KR20010067250A - 표유전계 전극의 감도 개선을 위한 재료 - Google Patents

Abstract

표유전계 전극 (1)은 기재 재료 (2) 및 전도성 충전 재료 (3)을 포함한다. 기재 재료는 바람직하게는 실리콘 엘라스토머 필름과 같은 절연 재료이다. 전도성 충전 재료는 바람직하게는 실리콘 엘라스토머 필름에 분산된 은 입자와 같은 금속이다. 한 세트의 표유전계 전극 (16, 17, 18)을 사용하여 건조 재료 (8)에 대한 예비측정된 위상각과 전극간의 전기장 (19, 20)에 대한 위상각을 비교함으로써 발전기 절연체 (14)와 같은 재료 (8) 중의 수분의 존재를 측정할 수 있다.

Description

표유전계 전극의 감도 개선을 위한 재료 {Material For Improved Sensitivity Of Stray Field Electrodes}

본 출원은 그 전문이 본 명세서에 거명을 통해 포함되는 1998년 4월 29일 출원된 미국 특허 출원 제09/069,448호의 일부 계속 출원이다.

본 출원은 일반적으로 복합 표유전계 전극 재료에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 충전재-함유 전도성 실리콘 엘라스토머를 포함하는 표유전계 전극 및 전기 발전 등에 사용되는 절연 재료 중 수분의 존재를 측정하는 방법에 관한 것이다.

수분 검출 방법은 각종 최종 이용 분야에 사용되고 있다. 예를 들면, 토양과 같은 다공성 재료의 수분 함량은 미국 특허 제5,442,293호에 기재된 바와 같이 전자기장을 사용하여 측정되었다. 또한, 습윤 또는 경화된 콘크리트와 같은 재료 중 수분 함량의 측정은 건설 산업에 있어 때로 매우 중요한 것이다. 예를 들면, 미국 특허 제3,870,951호에서는 이와 같은 목적에 유용한 전기 측정 프로브를 기재하고 있다.

또한, 수분 측정은 수냉식 발전기에서도 중요하다. 이와 같은 발전기는 고정자 이음쇠가 전기자 코어를 둘러싸고 부분적으로 전기자 권선 (때로 "고정자 권선" 또는 "고정자 바아"로도 언급됨)을 에워싼다. 통상적인 일례로서, 보통 구리 전도체를 전기자에 감아 환상 회로를 만든다. 전기자 권선은 작동중인 발전기에 의해 목적하는 전압 및 전류 특성이 유지될 수 있도록 배열된다. 고정자 바아 내부의 여러 개별 전도체 (본 명세서에서는 "스트랜드 (strands)"라 언급됨)는 중공형이어서, 냉각 시스템으로부터의 냉각수가 흐를 수 있다.

스트랜드 및 고정자 바아를 모두 전기 절연체로 감싸고, 또한 전기 절연체를 이용하여 흔히 몇몇 스트랜드를 서로 분리시키거나, 또는 강철 고정자 이음쇠의 부분과 같은 다른 전도성 구조물과 분리시킨다. 대개 고정자 바아를 둘러 감싸는 접지 절연벽은 각종 재료로 제조할 수 있다. 예로는 유리섬유 테이프, 진공/압력-함침 수지, 캐스팅 및 포팅 (potting) 수지 및 보강웹의 결합층으로 제조된 상이한 형태의 적층물이 있다.

발전기 절연체의 바람직한 형태는 운모-기재 절연 테이프이다. 여러 유형의 운모-기재 테이프가 있다 (예를 들면, 미카팔 (Micapal^TM, 등록상표) 테이프). 이 유형의 테이프는 대부분 에폭시 재료와 같은 수지성 결합제로 결합된 운모 박편 또는 적층물로 이루어진다.

발전기의 작동중 절연체의 내구성 및 보전성은 매우 중요하다. 고정자 바아는 매우 높은 전압, 예를 들면 대형 발전기의 경우 10000 V를 초과하는 전압으로 작동한다. 전압은 접지로부터 절연되어 유지되어야만 한다. 한 고정자로부터 다른 고정자로, 또는 한 전기 위상으로부터 다른 위상으로, 또는 접지로의 임의의 "섬락 (flashover)"은 자동적으로 발전기를 가동중단시키는 안전 장치를 작동시킬 수 있다. 갑작스런 가동중단에 의해 전류 (흔히 2,000 암페어를 초과함)가 접지면으로 흐를 수 있고, 이런 경우에 어떤 상황하에서는 많은 발전기 부품에 심각한 손상을 가져올 수 있다.

접지 절연벽으로 누수가 되면 수냉식 발전기가 손상되어 궁극적으로 상기 언급한 큰 고장을 야기할 수 있다. 냉각수 시스템에서 고정자 권선의 말단과 물호스 연결부의 여러 납땜 연결부 내부 또는 주위에서 흔히 누수가 발견된다. 구리 주물의 응력 균열이나 다공성 또는 납땜 재료의 부식과 같은 여러 요인에 의해 누수가 일어난다. 팀퍼리 (J. Timperley)의 문헌[Rotating Machinery, 62 PAIC 95 (copyright 1995 Double Engineering Co.)]에 기재된 바와 같이, 접지 절연벽과 스트랜드 사이의 공간을 통해서 물이 이동하기 시작하게되면, 접지 절연벽 내부의 운모-박편 테이프 층이 벗겨지게 될 수 있다. 보다 높은 전압 응력을 받는 고정자 코어 주변에서 접지 절연벽이 물로 오염되면 발전기의 고장이 발생할 수 있다. 누수로 인해 발전기가 가동중에 고장나는 일은 거의 없지만, 그와 같은 사고로 인한 피해는 상기 언급한 바와 같이 엄청나다.

고장은 발전기의 정기적인 관리나 시험 중에 가장 흔히 겪을 수 있다. 예를 들면, 발전기를 탈기시킬 때 고정자 물 펌프 장치가 작동중인 채로 방치될 수 있다. 이러한 상황에서, 압력차로 인해 물이 누출 부위를 통해 접지 절연벽안으로 밀려들어갈 수 있다. 일반적으로, 아주 적은 양의 누수로도 지속되면 발전기에 손상을 줄 수 있다.

현재 절연체 내의 수분을 검출하는데 많은 기술이 사용되고 있다. 한 기술은 상기 언급된 팀퍼리의 문헌에 기재된 커패시턴스 매핑 (capacitance mapping)기술이다. 또다른 기술은 오니시 (H. Oonishi) 등의 문헌[IEEE Transactions on Power Delievery, Vol. PWRD-2, No. 1, Junuary 1987]에 기재된 바와 같이 절연된 전력선중 물 "줄기"를 검출하기 위한 소위 직류 ("DC") 기술이다. 다른 기술로는 육불화 황과 같은 추적 가스를 사용하거나 온도 기록 비디오 카메라를 사용하는 고정자 누수 검사 시스템 (SLMS)이 포함된다.

그러나, 상기 기술은 모두 하나 이상의 단점을 갖는다. 단점에는 불량한 수분 검출 감도, 발전기 작동 중 수분 측정 불가, 절연체 중 수분 위치의 정확한 파악의 곤란함 및 검사 중인 절연체의 손상이 포함된다.

따라서, 재료 중 수분의 존재를 탐지하는데 이와 같은 단점이 없거나 적은 방법 및 장치가 바람직하다. 전극, 방법 및 장치가 수냉식 발전기 절연체와 같은 발전 장비에 들어가 있는 절연 재료의 시험에 적합해야 한다. 불필요한 가동중단을 피할 수 있도록 발전 장비가 작동중일때 사용될 수 있는 장치가 바람직하다. 최종적으로, 방법 및 장치는 정확해야 하고, 수분 존재에 대한 우수한 감도를 나타내야 하며, 전력 생산과 같은 관련 과정에 비용이 크게 추가되지 않아야 한다. 본발명은 상기한 하나 이상의 문제점을 극복하거나 적어도 줄이는 것에 관한 것이다.

도 1, 2 및 3은 본 발명의 실시양태에 따른 전극의 단면도이다.

도 4 및 5는 전기장을 생성하기 위한 금속 및 복합 표유전계 전극의 단면도이다.

도 6은 수냉식 발전기의 고정자 부품의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 한 실시양태에 따른 절연층의 표면상에 위치한 한 세트의 전극의 평면도이다.

도 8은 본 발명의 또다른 실시양태에 따른 절연층의 표면상에 위치한 한 세트의 전극의 평면도이다.

도 9는 본 발명의 예시적인 실시양태에 따른 각종 복합 전극 재료에 대한 진동수의 함수로서 임피던스 값의 플롯이다.

도 10 및 11은 본 발명의 통상적인 실시양태에 따라서 검사 재료에 대한 진동수의 함수로서 전기 위상각 값의 플롯이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 7: 전극, 2, 4: 기재 재료 필름, 3: 금속 입자, 5: 전도성 충전재 재료,6: 용기, 8: 검사 절연 재료, 9: 구리 전극에 의한 전기장, 10: 고정자 부품, 11: 중공 공간, 12: 구리 스트랜드, 13: 전치용 퍼티 재료, 14: 전기 절연체, 15: 에나멜 재료, 16: 표유전계 전극, 17: 복합 전극, 18: 표유전계 전극, 19: 복합 전극에 의한 전기장, 20: 전기장, 29: 전기 용량에 의해 커플링된 전기장, 31: 표면, 32: 절연체, 36, 38; 전극 세트, 40, 42: 와이어 또는 리드선, 44: 접속기, 51: 표면, 52: 절연층, 56, 58: 복합 전극 세트

<발명의 요약>

본 발명의 한 측면으로, 기재 재료 및 전도성 충전재 재료를 포함하는 전극이 제공된다. 바람직한 실시양태로는, 전극은 표유전계 전극을 포함하고, 기재 재료는 실리콘 엘라스토머와 같은 절연 재료를 포함하며, 전도성 충전재는 1종 이상의 금속 또는 카본 블랙을 포함한다.

본 발명의 또다른 측면으로,

(a) 절연 기재 재료 및 전도성 충전재 재료를 포함하는 전극 한 세트를 제1 재료의 표면상에 배치하는 단계,

(b) 전극 사이에 전기장을 발생시키는 단계,

(c) 하나 이상의 선택된 진동수에서 전기장에 대한 위상각을 측정하는 단계, 및

(d) 위상각 측정값과 건조한 제1 재료에 해당하는 예비측정된 위상각의 값을 비교하는 단계 (여기서 측정된 위상각과 예비측정된 위상각의 값 사이의 유의한 차이는 제1 재료 중 수분의 존재를 나타냄)

을 포함하는 제1 재료 중 수분의 존재를 측정하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또다른 측면으로는,

(a) 발전기의 전도성 부품을 적어도 일부분 둘러싸는 절연 재료,

(b) 절연 재료의 제1 부분의 표면상에 위치한 절연 기재 재료 및 전도성 충전재 재료를 포함하는 복합 표유전계 전극 한 세트 이상,

(c) 전극들 사이에 전기장을 발생시키는 상기 한 세트 이상의 복합 표유전계 전극에 연결된 전원,

(d) 하나 이상의 선택된 진동수에서 전기장에 대한 위상각을 측정하기 위한 위상 분석기, 및

(e) 건조한 절연 재료에 해당하는 기지의 위상각 값과 측정된 위상각 값을 비교하고 위상각 값에 대한 비교를 토대로 절연 재료의 제1 부분에 수분의 존재에 대한 표시를 제공하는 수단

을 포함하는 발전기가 제공된다.

공동 발명자인 존 알. 크란 (John R. Krahn) 및 클리브 리드 (Clive Reed)의 1998년 4월 29일 출원된 표제 "A Method For Determining The Presence of Water in Materials"의 미국 특허 출원 제09/069,448호의 전문이 거명을 통해 본 명세서에 포함된다. 상기 언급한 출원에 기재된 방법은 각종 재료 내의 수분 존재 여부를 측정하기 위해서 사용된다. 이 수분 검출 방법은 검사 중인 재료 상에 배치한 두 표유전계 전극 사이에 발생된 전기장에 대한 위상각 측정값이 재료 내의 수분의 존재에 의해서 영향을 받는다는 발견에 기초한다. 표유전계 전극은 전극 사이의 전기장에 대한 측정된 위상각 값과 건조 재료에 대한 예비측정된 위상각 값을 비교함으로써 발전기 절연체와 같은 재료 내의 수분의 존재를 측정하는데 사용된다.

상기한 출원은 검사 중인 재료 내의 수분의 존재 여부를 측정하는 방법에 있어서 전도성 표유전계 전극을 사용하는 것을 개시하고 있다. 상기한 출원에서 바람직한 전극 재료는 구리와 같은 금속이다. 그러나, 구리 표유전계 전극은 검사 중인 재료 내에 수분의 존재 여부에 대하여 신뢰성 있는 지표를 제공하지만, 측정 신호를 개선할 수 있을 것이다. 따라서, 구리 전극에 의해 발생된 전기장에 의한 신호보다 강한 위상각 차이 측정 신호가 바람직하다. 또한, 얇은 구리 표유전계 전극이 발전기 고정자 바아를 둘러싼 절연체와 같은 거친 표면의 수분 함량의 측정에 사용될 때, 전극은 거친 표면과의 접촉으로 인해 변형되어 원상 복구할 수 없게 될 수 있다. 따라서, 거친 표면과 접촉하도록 배치한 후에도 변형되지 않고, 강한 위상각 차이 측정 신호를 발생하는 전기장을 발생시키는 탄성있고 유연한 전극 재료를 얻는 것이 바람직하다.

본 발명자는 발전기 고정자 바아 상의 절연체와 같은 절연 재료 내의 수분의 존재를 검사하는 도중 예기치 않게 복합 표유전계 전극이 보다 전도성인 단일 성분 금속 (즉, 구리 또는 다른 금속) 전극보다 위상각 차이의 측정 신호가 강하다는 것을 발견하였다.

복합 표유전계 전극은 기재 재료 및 전도성 충전 재료를 포함한다. 한 실시양태로, 기재 재료는 절연 재료로 이루어지고 전도성 재료는 1종 이상의 금속으로 이루어진다. 또다른 실시양태로는, 기재 재료는 전도성 중합체 재료와 같은 전도성 재료로 이루어지고, 전도성 충전재 재료는 1종 이상의 금속으로 이루어진다.

도 1, 2 및 3은 기재 재료 및 전도성 충전재 재료로 복합 전극 (1)을 성형하는 방법에 대한 여러 예를 나타낸다. 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시양태를 설명하기 위한 목적으로 나타낸 이와 같은 실시예에 한정되는 것으로 인식되어서는안 된다. 도 1에서, 기재 재료는 얇은 필름 (2) 및 필름 (2)에 분산되어 있는 이산 (離散) 금속 입자 (3)을 포함할 수 있다. 별법으로, 기재 재료 및 전도성 충전재 재료는 모두 다수의 적층된 얇은 필름 또는 호일로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 도 2에서는 기재 재료 필름 (4) 및 전도성 충전재 재료 (5)를 서로 포개어 적층한다. 각 종류의 필름의 두께 및 수는 목적하는 결과에 따라 선택한다. 본 발명의 또다른 실시양태에서는, 기재 재료는 도 3에 나타낸 바와 같이 전도성 충전재 필름 (5)를 둘러싸는 용기 (6)을 포함한다. 별법으로, 용기 (6)에 도 2에 나타낸 기재 재료 필름 (4) 및 전도성 충전재 필름 (5)의 적층체가 담길 수도 있다.

기재 재료는 엘라스토머, 고무, 플라스틱, 중합체, 세라믹, 유리, 산화물, 질산염, 규산염 또는 탄산염 화합물, 점토, 운모 및 셀룰로오스 재료 뿐만 아니라 상기 재료의 복합물 및 배합물과 같은 절연 재료를 포함할 수 있다. 전도성 충전재 재료는 은, 니켈, 알루미늄, 구리, 금, 은도금 구리, 은도금 알루미늄, 은도금 니켈, 은도금 유리, 니켈 그라파이트 및 이들의 합금 중 하나 이상과 같은 전도성 재료를 포함할 수 있다. 비-금속 전도성 충전재의 비 제한적인 예로는 중합체를 주성분으로 하는 기재 재료 중의 카본 블랙 충전재를 들 수 있다.

상기 언급한 재료 중 어떠한 것들은 상호 배타적이지 않음을 주의해야 한다. 예를 들면, 플라스틱은 유동에 의해 성형될 수 있는 재료이고 흔히 유기 중합체 또는 수지로 이루어지는 재료이다. 그러나, 플라스틱은 또한 중합체 재료 외에도 첨가제 및 보강 충전재 재료를 포함할 수 있다. 전극 기재 재료로서 사용될 수 있는 플라스틱의 비제한적인 예로는 PTFE 및 폴리비닐카르바졸이 있다.

또한, 고무 및 엘라스토머는 중합체를 주성분으로 기본으로 하지만, 대개 플라스틱에서는 발견되지 않는 더 낮은 강성 및 가역적인 탄성을 갖는다. 또한, 용어 고무 또는 엘라스토머는 간혹 서로 교환가능하게 사용된다. 용어 엘라스토머에는 높은 신장성 및 가요성을 나타내는 임의의 천연 또는 합성 재료가 포함되는 반면, 용어 고무에는 임의의 천연 또는 합성 열경화성 또는 열가소성 엘라스토머 재료가 포함된다.

복합 표유전계 전극의 바람직한 기재 재료는 고무 또는 엘라스토머이다. 이와 같은 탄성 재료는 응력 부여시에 넓은 범위의 변형성 및 응력 제거시에 완전한 회복을 나타낸다. 따라서, 이와 같은 재료는 발전기 고정자 절연체와 같이 거친 시험 표면에 밀접하게 부합하는 능력 및 거친 시험 표면에 의한 피해를 견디는 능력을 나타낸다. 또한, 시험 표면에 도포된 후 경화될 수 있는 엘라스토머는 시험 표면의 윤곽에 따라가는 능력을 가지기 때문에 본 발명의 어떤 측면에서 유리할 수 있다. 표유전계 전극의 기재 재료로서 사용될 수 있는 고무 또는 엘라스토머의 비제한적인 예로는 스티렌 부타디엔, 니트릴, 에틸렌 프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 및 부틸이 있다.

가장 바람직한 기재 재료는 가교결합한 폴리오르가노실록산 또는 폴리오르가노실록산 고무와 같은 실리콘 엘라스토머이다. 폴리오르가노실록산의 비제한적인예로는 하기 화학식의 폴리디메틸실록산 ("PDMS")이 있다.

본 명세서에 거명을 통해 포함되는 문헌[Concise Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, John Wiley & Sons 1990, 1998, p1056-1058]에 기재된 바와 같이, R은 수소, 유기 라디칼, 또는 비닐 또는 알콕시와 같은 하나 이상의 반응기를 함유하는 실릴 라디칼이고, x는 바람직하게는 200 내지 11000이다. 또한, 엘라스토머는 5 내지 15%의 메틸기가 페닐기로 치환된 공중합체를 포함할 수 있다. 실리콘 엘라스토머는 실온 경화 엘라스토머 또는 실온을 넘는 온도에서 경화된 엘라스토머 (또한, 열 경화 고무로서 알려짐)를 포함할 수 있다. 실리콘 엘라스토머는 또한 항산화제, 접착 촉진제 및 보강 충전재와 같은 첨가제를 함유할 수 있다.

본 발명의 바람직한 측면으로는, 도 1에 나타낸 바와 같이 전극 (1)의 기재 재료는 PDMS 엘라스토머 필름 (2)를 포함하고 전도성 충전재 재료는 필름 (2)에 분산된 은 분말 입자 (3)을 포함한다. 일반적으로 실리콘 엘라스토머, 구체적으로 PDMS 엘라스토머는 본 명세서에 거명을 통해 포함되는 문헌[Concise Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, John Wiley & Sons 1990, 1998, p1056-1058]에 개시된 바와 같은 임의의 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, PDMS는 디메틸실리콘 검을 벤조일 퍼옥시드와 같은 유기 퍼옥시드와 함께 가열하여 검을 가교결합시킨 후, 은 입자와 같은 전도성 충전재 입자를 용매의 존재하에 연마 또는 분쇄함으로써 엘라스토머에 분산시켜 제조할 수 있다.

임의의 구체적인 이론으로 한정화하려는 것은 아니지만, 본 발명자는 복합 전극에 의해 발생된 전기장에 의한 위상각 차이 신호가 구리 전극에 의한 신호에 비해 개선된 이유가 하기 효과로 인한 것일 수 있다는 이론을 세우고 있다. 본 발명자는 복합 전극 사이에서의 표유전계가 구리 전극 사이에서와는 상이하게 분포한다라고 인식하고 있다. 복합 표유전계 전극 사이의 전기장의 특정 분포는 아마도 검사 중인 절연 재료에 인접하여 존재하는 임의의 전도체와 커플링하는 듯하다. 예를 들면, 발전기 고정자 절연체를 검사할 경우, 복합 표유전계 전극에 의해 방출되는 전기장은 고정자 바아 내부의 전도체 면과 커플링한다. 그러나, 구리 전극 사이의 전기장은 전도체 면과 커플링하지 않거나 복합 전극 사이의 전기장보다 낮은 정도로 커플링하는 것으로 생각된다.

결론적으로, 도 4에 나타낸 바와 같이 구리 전극 (7)에 의해 발생된 전기장 (9) (점선으로 나타냄)가 검사 절연 재료 (8)의 내부로 깊이 전달되지 않는다. 그러나, 도 5에 나타낸 바와 같이 복합 전극 (17)에 의해 생성된 전기장 (19)는 검사 절연층 (8)의 내부로 및(또는) 그를 통하여 우선적으로 향하게 된다. 또한, 전기용량에 의해 커플링된 전기장 (29)는 전극 (17) 사이를 구리 스트랜드 (12)의 집합 다발을 통해 거의 수평하고 절연층 (8)을 통해서는 거의 수직 방향으로 향한다. 복합 전극 (17)에 의해서 발생된 전기장 (19, 29)는 절연 재료 (8)로 더 깊이 연장됨으로써 절연 재료 (8)을 더 많이 탐지하게 되고, 따라서 재료 (8) 중에 존재하는 일정량의 수분에 대해 더 강하게 측정되는 신호를 제공하게 된다. 도 4 및 5에 도시한 전계선 (9, 19, 29)는 상기한 이론을 설명하기 위해 나타낸 것이며 전계선의 실제 경로를 나타내는 것은 아니다.

도 6은 수냉식 발전기에 대한 통상적인 고정자 부품 (10)의 단면도이다. 고정자는 흔히 구리로 제조되는 고정식 전도체 또는 스트랜드 (12)를 포함한다. 도면의 중앙부에 있는 스트랜드는 에나멜 재료 (15)에 의해 서로 절연되어 있는 반면, 스트랜드의 각 단부는 전치용 퍼티 (putty) 재료 (13)에 의해 둘러싸여 있다. 이와 같은 형태의 발전기에서 스트랜드 (12)의 일부 또는 전부가 중공 공간 (11)로 나타낸 바와 같이 중공형이어서 상기한 바와 같이 냉각기 시스템으로 출입하는 물의 통로가 될 수 있다 (발전기는 당업계에 잘알려져 있고 다수의 참고 문헌에 기술되어 있다).

스트랜드의 집합 다발은 여러층의 전기 절연체 (14), 즉 접지 절연벽로 둘러싸여 있다. 절연층의 수 및 이들의 구체적인 배치는 중요하지 않으며, 발전기의 설계 규격에 따라 결정된다. 흔히, 절연층은 결합제를 포함하는 운모-기재의 재료로 제조된다. 초기에, 운모 층은 스트랜드 주위를 감싸거나 둘러싸기에 충분히 유연하지만, 경화된 후의 운모 층은 비교적 단단하다.

상기한 복합 표유전계 전극 (16, 18)을 절연체 (14)의 외부 표면에 배치한다. 전극의 형태 및 크기는 전기장 (20) (점선으로 나타냄)이 전극 사이에 발생되는한 본 발명에 중요하지 않다. 전기장에 대한 소정 전압도 그리 중요한 것은 아니며 이후 추가로 논의되는 바와 같이 위상각 및 진동수의 가장 편리한 계측을 제공하는 전압 측정값에 부분적으로 좌우된다. 일반적으로, 전압은 대개 약 100 mV내지 약 10 V, 보다 빈번하게는 약 100 mV 내지 2 V 및 가장 빈번하게는 약 0.5 V 내지 1 V의 범위이다.

도 7은 절연체 (32)의 표면 (31)상에 배치된 복합 표유전계 전극 한 세트 (36, 38)의 평면도이고, 이는 도 6에 도시한 하나 이상의 절연 층을 나타낸다. 이 실시양태에서, 각 전극은 실질적으로 직사각형이고, 다른 전극과 평행하다. 전극의 크기는 그리 중요한 것이 아니며, 전극 재료의 내구성 및 검사할 재료의 크기에 의해 부분적으로 지정된다.

전극 사이의 거리는 검사할 재료의 두께에 따라서 부분적으로 좌우된다. 목적하는 감도를 달성하기 위해서 전기장의 강도가 증가되어야 하지만, 분리 거리가 클수록 전기장이 재료에 침투하는 깊이가 증가될 수 있다. 일반적으로, 전극 사이의 거리는 약 0.1 cm 내지 약 3.0 cm, 바람직하게는 약 0.5 cm 내지 약 2 cm 또는 약 0.5 cm 내지 약 1.5 cm, 가장 바람직하게는 약 1.5 cm이다. 약 0.4 cm 내지 약 0.8 cm의 두께를 갖는 재료층의 경우, 전극 사이의 거리는 대개 약 0.8 cm 내지 약 1.2 cm의 범위이다. 보다 두꺼운 재료의 경우, 거리가 약 1.2 cm 내지 약 1.7 cm로 커질 수 있다.

각 전극은 와이어 또는 리드선 (40, 42)에 부착될 수 있다. 리드선은 차례로 BNC 부품과 같은 접속기 (44)에 연결되고, 적절한 전원 공급기에 연결된다. 전원 공급기는 대개 하기한 바와 같이 위상 분석기의 일부이다.

도 8은 절연층 (52)의 표면 (51)에 배치된 또다른 복합 전극 세트 (56, 58)의 평면도이다. 이 실시양태에서는, 전극이 여전히 서로 분리되어 있지만, 톱니형으로 맞물려 있다. 이와 같은 배치는 검사 재료의 소정 부분에서 보다 큰 표면적에 전기장을 부여할 수 있기 때문에 어떤 실시양태에서는 바람직하다. 이와 같은 전극 세트에 대한 분리 간격은 상기한 바와 동일할 수 있다. 또한, 전극의 다른 배치도 가능하다. 예를 들면, 동심원으로 배치될 수 있는데 이는 상당한 크기의 재료의 표면적을 검사할 수 있다. 당업계의 숙련인들은 본 명세서의 교시에 기초하여 수분 함량을 측정하기 위한 재료의 주어진 유형 및 형태에 대한 전극의 상이한 배치를 용이하게 찾을 수 있을 것이다.

안정성이 요구된다면 복합 전극을 검사 재료의 표면에 부착시킬 수 있다. 전기장을 유지하는 능력을 간섭하지 않는한 전극을 부착시키는데 임의의 기술을 사용할 수 있다. 예로는 접착제, 공기압 패드 또는 악어 클립 또는 브라켓과 같은 기계적 수단의 사용이 포함된다. 전극은 표면상에서의 위치가 자주 변화될 경우 표면에서 용이하게 탈착될 수 있어야 한다.

전기 위상각은 주어진 진동수를 갖는 전기장에 대한 기지의 측정값이다. 위상 분석기는 휴렛-팩커드 (Hewlett-Packard)와 같은 다양한 업체에서 시판 중이다. 위상 분석기는 BNC 부품 (44)를 통해 전극에 용이하게 연결될 수 있다.

본 발명을 수행하기 위한 가장 적절한 진동수는 특정 검사 재료 중 수분의 존재에 가장 민감한 것이다. 이는 재료의 견본 시료를 시험함으로써 불필요한 수고없이 결정될 수 있다. 대개, 위상각이 측정되는 진동수는 약 75 kHz 내지 약 3 MHz이지만, 적게는 약 10 kHz, 또는 크게는 약 100 MHz로 확장될 수 있다. 복합 전극에 바람직한 범위는 1 MHz 미만, 바람직하게는 약 100 kHz 내지 약 300 kHz이다. 복합 전극은 동일하게 성형된 금속 (즉, 구리) 전극에서 검출된 신호의 강도와 비교하여 일정량의 수분에 대한 100 kHz 내지 300 kHz 진동수 범위에서 검출 신호의 강도가 28 %까지 개선된다. 그러나, 신호 강도의 개선은 전체 10 kHz 내지 10 MHz 범위에서 걸쳐서 광범위하다.

가장 적절한 진동수에 도달할 때, 특정 진동수에서 수분-무함유 재료에 대한 위상각을 측정할 수 있다. 시험 재료에 대한 위상각의 값에 있어서 현저한 변화는 부분적으로는 검사 재료 내부의 물 분자에 대한 이완 (relaxation) 시간의 변화로 인하여 시험 재료 중 결합수의 존재를 나타낸다. 수분 함량이 증가함에 따라, "이완 신호"의 강도도 증가할 수 있다. 결합수 및 이완에 관한 일반적인 개념은 하기 문헌["Structure of Water Near Solid Interfaces", Industrial and Engineering Chemistry, Vol 61, No. 11, November 1969, pp. 10-47 및 그래닉 (S. Granick)의 "Motions and Relaxations of Combined Liquids", Science, Col. 253, September 1991, pp. 1374-1379]에 각각 논의되어 있다. 상기 문헌은 모두 그 전문이 본 명세서에 거명을 통해 포함된다.

위상각에 있어서 "유의한 변화"는 검사 재료의 유형 및 재료층 내의 수분의 깊이에 부분적으로 좌우된다. 대개, 약 0.3。 이상의 위상각의 변동 (즉, 건조 상태의 재료에 대한 위상각의 값으로부터의 변동)은 재료 중 수분이 존재한다는 신뢰성 있는 지표이다. 예를 들자면, 무기물-기재의 절연 재료의 건조 부분에 대한 통상적인 위상각의 값 (상기한 진동수 범위내)은 보통 약 (마이너스) -89.5。이다. 재료의 시험 시료에 대한 -89.4 내지 -89.3。의 계측값은 건조한 재료임을 나타내는 것으로 인정되는 반면, 약 -89.2。의 계측값은 시료 중 수분이 존재함을 나타내는 충분한 지표이다. 약 -89.2。 미만의 계측값은 수분의 존재를 신뢰성 있게 확증한다. 부분적으로 사용된 장비에 관련된 중요치않은 전기적 증감으로 인하여 주어진 시료의 위상각의 값에 대한 약간의 변동이 있을 수 있다. 그러나, 반복된 계측값을 평균함으로써 임의의 편차는 대개 상쇄된다. 위상 분석기에 추가하여 컴퓨터 또는 유사한 데이타 처리 회로 또는 장치를 사용하여 검출 또는 측정된 위상각 신호를 분석하고, 검출 또는 측정된 신호를 건조한 검사 재료를 나타내는 예비측정된 위상각 신호와 비교하여 검사 절연 재료 중 수분의 존재 또는 부재를 나타내는 결과를 얻는다. 별법으로, 위상 분석기는 검사 절연 재료 중 물의 존재 또는 부재를 나타내는 결과를 출력할 수 있다.

본 방법은 운모- 또는 셀룰로오스-기재의 절연체 재료의 층 내부로 약 1.5 cm 까지의 깊이에 있는 수분을 검출하는데 사용될 수 있다. 대개, 수분이 검출되는 깊이는 약 0.5 cm 내지 약 1.0 cm이다. 상기한 바와 같이, 전극 사이의 간격 및 전기장의 강도는 상이한 깊이에서의 물에 대한 시험에 따라서 변화될 수 있다. 대개, 수분 함량이 소정 깊이에서 증가하면, 위상각의 값은 상기 논의한 바와 같이 더 큰 변화를 나타낸다. 수분 함량이 그대로 라도, 재료층 내부로의 깊이가 더 깊으면, 위상각 값의 변화가 더 작아지는 바와 같이 이완 신호가 감소하는 경향을 보인다.

주어진 유형의 재료를 시험하기 위해 사용되는 가장 적절한 전기 진동수는 알려져 있지 않다. 예를 들면, 전극 사이에 설치된 전기장에 대한 진동수 소인(sweep)을 수행하여 결정할 수 있다. 진동수 소인은 생성된 진동수의 함수로서 전기 위상각의 플롯을 생성한다. 이는 임피던스/이득-위상 분석기와 같은 이러한 유형의 전기장 특성을 측정하는 장치의 사용에 의해 용이하게 측정될 수 있다. 하기 실시예에서는, 시료 내의 수분의 존재를 시험할 때 진동수 소인을 구하였다.

본 기재 방법은 전기 부품, 특히 도 6에 나타낸 고정자 바아 절연체 (14)와 같은 발전기 부품 내부 또는 주위, 뿐만 아니라 다른 발전기 부품 주위의 절연체 내의 수분의 존재를 검사하는데 매우 유용한 것임이 명백하다. 직류 및 교류 (AC) 발전기는 잘 알려져 있기 때문에, 이들의 상세한 설명은 본 명세서에서 필요하지 않다 (예를 들면, 문헌[Encyclopedia Americana, International Edition, Volume 12, copyright 1964, pp.378-385]을 참조하며, 그 내용이 본 명세서에 거명을 통해 포함된다). DC 발전기의 주요 부품에는 전기자, 전기장 극, 브러쉬, 브러쉬 장비, 정류기, 구조물 (또는 "이음쇠"), 및 말단 구조물 또는 엔드 벨 (end bell)이 있다. AC 발전기에서는 고정 전도체 (전기자 코일)이 상기한 바와 같이 구조물 조립체 (고정자)의 슬롯에 고정되어 있다. 전기장 코일 및 회전 극을 지지하는 조립체를 "회전자"라고 한다.

절연 재료는 상기한 주요 부품 뿐만 아니라 보극 (interpole), 보정 권선과 같은 다양한 다른 부품 및 생성된 전압 및 전류 출력을 제한하는 장치 또는 제어기를 보호 또는 둘러싸는데 사용될 수 있다. 몇가지의 다른 방법으로 외부 원으로부터 절연체로 스며들거나 침투하는 물은 큰 관심사일 수 있다. 또한, 수냉식 발전기의 냉각 시스템에서 유래되고 절연체로 이동하는 물도 심각한 문제를 야기한다.본 발명은 흔히 냉각 시스템에서 사용되는 탈이온수 또는 일반적인 수도물의 존재를 검출하는데 사용된다.

다수 세트의 전극을 절연 재료의 표면, 예를 들면 수냉식 발전기의 고정자 바아를 둘러싸는 절연 재료의 표면 상에 배치한다. 각 세트의 전극은 각각의 전원 및 위상 분석기에 연결될 수 있다. 별법으로, 모든 세트는 당업계의 숙련자들에 의해 용이하게 설계될 수 있는 회로의 경로를 통해 주 전원 및 위상 분석기에 연결될 수 있다. 이와 같은 방법으로, 절연체 상의 다수의 상이한 위치에 대하여 수분의 존재를 동시에 검사할 수 있다. 본 발명의 또다른 특징은 전극 및 전기장의 부근에 전도체 (예를 들면, 구리)가 존재하는 것이 본 방법의 위상각 측정에 불리한 영향을 주지 않는다는 것이다.

본 발명의 효과는 상기한 발전기 부품 상의 절연체를 검사하는 것에 한정되지 않는다. 물분자가 상호작용하는 다른 적절한 재료도 복합 표유전계 전극을 사용하여 검사할 수 있다.

검사가능한 비제한적 예로는 종이와 같은 셀룰로오스 재료; 운모 또는 공업용 점토 기재의 무기 재료; 무기 산화물, 예를 들면 금속 산화물; 유리-기재의 재료, 예를 들면 유리 섬유; 유기 중합체; 및 이와 같은 재료의 임의의 다양한 배합물이 있다. 다중-성분 재료의 예로는 수지성 결합제 재료에 함께 고정된 운모 또는 유리 섬유 시트가 있다. 또다른 예로서, 유기 중합체 및 다른 기재 재료는 흔히 각종 섬유 또는 이산화 티타늄, 금속 탄산염 (예를 들면, 탄산 칼슘), 금속 규산염, 황산 바륨 및 점토와 같은 보강제와 혼합된다.

금속 산화물의 특정한 예로는 산화 마그네슘, 산화 알루미늄, 산화 아연 및 산화 지르코늄이 있다. 유기 중합체 재료의 특정 예로는 폴리에스테르, 폴리아미드, 친수성을 갖는 폴리스티렌 (예를 들면, 폴리히드록시스티렌), 폴리에테르, 폴리이미드, 실리콘 (즉, 알루미늄 트리히드레이트와 같은 물과 상호작용하는 충전제를 함유하는 것); 고무-기재 중합체; 에폭시계, 페놀계, 아크릴계, 폴리우레탄, 상기 중합체의 혼합물; 및 상기 중합체의 공중합체가 있다.

바람직하게는, 화합물 전극을 사용하여 검사할 절연 재료가 전도성 재료에 인접하여 위치한다. 본 발명의 전극은 특히 전도성 전기 부품을 둘러싸는 전기 절연체를 검사하는데 유용하다. 전기 절연체의 여러 특정 예에는 상기 논의한 운모-기재의 재료 (미카팔 및 미카-플렉스 (등록상표)와 같은 상표명으로 시판중); 알루미나-기재의 재료, 유리 섬유-기재의 재료; 및 셀룰로오스, 유리, 석면, 및(또는) 합성 섬유의 적층물을 기초로 하는 것과 같은 수지와 결합한 후 경화되는 각종 복합 재료가 포함된다. 사용시에, 절연 재료는 대개 테이프 또는 층의 형태이고, 이는 보호하려는 임의의 부품을 둘러싸기 위해 예비-성형될 수 있다. 예를 들면, 운모-기재의 테이프와 같은 다중층을 약 1 mm 내지 약 10 mm의 총두께로 사용할 수 있다.

하기 실시예는 단지 설명이며, 청구된 발명의 범위에 대한 어떠한 한정으로 해석되어서는 안된다.

<실시예 1>

본 실시예는 복합 전극의 임피던스를 설명한다. 두 복합 실리콘 엘라스토머필름의 조각으로 된 세 세트를 분산된 은으로 충전하고 은도금된 구리 분말을 본 실험의 전극으로 사용하였다. 조각을 서로 평행하게 (이들의 길이를 따라서) 1.5 cm 이격하여 운모-기재 테이프의 표면상에 배치하였다. 전극을 악어 클립으로 테이프에 고정하였다.

전극의 각 세트는 스페셜티 실리콘 프로덕츠, 인크사 (Specialty Silicone Products, Inc. ("SSP"), Ballston Spa, New York, U.S.A.)에서 제조되었다. 제1 전극 세트는 SSP-1729A&B (제품 번호) PDMS 엘라스토머와 금속 충전재로 이루어졌다. 제2 전극 세트는 SSP-1510SPC PDMS 엘라스토머와 금속 충전재로 이루어졌다. 제1 전극 세트는 SSP-547-65 PDMS 엘라스토머와 금속 충전재로 이루어졌다. 예를 들면, SSP-1510 계열의 엘라스토머는 바람직한 위치에 형성된 후 경화될 수 있는 "제자리 형성 (form-in-place)" 엘라스토머이다. SSP-547-65 엘라스토머는 부피 저항 0.006 및 쇼어 A (Shore A) 경도 65의 은도금된 구리 입자를 함유한다.

각 전극을 리드선으로 BNC 부품에 연결하였다. BNC 부품을 차례로 HP54003 50 오옴 임피던스 프로브가 장착된 HP4194A 임피던스/이득-위상 분석기에 연결하였다. 전기장을 각 전극 세트에 발생시켰다. 각 예에서, 진동수 100 내지 104 kHz에서의 임피던스를 측정하고 기록하였다.

결과를 도 9에 나타낸다. 각 복합 실리콘 엘라스토머 전극은 전체 진동수 범위에서 약 0.1 내지 약 100 오옴의 만족스러운 임피던스를 나타냈다.

<실시예 2>

본 실시예는 복합 전극의 사용으로 인해 야기되는 측정 또는 검출된 위상각신호에 있어서 개선점을 설명한다. 도 10은 상이한 전극에 대한 진동수의 함수로서 전기 위상각 차이값의 그래프이다. 위상각 차이는 동일한 전극을 사용하여 검사 중인 재료에 대한 측정 위상각과 건조 재료에 대한 예비측정 위상각 사이의 차이를 의미한다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 44 mil 두께의 SSP-1729A&B 전도성 실리콘 엘라스토머 전극 세트 (사각형 표시)는 임의의 세 구리 전극 세트 (원형, 삼각형 및 마름모형 표시)의 것보다 현저하게 강한 신호를 생성하였다. 구리 전극의 두께가 감소할수록 신호가 증가하였다. 그러나, 44 mil 엘라스토머 전극 세트는 보다 얇은 2.5 mil 구리 호일 전극 세트 (원형 표시)보다 강한 신호를 생성하였다. 따라서, 본 발명의 실시양태에 따른 복합 전극을 사용하는 것은 손상 및 변형에 더 큰 내성을 가지고, 구리 전극보다 강한 측정 신호를 생성하는 재료를 사용하는 것이다. 신호 강도에 있어서 개선은 전체 진동수 범위에서도 명백하지만, 특히 바람직한 약 100 kHz 내지 약 300 kHz의 진동수 범위에서 특히 현저하다.

<실시예 3>

본 실시예는 복합 전극의 사용으로 인해 야기되는 측정 또는 검출된 위상각 신호에 있어서 개선점을 설명한다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 측정 및 검출된 신호는 75 또는 72 mil 실리콘 엘라스토머 전극 (원형 및 마름모형 표시)의 것보다 45 mil 실리콘 엘라스토머 전극 (사각형 표시)에서 강했다. 따라서, 엘라스토머 전극은 바람직하게는 약 45 mil 이하였다. 75 또는 72 mil 실리콘 엘라스토머 복합 전극에서 측정된 신호는 보다 얇은 2.5 mil 구리 호일 전극 (삼각형 표시)보다컸다.

또한, 신호의 강도는 명백히 엘라스토머 조성물의 함수였다. 도 11에서 나타낸 바와 같이, 신호의 강도는 동일한 두께의 SSP-547-65 (원형 표시) 및 SSP-1510SPC (마름모형 표시) 실리콘 엘라스토머 전극과 동일하였다. 따라서, 본 발명의 범위에는 임의의 복합 전극, 바람직하게는 실리콘 엘라스토머 기재 및 금속 충전재를 포함하는 것이 포함된다.

설명의 목적으로 바람직한 실시양태를 본 명세서에 나타냈다. 그러나, 이와 같은 설명은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주되어서는 안된다. 따라서, 각종 개질, 개조 및 대체는 청구된 본 발명의 발상의 진의 및 범위로부터 출발하지 않고서도 당업계의 숙련자들에 의해 수행될 수 있다.

상기한 특허, 특허 출원, 기사 및 문헌은 거명을 통해 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 절연 기재 재료 및 전도성 충전 재료를 포함하는 한 세트의 표유전계 전극을 사용함으로써, 구리 전극을 사용한 경우보다 신뢰성 있게 발전기 절연체와 같은 재료 중의 수분의 존재를 탐지할 수 있다.

Claims (28)

1. 기재 재료; 및

   전도성 충전재 재료

   를 포함하는 전극.
2. 제1항에 있어서,

   전극은 표유전계 전극을 포함하고;

   기재 재료는 절연 재료를 포함하며; 전도성 충전재는 1종 이상의 금속 또는 카본 블랙을 포함하는 것인 전극.
3. 제2항에 있어서, 전도성 충전재 재료가

   (a) 절연 기재 재료의 필름에 분산된 이산 입자;

   (b) 하나 이상의 절연 재료의 필름위에 적층된 1종 이상의 금속을 함유하는 필름; 또는

   (c) 절연 기재 재료의 용기 내부에 위치한 금속 함유 필름

   을 포함하는 것인 전극.
4. 제3항에 있어서,

   기재 재료가 엘라스토머, 고무, 플라스틱, 중합체, 세라믹, 유리, 산화물,질산염, 규산염 또는 탄산염 화합물, 점토, 운모 및 셀룰로오스 재료 중 하나 이상을 포함하고;

   전도성 충전재 재료가 은, 니켈, 알루미늄, 구리, 금, 은도금 구리, 은도금 알루미늄, 은도금 니켈, 은도금 유리, 니켈 그라파이트 및 이들의 합금 중 하나 이상을 포함하는 것인 전극.
5. 제1항에 있어서, 기재 재료가 탄성 엘라스토머를 포함하고 전극이 탄성 엘라스토머 표유전계 전극을 포함하는 것인 전극.
6. 제5항에 있어서, 기재 재료가 실리콘 엘라스토머 필름을 포함하는 것인 전극.
7. 제6항에 있어서, 실리콘 엘라스토머 필름이 폴리오르가노실록산인 전극.
8. 제7항에 있어서, 폴리오르가노실록산이 폴리디메틸실록산을 포함하고 전도성 충전재 재료가 실리콘 엘라스토머 필름에 분산된 은입자 또는 은도금 구리 입자를 포함하는 것인 전극.
9. (a) 절연 기재 재료 및 전도성 충전재 재료를 포함하는 전극 한 세트를 제1 재료의 표면상에 배치하는 단계,

   (b) 전극들 사이에 전기장을 발생시키는 단계,

   (c) 하나 이상의 선택된 진동수에서 전기장에 대한 위상각을 측정하는 단계, 및

   (d) 위상각 측정값과 건조한 제1 재료에 해당하는 예비측정된 위상각의 값을 비교하는 단계 (여기서 측정된 위상각과 예비측정된 위상각의 값 사이의 유의한 차이는 제1 재료 중 수분의 존재를 나타냄)

   을 포함하는 제1 재료 중 수분의 존재를 측정하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 제1 재료가 발전기 내에 운모 절연층인 방법.
11. 제9항에 있어서, 하나 이상의 선택된 진동수가 약 100 kHz 내지 약 300 kHz에서 선택된 진동수를 포함하는 것인 방법.
12. 제9항에 있어서,

    전극이 0.5 내지 2 cm 떨어져 있고,

    전극이 직사각형으로 서로 평행하거나 톱니형으로 맞물리며,

    전기장이 약 100 mV 내지 약 2 V의 전압으로 형성되고,

    측정된 위상각의 값과 예비측정된 위상각의 값 사이의 유의한 차이가 약 0.3° 이상인 것인 방법.
13. 제9항에 있어서, 전도성 충전재 재료가

    (a) 절연 기재 재료 필름 중에 분산된 이산 입자,

    (b) 하나 이상의 기재 절연 재료 필름 위에 적층된 1종 이상의 금속을 함유하는 필름, 및

    (c) 절연 기재 재료 용기 내부에 함유된 금속 함유 필름

    을 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서,

    기재 재료가 엘라스토머, 고무, 플라스틱, 중합체, 세라믹, 유리, 산화물, 질산염, 규산염 또는 탄산염 화합물, 점토, 운모 및 셀룰로오스 재료 중 1종 이상을 포함하고,

    전도성 충전재 재료가 카본 블랙, 은, 니켈, 알루미늄, 구리, 금, 은도금 구리, 은도금 알루미늄, 은도금 니켈, 은도금 유리, 니켈 그라파이트 및 이들의 합금 중 1종 이상을 포함하는 방법.
15. 제9항에 있어서, 기재 재료가 탄성 엘라스토머를 포함하고, 전극이 탄성 엘라스토머 전극을 포함하는 것인 방법.
16. 제15항에 있어서, 기재 재료가 실리콘 엘라스토머 필름을 포함하는 것인 방법.
17. 제16항에 있어서, 실리콘 엘라스토머 필름이 폴리오르가노실록산을 포함하는 것인 방법.
18. 제17항에 있어서, 폴리오르가노실록산이 폴리디메틸실록산을 포함하고 전도성 충전재 재료가 실리콘 엘라스토머 필름에 분산된 은입자 또는 은도금 구리 입자를 포함하는 것인 방법.
19. (a) 발전기의 전도성 부품을 적어도 일부분 둘러싸는 절연 재료,

    (b) 절연 재료의 제1 부분의 표면상에 위치한 절연 기재 재료 및 전도성 충전재 재료를 포함하는 복합 표유전계 전극 한 세트 이상,

    (c) 전극들 사이에 전기장을 발생시키는 상기 한 세트 이상의 복합 표유전계 전극에 연결된 전원,

    (d) 하나 이상의 선택된 진동수에서 전기장에 대한 위상각을 측정하기 위한 위상 분석기, 및

    (e) 건조한 절연 재료에 해당하는 기지의 위상각 값과 측정된 위상각 값을 비교하고 위상각 값에 대한 비교를 토대로 절연 재료의 제1 부분에 수분의 존재 여부에 대한 표시를 제공하는 수단

    을 포함하는 발전기.
20. 제19항에 있어서, 전기 전도성 부품이 고정자 바아인 발전기.
21. 제19항에 있어서, 절연 재료가 운모를 포함하는 것인 발전기.
22. 제19항에 있어서,

    전극이 0.5 내지 2 cm 떨어져 있고,

    전극이 직사각형으로 평행하거나 톱니형으로 맞물리며,

    전기장이 약 100 mV 내지 약 2 V의 전압으로 형성되고,

    하나 이상의 선택된 진동수가 약 100 kHz 내지 약 300 kHz이고,

    절연 재료의 제1 부분 내의 수분의 존재 표시가 약 0.3° 이상의 측정된 위상각의 값과 예비측정된 위상각의 값 사이의 유의한 차이로 이루어지는 발전기.
23. 제19항에 있어서, 전도성 충전재 재료가

    (a) 절연 기재 재료 필름 중에 분산된 이산 입자,

    (b) 하나 이상의 절연 기재 재료 필름 위에 적층된 1종 이상의 금속을 함유하는 필름, 및

    (c) 절연 기재 재료 용기 내부에 함유된 금속 함유 필름

    을 포함하는 것인 발전기.
24. 제23항에 있어서,

    기재 재료가 엘라스토머, 고무, 플라스틱, 중합체, 세라믹, 유리, 산화물, 질산염, 규산염 또는 탄산염 화합물, 점토, 운모 및 셀룰로오스 재료 중 1종 이상을 포함하고,

    전도성 충전재 재료가 카본 블랙, 은, 니켈, 알루미늄, 구리, 금, 은도금 구리, 은도금 알루미늄, 은도금 니켈, 은도금 유리, 니켈 그라파이트 및 이들의 합금 중 1종 이상을 포함하는 발전기.
25. 제19항에 있어서, 기재 재료가 탄성 엘라스토머를 포함하고 전극이 탄성 엘라스토머 전극을 포함하는 것인 발전기.
26. 제25항에 있어서, 기재 재료가 실리콘 엘라스토머 필름을 포함하는 것인 발전기.
27. 제26항에 있어서, 실리콘 엘라스토머 필름이 폴리오르가노실록산을 포함하는 것인 발전기.
28. 제27항에 있어서, 폴리오르가노실록산이 폴리디메틸실록산을 포함하고 전도성 충전재 재료가 실리콘 엘라스토머 필름에 분산된 은입자 또는 은도금 구리 입자를 포함하는 것인 발전기.