Väitös

Kevyempää ja luotettavampaa tehoelektroniikkaa paremmilla sähköeristeillä

Tehoelektroniikassa, jota hyödynnetään muun muassa uusiutuvan sähköenergian siirtoon tuulivoimapuistoista kulutuskeskuksiin, käytetään paljon muovikondensaattoreita. Nykyisiä eristemateriaaleja käyttävät muovikondensaattorit ovat sähköteknisesti varsin erinomaisia, mutta ikävä kyllä melko isoja ja painavia. Parempia sähköeristemateriaaleja tarvitaan, jotta kondensaattoreita käyttävistä laitteista saataisiin luotettavampia, pienempiä ja kevyempiä.

Muovikondensaattoreilta vaaditaan usein pitkää, kymmenien vuosien käyttöikää, ja uusia materiaaleja kehitettäessä onkin kriittistä varmistaa, että ne ovat vähintään yhtä pitkäikäisiä kuin perinteiset materiaalit.

– Kelvatakseen kondensaattorieristeeksi muovin täytyy olla monella mittarilla mitattuna erinomainen. Yksikin huono ominaisuus, kuten taipumus lämmetä liikaa, voi estää muuten erinomaisen muovin käytön sähköeristeenä täysin, aiheesta väittelevä Mikael Ritamäki sanoo.

Ritamäki laajensi väitöstutkimuksessaan suurjännitetekniikan tutkimusryhmän käytössä olevaa mittausarsenaalia niin, että kaikki kondensaattorieristeen tärkeät sähköiset ominaisuudet voitaisiin luotettavasti mitata heti tuotekehityksen ensimetreillä. Näin resurssit voidaan kohdistaa lupaavimpien materiaalien jatkokehitykseen. Ritamäki kehitti myös sekä nopeita rutiininomaisia "pikatestejä" että pitkiä, usean tuhannen tunnin ikääntymiskokeita.

– Diagnostisten menetelmien kehittäminen kondensaattorieristeille oli hyvin vaativaa, koska parhaimmat nykyiset kondensaattorieristemuovit ovat jo sähköteknisesti varsin hyviä. Niiden häviöt ovat matalat ja läpilyöntilujuus korkea. Lisähaastetta tutkimukseen toi se, että tuotekehityksen alkuvaiheessa materiaalia on saatavilla vasta hyvin pieniä määriä, Ritamäki kertoo.

Diplomi-Insinööri Mikael Ritamäen sähkötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Steering  Capacitor Film Development with Methods for Correct and Adequate Dielectric Performance Assessment tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa perjantaina 13.9.2019 kello 12 Tampereen Yliopiston Hervannan kampuksen Tietotalon salissa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimivat Associate Professor Davide Fabiani Bolognan yliopistosta ja PhD Sari Laihonen ABB Corporate Research Centeristä Ruotsista. Tilaisuutta valvoo dosentti Kari Lahti  informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnasta.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1176-6

Kuva: Jaakko Haapa