No description available.

Given the promise of the Inductive Power Transfer (IPT) technology for eRoad applications, the potential challenges for a successful integration of dynamic IPT technology into the physical road structure are explored extensively in this research work. The Finite Element Method (FEM) is selected for studying the structural performance of an eRoad under operational conditions. In this, an energy-based finite strain constitutive model for asphalt materials is developed and calibrated, to enable the detailed investigation of the structural response and optimization of the considered eRoad. In the context of enabling both dynamic charging and autonomous driving for future electric vehicles, the influences to the pavement (rutting) performance by the changed vehicle behaviour are investigated as well. Moreover, to study the effect on the IPT system by the integration, the potential power loss caused within eRoad pavement materials is further examined by a combined analytic and experimental analysis. The direct research goal of this Thesis is therefore to enhance the possibility of a sustainable implementation of the eRoad solutions into the real society. At the same time, it aims to demonstrate that the road structure itself is an important part of smart infrastructure systems that can either become a bottleneck or a vessel of opportunities, supporting the successful integration of these complex systems. / Givet de förutsättningar som induktiv energiöverföring (IPT Inductive Power Transfer) har för eRoad applikationerna, utforskas möjligheterna för en framgångsrik integration av dynamisk IPT i den fysiska vägkonstruktionen på en djupgående nivå i detta forskningsarbete. Speciellt har finita elementmetoden använts för att studera det strukturella beteendet hos en e-väg under driftsmässiga förhållanden. Inom detta har en energibaserad konstitutiv model för stora töjningar utvecklats och kalibrerats för att möjliggöra detaljerade undersökningar av strukturell respons och optimering av de föreslagna e-vägarna. I samband med att möjliggöra både dynamisk laddning och autonom körning för framtida elektriska fordon, har beläggningars (spårbildnings)egenskaper studerats utifrån de laddande fordonen beteende. Dessutom för att studera effekten av IPT-systemet har den potentiella energiförlusten inom e-vägars beläggningsmaterial undersökts genom en kombinerad analytisk och experimentell undersökning. Som sådant är det direkta forskningsmålet med denna avhandling att utöka möjligheterna för en hållbar implementering av eRoad systemet inom det verkliga samhället. Samtidigt är målet att visa att vägkonstruktionen i sig själv är en viktig del av det smarta infrastruktursystemet som antingen kan bli en flaskhals eller en bärare av möjligheter, stödjande en framgångsrik implementering av dessa komplexa system. / <p>QC 20161108</p>

Array antennas, and more specifically phased array antennas, are widely used in radar detection and communication systems because of their excellent beam scanning ability and simple control. Generally speaking, the scanning function can be realized in two ways: mechanically or electronically. Mechanical steering is done by rotating the whole structure, so there is a certain delay. The electronic scanning is done by controlling the relative relationship between the input signals of different array elements. Electronical scanning is then faster and easy to integrate with other circuits, which makes it an interesting solution to these applications. However, the disadvantage of electronic steering is that the scanning angle range is limited, which is generally within the range of ±60° . Beyond this range, the performance of the antenna will decrease considerably. One way to improve the antenna gain or expand the scanning range of the array antenna is to combine the array antenna with a dielectric radome. This thesis mainly studies how to adjust the shape of the dielectric radome with a center frequency of 28GHz to expand the beam scanning range of the two-dimensional array composed of rectangular waveguide ports. The inner and outer profiles of the dielectric lens follows the conics equation, and the shape of the lens can be controlled by adjusting different parameters. In this thesis, I adjust the lens shape according to three different objectives: 1. Increase the gain of the array antenna at the small scanning angle (0° ∼ 30°). The adjusted lens model increases the gain in this range by about 0.5 dBi; 2. Improve the gain of the array antenna at the large scanning angle (60° ∼ 80°). The final lens model increases the gain of the array antenna at the scanning angle of 70° and 80° by about 0.5 dBi and 1 dBi respectively; and 3. Improve the directivity of the array antenna in the range of 0° ∼ 70° . The final dielectric lens model improves the directivity in the broadside direction by about 1 dBi, and increases about 0.6 dBi when the scanning angle is 60° ; / Arrayantenner, och mer specifikt fasantenner, används ofta i radardetekterings- och kommunikationssystem på grund av deras utmärkta strålskanningsförmåga och enkla kontroll. Generellt kan skanningsfunktionen realiseras på två sätt: mekaniskt eller elektroniskt. Mekanisk styrning görs genom att rotera hela strukturen, så det finns en viss fördröjning. Den elektroniska skanningen görs genom att styra det relativa förhållandet mellan ingångssignalerna för olika arrayelement. Elektronisk skanning är då snabbare och lätt att integrera med andra kretsar, vilket gör det till en intressant lösning för dessa applikationer. Nackdelen med elektronisk styrning är dock att skanningsvinkeln är begränsad, vanligtvis mindre än ±60°. Utöver detta område kommer antennens prestanda att minska avsevärt. Ett sätt att förbättra antennförstärkningen eller utöka antennens skanningsområde är att kombinera arrayantennen med en dielektrisk radom. Denna avhandling studerar huvudsakligen hur man justerar formen på den dielektriska radomen med en centerfrekvens på 28GHz för att utöka strålskanningsområdet för den tvådimensionella array bestående av rektangulära vågledarportar. Den dielektriska linsens inre och yttre form följer konekvationen, och linsens form kan kontrolleras genom att justera olika parametrar. I denna avhandling justerar jag linsens form enligt tre olika mål: 1. Öka förstärkningen av antennen vid den lilla skanningsvinkeln (0° ∼ 30°). Den justerade linsmodellen ökar förstärkningen i detta område med cirka 0.5 dBi; 2. Förbättra förstärkningen av antennen vid den stora skanningsvinkeln (60° ∼ 80° ). Den slutliga modellen på linsen ökar förstärkningen av antennen i skanningsvinkeln 70° och 80° med cirka 0.5 dBi respektive 1 dBi; och 3. Förbättra riktigheten hos antennen i intervallet 0° ∼ 70°. Den slutliga dielektriska linsmodellen förbättrar riktningen i breddriktningen med ca 1 dBi, och ökar ca 0.6 dBi när skanningsvinkeln är 60°;

Almost hemispherical scanning capabilities are required for modern wireless communication systems to produce broad coverage without performance degradation. Phased array antennas are commonly used as a fully-electronic beam-steering solution for its rapidity in beam switching. However, the effective aperture for high scanning angles is reduced, causing a reduction of the gain with the cosine of the elevation angle. Quasi-optical systems are used to achieve high directivity for wide scanning in combination with phased arrays. An interesting solution is the dielectric dome antenna, where rotationally symmetric dielectric lenses are used to enhance the scanning performance of an antenna with limited scanning capabilities. Using a full-wave simulator to evaluate lenses combined with arrays is very time-consuming, making the lens design inefficient and laborious. In this work is presented a Ray-Tracing tool used to simulate in a fast and efficient way the far-field of two-dimensional dielectric lenses. While a full-wave simulation of a three-dimensional lens could take approximately 3 hours, the Ray-Tracing evaluation takes less than 3 minutes, making possible the full optimization and design of these lenses. A numerical calculation of the ray path is used to evaluate the phase of the electric field at the lens aperture, while the amplitude is evaluated using ray-tube power theory. The far-field radiation pattern of the lens antenna is calculated using the Kirchhoff-Fresnel diffraction formula. In this work, it is also presented a full study of the reflection and absorption losses, which is something that was not previously done in the state of the art. Matching layers are designed and evaluated to reduce the reflection losses at each interface. To demonstrate the effectiveness of this approach, we compare the radiation patterns produced by a two-dimensional dielectric dome antenna with those computed using COMSOL, showing a significant reduction in time and computational resources. / För moderna trådlösa kommunikationssystem krävs nästan halvklotformiga skanningsmöjligheter för att åstadkomma bred täckning utan försämrad prestanda. Fasstyrda antenner används vanligen som en helt elektronisk lösning för strålstyrning på grund av dess snabbhet vid byte av strålar. Den effektiva aperturen för höga skanningsvinklar minskar dock, vilket leder till att förstärkningen minskar med cosinus av elevationsvinkeln. Kvasiooptiska system används för att uppnå hög riktningsförmåga för bred avsökning i kombination med fasade matriser. En intressant lösning är den dielektriska kupolantennen, där rotationssymmetriska dielektriska linser används för att förbättra skanningsegenskaperna hos en antenn med begränsad skanningskapacitet. Att använda en fullvågssimulator för att utvärdera linser i kombination med matriser är mycket tidskrävande, vilket gör linsdesignen ineffektiv och arbetskrävande. I detta arbete presenteras ett Ray-Tracing-verktyg som används för att på ett snabbt och effektivt sätt simulera fjärrfältet för tvådimensionella dielektriska linser. Medan en fullvågssimulering av en tredimensionell lins kan ta ungefär 3 timmar tar strålföljningssimuleringen mindre än 3 minuter, vilket gör det möjligt att optimera och konstruera dessa linser fullt ut. En numerisk beräkning av strålbanan används för att utvärdera fasen hos det elektriska fältet vid linsaperturen, medan amplituden utvärderas med hjälp av strålrörsteori. Linsantennens strålningsmönster i fjärrfältet beräknas med hjälp av Kirchhoff-Fresnel-diffraktionsformeln. I detta arbete presenteras också en fullständig studie av reflektions- och absorptionsförlusterna, vilket är något som inte tidigare har gjorts inom detta forskningsområde. Anpassningsskikt utformas och utvärderas för att minska reflektionsförlusterna vid varje gränssnitt. För att visa hur effektivt detta tillvägagångssätt är, jämför vi strålningsdiagrammen som produceras av en dielektrisk kupolantenn med dem som beräknats med COMSOL, vilket visar på en betydande minskning av beräkningsresurserna.

Many electronic products of today utilize some form of touch technology. Looking at everything from smartphone screens to ticket vending machines, it is obvious that the number of applications is big and the demand is huge. Touch technologies generally require no force to use, which reduces mechanical wear-and-tear and thus increases their lifespan. In this thesis, a touch system was constructed to control RGB LEDs. The sensor surface was made from a white, semi-clear plastic, through which the LEDs’ light should be visible. Since the plastic both needed to transmit visible light and act as a touch surface, a problem arose: how do you construct a transparent touch sensor that can control RGB LEDs in a reliable way? Firstly, this thesis describes and discusses many of the different available touch technologies and their strengths and weaknesses. From this information, a specific sensor technology was chosen, from which a prototype of the transparent touch sensor was built. The sensor prototype was a capacitive sensor, made from a thin metallic mesh, placed on the back of the plastic surface. Using an embedded system, based on a differential capacitance touch IC and a microcontroller, the capacitance of the sensor was measured and converted into signals which controlled the LEDs. In order to ensure the sensor’s reliability, the environmental factors which affected the sensor had to be determined and handled. To do this, measurements were performed on the sensor to see how its capacitance changed with environmental changes. It was concluded that moisture, temperature and frequency had negligible effect on the sensor’s dielectric properties. However, it was discovered that proximity to ground greatly affected the sensor and that the sensor was significantly dependent on its enclosure and grounding. / Många av de elektronikprodukter som produceras idag använder någon form av touchteknik. Då den används i allt från skärmar på smartphones till biljettautomater är det tydligt att användningsområdena är många och att efterfrågan är stor. Touchtekniker kräver i regel ingen kraft för att användas, vilket minskar mekaniskt slitage och därför ökar dess livslängd. I detta arbete skulle en touchstyrning till en uppsättning RGB-lysdioder byggas. Problemet var att sensorytan skulle vara en vit, halvgenomskinlig plast, genom vilken lysdioderna skulle lysa. Eftersom plasten både skulle släppa igenom ljus och agera touchyta uppstod problemet: hur konstruerar man en genomskinlig touchsensor som kan styra RGBlysdioder på ett pålitligt sätt? Denna rapport inleds med att beskriva och diskutera många av de touchtekniker som finns idag samt vilka föroch nackdelar de har. Utifrån denna information valdes en specifik sensorteknik, varifrån en prototyp på den genomskinliga touchsensorn byggdes. Sensorprototypen var en kapacitiv sensor uppbyggd av ett tunt metallnät placerat bakom plastpanelen. Med ett inbyggt system, bestående av en integrerad touchkrets för differentiell kapacitansmätning och en mikrokontroller, mättes sensorns kapacitans och en styrning till lysdioderna implementerades. För att säkerställa sensorns pålitlighet var det viktigt att analysera vilka miljöfaktorer som påverkade sensorn och hur de kunde hanteras. Mätningar utfördes därför på sensorn för att se hur dess kapacitans förändrades med avseende på dessa. Det kunde konstateras att fukt, temperatur och frekvens hade försumbar påverkan på sensorns dielektrum. Däremot kunde det visas att närhet till jordplan påverkade sensorn avsevärt och att sensorns tillförlitlighet berodde signifikant på dess inkapsling och jordning.

Vakuumbrytare som utsätts för höga kortslutningsströmmar (kA) kan förstöras om den rörliga kontaktdelen i brytaren studsar tillbaka för långt efter att den har nått sitt ändläge. Detta p.g.a. att det sker en spänningskollaps mellan kontaktytorna så att en ny ljusbåge uppstår vilket bränner sönder kontaktytorna. En lämplig dämpningsmekanism för att försöka förhindra en återstuds av kontakten fordras. Hur detta kan utvärderas m.h.a. en matematisk modell som bygger på en differentialekvation framtagen ur krafterna som verkar på det mekaniska fjädersystemet, för att försöka uppskatta dämpningskoefficient behandlas i denna rapport. Resultatet visar att en oljedämpare med en slaglängd på max 8 mm är bäst lämpad som dämpare av det mekaniska systemet. Detta baseras på de slutsatser som dras av den matematiska modellen ihop med jämförelser av det verkliga rörelsebeteendet hos brytaren. / <p>Programvaran (skript för Matlab/GNU Octave) som utvecklades för detta projekt kan med fördel användas som bas av framtida studenter som eventuellt fortsätter att arbeta med samma ämne hos Hughes Power System AB. Framför allt gränssnittet för in- och utmatning kan återanvändas så att mer tid kan läggas på kärnfrågan. Detta förutsatt att läroverket ifråga godkänner ett sådant förfarande.</p>

With the newly deployed fifth-generation telecommunications system and upcoming sixth-generation, high-gain antennas with hemispherical scanning capabilities are of high interest. Phased array antennas allow for fast scanning capabilities with electronic beam-steering. In an effort to reduce the number of antenna elements while maintaining the antenna aperture size, the element spacing is increased. However sparse arrays introduce grating lobes in the radiation pattern. An interesting solution to reduce the grating lobes is to integrate a lens with the array. Further, simulating the radiation pattern with a ray-tracing algorithm and the geometrical optics approximation makes for fast simulation times. The presented ray-tracing algorithm in this work speeds up the simulation by 43 times compared to a two-dimensional full-wave simulation. To model the full radiation pattern the rays are shot out from a single point across a set angular space. To emulate an element pattern the rays are excited with a set amplitude distribution. Here, two different methods of obtaining the amplitude are presented and compared to a two-dimensional full-wave COMSOL model. The lens is made from a dielectric, constructed from the conics equation with applied conformal matching layers. The ray path and phase distribution are calculated with Snell's law, the amplitude distribution at the lens aperture is calculated through the ray tube theory, and the radiation pattern with the Kirchhoff Diffraction formula. To optimize the lens shape and an array offset, the ray-tracing algorithm is coupled with a Particle Swarm Optimization algorithm. Two different arrays are used in this thesis, the first constructed from open-ended waveguides and the second using sub-arrays of the same waveguides. The optimized lens for the first array shows that a grating lobe suppression between 1.1-2.0 dB is achievable with a main lobe reduction between 0.2-0.3 dB for scanning to -20 degrees. For the array with sub-arrays, the main lobe suppression is between 0.3-0.9 dB, with a grating lobe suppression of up to 4.0 dB. / Med det nyligen lanserade femte generationens telekommunikationssystem och den kommande sjätte generationen är högförstärkningsantenner med halvsfäriska skanningsmöjligheter av stort intresse. Fasade array-antenner möjliggör snabb skanningskapacitet med elektronisk strålstyrning. I ett försök att minska antalet antennelement samtidigt som antennöppningens storlek bibehålls, ökas elementavståndet. Men glesa arrayer introducerar gallerlober i strålningsmönstret. En intressant lösning för att minska gallerloberna är att integrera en lins med arrayen. Vidare, simulering av strålningsmönstret med en strålspårningsalgoritm och den geometriska optiska approximationen ger snabba simuleringstider. Den presenterade strålspårningsalgoritmen i detta arbete snabbar upp simuleringen med 43 gånger jämfört med en tvådimensionell helvågssimulering. För att modellera hela strålningsmönstret skjuts strålarna ut från en enda punkt över ett fast vinkelutrymme. För att efterlikna ett elementmönster exciteras strålarna med en inställd amplitudfördelning. Här presenteras två olika metoder för att erhålla amplituden och jämförs med en tvådimensionell fullvågs-COMSOL-modell. Linsen är gjord av ett dielektrika konstruerat från koniska ekvationen med applicerade konforma matchande lager. Strålvägen och fasfördelningen beräknas med Snell-lagen, amplitudfördelningen vid linsöppningen beräknas genom strålrörsteorin och strålningsmönstret med Kirchhoff-diffraktionsformeln. För att optimera linsformen och en arrayförskjutning är strålspårningsalgoritmen kopplad med en Particle Swarm algoritm. Två olika arrayer används i denna avhandling, den första konstruerad av vågledare med öppen ände och den andra med hjälp av sub-arrayer av samma vågledare. Den optimerade linsen för den första arrayen visar att en gallerlobsundertryckning mellan 1,1-2,0 dB kan uppnås med en huvudlobsreduktion mellan 0,2-0,3 dB för skanning till -20 grader. För arrayen med sub-arrayer är undertryckningen av huvudloben mellan 0,3-0,9 dB, med en gallerlobundertryckning på upp till 4,0 dB.

In recent years, there has been a huge increase in the use of satellite communications. This has led to a need for more capacity, which can be solved by moving towards higher frequency bands in search of higher bandwidths. However, the use of higher frequencies entails higher link losses, which makes it essential to use highly directional and steerable antennas. Traditionally, phased array antennas have been used for this kind of application. Nevertheless, they have a limitation in the maximum scan angle due to their effective aperture, which causes a gain reduction following the cosine of the scanning angle. A way of improving the scan range is to add a dielectric radome on top of the array. However, high computational times are needed to simulate this kind of structure using full-wave simulations. For this reason, the first part of this work is focused on adapting and improving an in-house Ray Tracing tool for the particular application under study. The tool computes the path the rays follow from the array to the aperture of the radome using geometric optics, then calculates the amplitude of the electric field at the aperture using ray tube theory, and finally determines the antenna’s radiation pattern using Kirchhoff’s diffraction formula. Moreover, some features have been added to the code to be able to compute the directivity, calculate the absorption and reflection losses, simulate multilayer radomes, and change the array elements’ radiation patterns. A model in Comsol has been developed to validate the results obtained using the Ray Tracing tool and all its added features. Finally, several optimizations have been carried out to increase the scanning range while maintaining a maximum height, and ensuring it complies with the regulatory masks for satellite communications. The optimizations have been performed both using a Particle Swarm Optimizer and manually. / Under de senaste åren har det skett en stor ökning av satellitkommunikations användning. Detta har lett till ett behov för högre kapacitet, vilket kan lösas genom att flytta till högre frekvensband på jakt efter högre bandbredder. Högre bandbredder innebär dock högre länkförluster som gör det oumbärligt att utnyttja rikt- och styrbara antenner. Ursprungligen har fasstyrda antenner använts för denna typ av tillämpning. Ändå finns en begränsning av den maximala skanningsvinkeln på grund av deras effektiva yta som leder till en minskning av förstärkning som är beroende på avsökningsvinkelns cosinus. För att kunna förbättra skanningsintervallen skulle man kunna lägga till en dielektrisk radom ovanpå arrayen. Höga beräkningstider krävs dock att simulera strukturen med helvågssimuleringar. Av denna anledning fokuserar den första delen av denna uppsats att anpassa och förbättra ett internt strålspårnings verktyg för den särskilda applikationen under studie. Verktyget beräknar vägen strålarna tar ifrån arrayen till radomens öppning med hjälp av geometrisk optik, därefter kalkyleras det elektriska fältets amplitud enligt strålrörsteori och till sist fastställs antennens strålningsmönster som definieras av Kirchhoffs diffraktionsformel. Dessutom har vissa funktioner lagts till i koden för att kunna beräkna riktningen, absorptions- och reflektionsförlusterna, simulera flerskiktsradomer och ändra arrayelementens strålningsmönster. En modell i Comsol har utvecklats för att validera resultaten som producerades av strålspårning verktyget och alla dess extra funktioner. Till sist, flera optimeringar har genomförts för att öka skanningsområdet som kan bibehålla en maximal höjd och säkerställa efterlevnaden med regleringsmaskerna för satellitkommunikationerna. Optimeringarna har utförts både manuellt och med hjälp av en partikelsvärmoptimerare. / En els últims anys hi ha hagut un increment majúscul en l’ús de les comunicacions per satèl·lit. Això s’ha traduït en la necessitat de més capacitat, la qual pot ser coberta si ens movem cap a bandes de freqüència més altes, buscant un major ample de banda. Tot i això, l’ús de freqüències més elevades comporta unes majors pèrdues en l’enllaç, les quals fan essencial l’ús d’antenes altament directives i amb capacitat d’escaneig. Tradicionalment, els arranjaments d’antenes de fase gradual han estat utilitzats per aquest tipus d’aplicacions. Tanmateix, tenen una limitació del màxim angle d’escaneig a causa de la seva obertura efectiva, la qual causa una reducció del guany seguint el cosinus de l’angle d’escaneig. Una manera de millorar el rang d’escaneig és afegint un radom dielèctric al damunt de l’arranjament d’antenes. No obstant això, es necessita un alt temps de computació per simular aquest tipus d’estructures amb simuladors d’ona completa. Per aquesta raó, la primera part d’aquest treball està enfocada a adaptar i perfeccionar una eina de traçat de rajos pròpia per l’aplicació en estudi. L’eina calcula el camí que els rajos segueixen des de l’arranjament d’antenes fins a l’obertura del radom utilitzant òptica geomètrica, a continuació computa l’amplitud del camp elèctric a l’obertura mitjançant la teoria del tub de rajos i finalment determina el patró de radiació de l’antena utilitzant la fórmula de difracció de Kirchhoff. Addicionalment, algunes funcions han estat afegides al codi per tal de poder computar la directivitat, calcular les pèrdues d’absorció i reflexió, simular radoms multicapa i canviar els patrons de radiació dels elements de l’arranjament. Un model en Comsol ha estat desenvolupat per tal de validar els resultats obtinguts emprant l’eina de traçat de rajos i totes les seves funcions. Finalment, vàries optimitzacions han estat dutes a terme per tal d’incrementar el rang d’escaneig mantenint una altura màxima i assegurant que es compleix amb les màscares reguladores de comunicacions per satèl·lit. Les optimitzacions han estat realitzades utilitzant tant un optimitzador per eixam de partícules com manualment.

Electrical insulation papers are a widely used group of papers in insulation applications and has been used for more than 100 years. Common applications include use as the dielectric medium in capacitors and insulation material in cables, bushings and transformers. As new advances in the study of the electrical properties of paper are made, the prospects of future applications grow. One interesting prospect is the use of paper as a substrate in sensing devices, biodegradable, printed and flexible electronics. Paper is a renewable and recyclable material and it would therefor be desirable to replace non-renewables materials such as plastics with paper as e.g., substrate in printed electronics. For this to be feasible the paper must be able to meet the electric and dielectric requirements of the intended application, among which low dielectric losses is a key parameter. One way to alter and control the electric and dielectric properties of a paper sample is through the selection of different ions in the ion-exchange step of the paper making process. In a collaboration between KTH Royal Institute of Technology and RISE - Research Institutes of Sweden AB working within a greater Digital Cellulose Center (DCC) project, this thesis aims to measure and characterise the dielectric response of a set of novel ion-exchanged paper samples together with a set of reference papers currently used in electrical applications. The greater goal of RISE work is to understand and map the influence of ion choice in order to better understand and control the dielectric properties of paper. The samples were measured using an impedance spectroscopy method from which capacitance and permittivity can be calculated. A parallel plate Kelvin guard-ring capacitor consisting of two electrodes and a guard ring placed in a custom made climate controlled chamber was used to measure the samples in different environmental conditions. The results show that the choice of ion used in the ion-exchanged papers heavily influence the samples dielectric response, both its dielectric constant and dielectric losses. Further, the choice of ion valence appears correlated with the change in responses; monovalent ions had much greater influence than bivalent ions. This effect appears to stem from monovalent ions having a greater mobility within the bulk material, more research is however needed for a definite answer. / Elektriska isoleringspapper är en flitigt använd grupp av papper i isoleringsapplikationer och har använts i mer än 100 år. Vanliga applikationsområden inkluderar användning som dielektriskt medium i kondensatorer och isoleringsmaterial i kablar, genomföringar och transformatorer. I takt med att nya framsteg görs inom olika pappers elektriska egenskaper växer utsikterna för framtida tillämpningar. En intressant möjlighet är användningen av papper som substrat för sensorer, biologiskt nedbrytbar, tryckt och flexibel elektronik. Papper är ett förnybart och återvinningsbart material och det vore därför önskvärt att ersätta icke förnybara material som plast med papper som t.ex. substrat i tryckt elektronik. För att detta ska vara genomförbart måste papperet kunna uppfylla de elektriska och dielektriska kraven för den avsedda applikationen, bland vilka låga dielektriska förluster är en nyckelparameter. Ett sätt att ändra och kontrollera de elektriska och dielektriska egenskaperna hos ett pappersprov är genom valet av olika joner i jonbytessteget i papperstillverkningsprocessen. I ett samarbete mellan KTH Kungliga Tekniska Högskolan och RISE Research Institutes of Sweden AB som arbetar inom ett större Digital Cellulose Center-projekt, syftar denna avhandling till att mäta och karakterisera den dielektriska responsen hos en uppsättning nya jonbytta pappersprover tillsammans med en uppsättning referenspapper. Det övergripande målet i RISE arbete är att förstå och kartlägga påverkan av jonval för att bättre förstå och kontrollera pappers dielektriska egenskaper. Proverna mättes med en impedansbaserad mätmetod från vilken kapacitans och permittivitet kan beräknas. En Kelvin plattkondensator bestående av två elektroder och en skyddsring placerad i en skräddarsydd klimatkontrollerad kammare användes för att mäta proverna under olika miljöförhållanden. Resultaten visar att valet av jon som används i jonutbytet kraftigt påverkar provets dielektriska respons, både dess dielektriska konstant och dielektriska förluster. Vidare verkar valet av jonvalens vara korrelerat med förändringen i frekvenssvar; envärda joner hade mycket större inflytande än tvåvärda joner. Denna effekt verkar bero på att envärda joner har en större rörlighet inom bulkmaterialet, mer forskning krävs dock för ett definitivt svar.

High Voltage (HV) rotating machines are widely used in power generation and heavy industry companies. Silicon Carbide (SiC) material is used in the stress grading structure of HV electric machines because of its non-linear characteristic. In this thesis, the resistance characteristics of SiC-based stress grading tape in time domain and the dielectric parameters in frequency domain were measured. The measurement results of samples with axial current-direction in time domain and frequency domain are about ten times that of the samples with radial current-direction, which might be a feature of the tape construction although it also can depend on the measurement method. The finite element method (FEM) simulation of the coil insulation system was carried out by using the experimental parameters, and the results were compared with the actual measurement results. The calculation results show that the non-linearity of SiC-based material does not have much effect on the real part of frequency response of the whole coil. The relative difference of the real part of complex capacitance is less than 5%. However, the influence on the imaginary part is relatively large, the relative difference is about 4% - 60%. / Högspänningsmaskiner används ofta i kraftproduktion och tunga industriella anläggningar. Kiselkarbidmaterial (SiC) används i sådana maskiners potential-styrningssstruktur på grund av dess icke-linjära egenskaper. I denna avhandling mättes ledningsförmågan hos SiC-baserade fältstyrningstejp i tidsdomänen och de dielektriska parametrarna i frekvensdomänen. Resultaten med axiell strömriktning vid tiddomän och frekvensdomänmetoder tyder på omkring tio gånger så stor konduktivitet jämfört med den radiella ström-riktningen, vilken kan bero på tejpkonstruktionen fast även eventuellt på mätmetoden. Simuleringen av en statorhärvas isoleringssystem utfördes med finita element metoden (FEM) med parametrar från materialproven, och resultaten jämfördes med mätresultat från en sådan härva. Beräkningsresultaten visar att det SiC-baserade materialets ickelinjäritet inte har någon större effekt på hela spolens verkliga frekvensrespons. Den relativa skillnaden mellan den verkliga delen av komplex kapacitans är mindre än 5%. Påverkan på den imaginära delen är dock relativt stor, med en relativ skillnad på ca 4% - 60%.