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击穿电压强度测试仪概述及影响因素

发表时间:2022-11-22      点击次数:254

1概述

特点:所有的绝缘材料都只能在一定的电场强度下保持其绝缘特性,当电场强度超过一定限度时,绝缘材料便会瞬时失去绝缘特性,使整个设备破坏。

特征:介电强度是最基本的绝缘特性参数。

应用:不管是在电气产品的生产中,还是在使用中,都要经常做介电强度的试验。

 

1.1定义

1.1.1电气击穿

绝缘材料或结构,在电场作用下瞬间失去绝缘特性,造成电极间短路,称为电气击穿。

1.1.2击穿电压、击穿场强

在试验或使用中,绝缘材料或结构发生击穿时所施加的电压,称为击穿电压;击穿点的场强称为击穿场强。

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1.1.3介电强度

绝缘材料的介电强度是指材料能承受而不致遭到破坏的最高电场场强,对于平板试样

1.1.4闪络、闪络电压

在气体或液体中,电极之间发生放电,当放电至少有一部分是沿着固体材料表面时,称为闪络。通常试样表面闪络后,还可以恢复绝缘特性。闪络时试样上施加的电压称为闪络电压。

1.1.5击穿或闪络的判别

试样上电压突然降落

通过试样上的电流突然增大

有时会发出光或声

试样上有贯穿的小孔、裂纹以及碳化的痕迹

 

1.2击穿电压强度试验分类;

1.2.1击穿试验:

     在一定试验条件下,升高电压直到试样发生击穿为止,测得击穿场强或击穿电压,测量试样的介电强度,用来测量绝缘材料的介电强度。不能作为选定应用于工作场强的依据,而只能作为选用材料的参考。

1.2.2耐电压试验:

     在一定试验条件下,对试样施加一定电压,经历一定时间,若在此时间内试样不发生击穿,即认为试样是合格的。只能说明试样的介电强度不低于该试验电压的水平,但不能说明究竟有多高。

对于电气设备使用,施加电压略高于工作电压,经历时间1min5min或更长

 

1.3影响击穿电压实验的因素;

1.3.1电压波形:

直流、工频正弦以及冲击电压下击穿机理不同,击穿场强也不同

工频交流电压下的击穿场强低的多

根据使用条件及试验目的,选择电压或叠加电压

1.3.2电压作用时间

电击穿所需时间短,小于微秒级

热击穿需要较长时间的热的积累,在直流或工频电压下,随着施加电压的时间增长,击穿电压明显下降。

施加电压时间很长时,由于试样内存在局部放电或其他原因,试样老化,降低击穿电压

有机材料,一般在小于几微秒和大于几秒时,击穿电压随时间增长而明显下降,在几微秒至几秒范围内,击穿电压变化不大

image.png 

1.3.3电场的均匀性及电压的极性

材料的本征击穿场强是在均匀电场下测得的。但不均匀电场中,如电极边缘电场强度比较高,会首先出现局部放电,扩展到试样击穿,测得的击穿电压偏低

在不均匀电场下,直流和冲击电压的极性对击穿电压有明显的影响。由于空间电荷的效应改变了电极间介质的电场分布,从而影响了击穿电压。

1.3.4试样的厚度与不均匀性

试样厚度增加,电极边缘电场就更不均匀,试样内部的热量更不容易散发,试样内部含有缺陷的几率增大,使得击穿场强下降

薄膜试样,厚度减小,电子碰撞电离的几率减小,也会使击穿场强提高

工业上绝缘材料含有杂质和缺陷,使得试样击穿场强降低

材料中残留的机械应力,使得击穿场强降低

image.png 

1.3.5环境条件

温度升高,会使击穿场强下降。在材料的玻化温度范围,击穿场强下降明显,对于某些材料,在低温区可能出现相反的温度效应。

湿度增大,会使击穿场强下降。材料吸湿后会增大电导和介质损耗,会改变电场分布,从而影响击穿场强。

气压对击穿场强的影响,主要是对气体而言。气压高,电子在碰撞过程的自由行程就短,击穿场强会升高。但在接近真空时,由于碰撞的几率减少,也会使击穿场强升高,可用巴申曲线阐明

image.png 

击穿场强与温度              击穿场强与水分               巴申曲线(气压)


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