù)合材料 、油紙絕緣[28-30] 等。聚酰亞胺(polyimide ， PI) 薄膜具有耐高/ 低溫(400 ℃ /269 ℃)、耐酸堿腐蝕、耐輻射及優(yōu)異的介電性能等，已作為匝間絕緣和對地絕緣的基礎(chǔ)絕緣材料在變頻調(diào)速牽引電機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。