欢迎来到北京航天纵横检测仪器有限公司!
咨询热线

15801178345

当前位置:首页  >  产品展示  >  电压击穿试验仪  >  电压击穿强度试验仪  >  介质击穿电场强度试验仪

介质击穿电场强度试验仪

简要描述:介质击穿电场强度试验仪①击穿前的强电场 ,符合玻尔定律: I = I0 eAU 或弗兰克尔定律: I = I0 eB U
②击穿场强高,击穿电场范围较窄108~109V/m
③在均匀电场中,电击穿发生时的电场强度直到厚度为 0.1u-1u范围都与厚度无关。
④击穿场强与周围媒质温度无关

  • 产品型号:
  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2022-04-14
  • 访  问  量:128

详细介绍

品牌自营品牌价格区间5万-10万
击穿电压50KV应用领域化工,石油,航天,汽车,电气

介质击穿电场强度试验仪-ZJC-150kV

一、主要技术指标:

1、输入电压:AC220V 50Hz 

2、输出电压:AC0150kVDC0150kV

3、输出功率:15kVA

4、测量范围:AC15150kVDC15150kV

5、测量误差: 1

6、升压速率: 0.01kV/s5kV/s

7、耐压时间:08H

8、漏电流: 130 mA可由计算机软件自由进行设定

9、电源 :交流220V±10%的单相交流电压和50Hz±1%的频率

10、试验环境温度:15 30℃,相对湿度:085%能够稳定运行。

11、外形尺寸长×宽×高:1980mm×1220 mm×1750mm(参考)

12、设备自重:350Kg(参考)

13、接地要求仪器需要单独接地,接地附合国家标准要求,金属棒深埋地下至少要1.5米以下


二、结构原理及性能特点:

1、主要由:升压系统(高压变压器)、测量系统、A/D转换器、放电系统、电极、油箱、电极定位架、计算机数据处理系统、软件等组成;

2、计算机---A/D转换器---测量控制系统---调压装置----升压变压器-----试样;

3、高压变压器主要产生试样所需的直流电压;

4、调压器用于调节升压变压器输入端电压以产生高压所需的输入电压;

5、电压测量主要是从高压变压器测量端测量,高压变压器测量端和高压端是线性的;

6、放电系统在试验做完以后放电,以免产生放电对人身的危害;

固体介质的击穿的介绍:

1   

介质击穿

image.png


Ub 为击穿电压(击穿电场Eb=Ub/d d为介质厚度)


•     击穿的分类

¾ 本征击穿(Intrinsic Breakdown):电击穿

¾ 非本征击穿:热击穿(Thermal Breakdown

¾ 放电击穿(Discharge Breakdown

     介质击穿两种情况

¾ 发生久性变化(或叫不可逆变化):如固体介质击穿。

¾ 发生可恢复性变化:介质在电场的作用下被击穿,把外电 场撤除后,介质又恢复其绝缘性能,如气体。

¾ “自愈现象"(Self-Healing),如金属化纸介电容器 。


     固体介质击穿的一般规律

1. 固体介质的击穿电场大于液体和气体介质

Eb (气体) =3×106V/m

Eb (液体) =107~108V/m

Eb (固体) =108~109V/m

2. 固体介质击穿是破坏性的

3. 击穿的发展过程

¾ 介电性能的破坏:绝缘变成导体(电击穿)

¾ 介质本身的破坏:有明显的击穿通道(热击穿、机械击 穿)

4. 击穿与实验条件有关:

电极形状、媒质、散热条件、电压类型、加压时间、厚度

image.png


电击穿的特点

①击穿前的强电场 ,符合玻尔定律: I = I0 eAU   或弗兰克尔定律: I = I0 eB   U

②击穿场强高,击穿电场范围较窄108~109V/m       

③在均匀电场中,电击穿发生时的电场强度直到厚度为 0.1u-1u范围都与厚度无关。                        

④击穿场强与周围媒质温度无关                     

⑤击穿场强与加压时间无关

电击穿必须满足:

电导率γ 小、tgδ小、散热条件好,无气隙、无边缘放电

热击穿的特点

image.png

电击穿和热击穿的判断

image.png

热击穿电压比电击穿电压较低


固体介质的热击穿理论

image.png

image.png


image.png

image.png

两点结论:

¾热击穿电压Ub与温度T密切有关,和电阻率ρ与温度 的关系相同,只是指数减半,logUb的斜率差不多为  logρ斜率的一半;

¾热击穿电压Ub与沟道长度d成正比,但实验未证实。

image.png



概念:电击穿为固体介质的本征击穿。

产生原因:电子过程——电子碰撞电离

image.png


近代关于固体介质电击穿的理论。

按照击穿发生的判定条件,电击穿理论分为两大类:

1. 以碰撞电离开始作为击穿判据,这类理论为碰撞电 离理论,或称本征电击穿理论;

2. 以电离开始后,电子倍增到一定数值,足以破坏介 质绝缘状态作为击穿判据,这类理论称为“雪崩"击穿 理论。


碰撞电离理论

单位时间内,电子从电场获得能量为A,同时与晶格碰撞  失去能量为B。晶格波能量是量子化ћω的,电子与晶格波

的交换能应为其整数倍nћω。

image.png

平衡状态:

当电场提高使平衡状态破坏时A>B,碰撞电离立即发生。 由上式确定碰撞电离开始发生的起始场强,并作为介质击 穿场强。


希伯尔低能判据

A与B在数值上有三种情形:

¾当电场较弱时,A<B,电子将损失能量达到其稳定值;    ¾A=B时,为平衡状态,对应电子的最大能量,临界能量 ξc ¾A>B时,电子将不断从电场中获得能量。

image.png

EH为希伯尔场强,或临界击穿场强。

电场要使具有这样小能量以上的所有电子加速才能导致

击穿,故称为慢电子击穿理论。


①当电场E很低时,A(E1)与B相交于两点,电子能量ξ1< ξ<ξ2的电子,由于损耗大于获得,将不断损失其能量 直至降低到ξ1而建立平衡时为止。若ξ<ξ1,则A>B电 子能量增加,直至ξ=ξ1达到平衡,电导的稳定状态不 会破坏,电强度也不致破坏。

②当电场E很高时,在任何情形下总是A(E2)>B,肯定发 生击穿。

③当电场为某一临界场强EH时,A(EH)曲线与B曲线相切, 切点对应于B=f2 (ξ)为最大值处,此时平衡关系成立,


即A(EH ,ξc ) = B(T0 ,ξc )

弗洛里赫高能判据

晶体电击穿是一些高能量的快电子碰撞电离引起,而不需要 所有的慢电子参与,电场只需加速部分高能量(接近晶格电离能)的电子即可使晶体击穿。

image.png


有两种可能情况:

ξ′ >  ξ3  > Wi                    ①如此大能量的电子数极少,且速度快、碰撞频繁、自由程短,不易积累能量,电子崩不易形成。

ξ2  <  ξ′ < Wi                   ②由于A>B,电子在电场作用下被加速而能量增至Wi,产生 碰撞电离并导致击穿。处于ξ<Wi状态的电子,存在时间   长,在经过较长的自由行程后,积累足够大的能量,易形成 电子崩,使电强度破坏达到击穿,因此只要能量ξ稍小于Wi 的电子被加速,就能导致击穿。

碰撞电离理论

image.png


碱卤晶体击穿场强的计算值与实验值

image.png

¾希伯尔电场充分但不必要:欲加速几乎全部电子,所需 的电场强度自然偏高。

¾弗洛里赫电场必要但不充分,计算出的电场自然偏低。

雪崩"电击穿理论

1)碰撞电离雪崩击穿

 

Seitz理论:一个电子从阴极出发,经过约40次碰撞 电离,介质材料即被破坏,又称为40繁代理论"

设电场强度E=108V/m,电子迁移率μ≈10-4m2/V · s, 扩散系数D≈10-4m2/s。

t=1μ s内,电子运动长度为1cm,崩头的扩散半径

约为

image.png


在该圆柱体中原子数为

πr2 × 10−2 × 1029  ≈ 1017

设破坏晶格原子所需能量约为10eV,即破坏圆柱体内所有 原子所需能量为:1018eV。

每个电子经过1cm从电场中获得的能量约为106eV,故只要

有1012个电子就破坏介质晶格。碰撞电离过程中电子数以



2 α增加

2α = 1012

α = 40

隧道击穿

由于隧道效应使介质中电流增   大,介质失去绝缘性能的现象称 为隧道击穿。

隧道电流为:

image.png


A、B为与电极-介质间功函数有 关的常数,与温度关系不大。   这个公式给出,从电极进入介质 导带的隧道电流的密度与场强的 关系。

image.png

电极至介质隧道电流密度:

① 在强电场时隧道电流随场强的增大而迅速增大,因 而必将导致介质失去绝缘性能。

② 福兰兹提出用隧道电流导致介质温升达到一定温度 (临界温度Tc)作为介质隧道击穿的判据。

③ 隧道电流与禁带宽度有密切关系,禁带狭窄时,较 低场强下就有很大的隧道电流。


机械击穿

image.png

局部放电引起的击穿

在工程上要制取一种连续均匀的固体介质材料是困难的, 通常固体介质中含有气隙,以下两种形式:             

1)电极与介质层之间留有气隙                     

2)介质内部存在气隙或气泡

在外施电压作用下,当击穿场强较低的气体(气隙或气泡)中的局部电场强度达到气体的击穿场强时,这部分气 体开始放电,使介质发生不贯穿电极的局部击穿,这种现 象被称为局部放电击穿。

image.png

image.png

关键词:介质击穿电场强度试验仪-ZJC-150kV 电压击穿场强测试仪

产品咨询

留言框

  • 产品:

  • 您的单位:

  • 您的姓名:

  • 联系电话:

  • 常用邮箱:

  • 省份:

  • 详细地址:

  • 补充说明:

  • 验证码:

    请输入计算结果(填写阿拉伯数字),如:三加四=7
扫一扫访问手机站扫一扫访问手机站
访问手机站