Os ensaios a seguir foram realizados apenas com o transdutor MEMS, con- forme descrito no subcapítulo (4.2.3), o transdutor MENS tem uma sensibilidade maior e abrange um maior espectro de frequências em relação ao transdutor piezelétrico, es- sas características qualifica o transdutor MENS como o adequado para essa aplicação se comparado ao transdutor piezelétrico. Os eletrodos estão com distancia 𝑑 (Figura 34) de 15 mm entre suas extremidades e a distância 𝑑𝑠 (Figura 34) entre o ponto onde ocorrem as DPs e o transdutor de 1 m.
4.3.1
Configuração ponta-ponta
Neste ensaio, a tensão aplicada aos eletrodos foi de 8, 16 kV que proporcionaram carga elétrica máxima de 4, 2 nC. Na Figura 49 temos os sinais de tensão aplicada nos eletrodos e cargas elétricas das DPs. As rupturas dielétricas ocorreram nos semiciclos positivos e negativos da tensão aplicada.
Figura 49 – Sinais de tensão aplicada nos eletrodos ponta-ponta (amarelo) e cargas elé- tricas das DPs (azul).
Na Figura 50 temos o sinal ultrassônico no domínio do tempo captado neste ensaio. Foram assinalados três pontos no eixo de tempo onde ocorrem valores máximos de sinal ultrassônico P1, P2 e P3. O intervalo entre P1 e P2 é de 8, 65 ms e o intervalo entre P1 e P3 é de 16, 38 ms. O período da tensão aplicada é 16, 67 ms e o período de um semiclo da tensão aplicada é 8, 33 ms, assim, podemos afirmar que o comportamento do
Capítulo 4. Resultados e discussões 61
sinal ultrassônico das DPs acompanha o comportamento da tensão aplicada, sendo que o pico de sinais ultrassônicos correspondem aos picos da tensão aplicada.
Figura 50 – Sinal no domínio do tempo captado pelo transdutor MEMS com eletrodos ponta-ponta.
4.3.2
Configuração ponta-chapa
Neste ensaio, a tensão aplicada nos eletrodos foi de 8, 73 kV que proporcionaram carga elétrica máxima de 4, 02 nC, na Figura 51 abaixo temos os sinais de tensão aplicada nos eletrodos e cargas elétricas das DPs. As rupturas dielétricas ocorreram apenas nos semiciclos positivos, sendo que nos semiciclos negativos temos o fenômeno denominado Pulso Trichel.
Figura 51 – Sinais de tensão aplicada nos eletrodos ponta-chapa (amarelo) e cargas elé- tricas das DPs (azul).
Na Figura 52 se encontra o sinal ultrassônico no domínio do tempo captado neste ensaio. Foram assinalados dois pontos no eixo de tempo onde ocorrem valores máximos de sinal ultrassônico P1 e P2. O intervalo entre P1 e P2 é de 16, 95 ms o que corresponde ao
Capítulo 4. Resultados e discussões 62
ciclo da tensão aplicada, neste caso os picos de sinais ultrassônicos representam os semi- ciclos positivos, já nos semiciclos negativos da tensão aplica o nível de sinal ultrassônico é baixo devido ao fenômeno Trichel.
Figura 52 – Sinal no domínio do tempo captado pelo transdutor MEMS com eletrodos ponta-chapa.
4.3.3
Configuração chapa-chapa
Neste ensaio, a tensão aplicada nos eletrodos foi de 14, 1 kV que proporcionaram carga elétrica máximas de 5, 3 nC, na Figura 53 abaixo temos os sinais de tensão aplicada nos eletrodos e cargas elétricas das DPs. As rupturas dielétricas ocorreram apenas nos semiciclos positivos, sendo que nos semiciclos negativos temos o fenômeno denominado Pulso Trichel.
Figura 53 – Sinais de tensão aplicada nos eletrodos chapa-chapa (amarelo) e cargas elé- tricas das DPs (azul).
Na Figura 54 se encontra o sinal ultrassônico no domínio do tempo captado neste ensaio. Foram assinalados dois pontos no eixo de tempo onde ocorrem valores máximos de
Capítulo 4. Resultados e discussões 63
sinal ultrassônico P1 e P2. O intervalo entre P1 e P2 é de 16, 6 ms o que corresponde ao ciclo da tensão aplicada, neste caso os picos de sinais ultrassônicos representam os semi- ciclos positivos, já nos semiciclos negativos da tensão aplica o nível de sinal ultrassônico é baixo devido ao fenômeno Trichel.
Figura 54 – Sinal no domínio do tempo captado pelo transdutor MEMS com eletrodos chapa-chapa.
4.3.4
Relação entre DPs em diferentes configurações de eletrodos
Os resultados do subcapítulo (4.3), certificam que os sinais ultrassônicos provi- dentes de DPs em diferentes configurações de eletrodos são periódicos e acompanham a frequência da tensão aplicada. Na configuração dos eletrodos ponta-ponta que se tem ruptura dielétrica nos dois semiciclos da tensão aplicada, o período do sinal é ultrassônico é aproximadamente 8, 33 ms, nas configurações ponta-chapa e chapa-chapa o período do sinal ultrassônico é aproximadamente 16, 6 ms devido ao fenômeno Trichel nos semiciclos negativos da tensão aplicada. Quando se tem o fenômeno Trichel nos casos apresenta- dos, também há captação de ondas ultrassônicas no momento em que ele ocorre, mas a amplitude do sinal é menor devido as correntes das descargar de menor intensidade.
Nos casos ponta-ponta e ponta chapa temos descargas máximas com valores de 4, 2 nC e 4, 02 nC respectivamente, essas descargas foram obtidas com praticamente o mesmo nível de tensão aplicada, aproximadamente 8 kV. No caso da configuração chapa- chapa para se obter descargas com 5, 3 nC foi necessário uma tensão de 14, 1 kV, isso ocorre pelo fato da configuração chapa-chapa divide o fluxo de descargas em 4 canais como mostra a Figura 41.
4.3.5
Sinais de Pulso Trichel
Como descrito na bibliografia o Pulso Trichel é um trem de impulsos de corrente elétrica, que ocorre quando é aplicado uma tensão negativa no eletrodo ponta na configu- ração ponta-chapa. Para a captação dos sinais de descarga deste trabalho, foi utilizado a
Capítulo 4. Resultados e discussões 64
metodologia da norma IEC 60270, onde os sinais são capitados pela queda de tensão na configuração paralela do capacitor 𝐶𝑚 e resistor 𝑅𝑚 conforme informado no subcapítulo (3.1). Nas Figuras 43, 46, 51 e 53 onde acorrem o Pulso Trichel, pode-se visualizar que não se tem a característica de pulsos nos simiciclos negativo da tensão aplicada. Isto ocorreu por não haver tempo suficiente para descarregar o capacitor 𝐶𝑚. Para certificar que havia Pulso Trichel nos ensaios foi alterado o valor de 𝐶𝑚 para 47 pF, desta forma foi possível caracterizar o Pulso Trichle conforme Figura 55.
Figura 55 – Pulso Trichel no arranjo de ensaio com tensão aplicada de 9, 31 kV.