橡膠電氣擊穿試驗(yàn)儀橡膠電氣擊穿試驗(yàn)儀
Xl. 絕緣強(qiáng)度測(cè)試的意義
X1.1 介紹
簡(jiǎn)要回顧了擊穿的三種假定機(jī)制,分別是:(1)放電或電暈機(jī)制,(2)熱機(jī)制,以及(3)固有機(jī)制,討論了在原理上對(duì)實(shí)際電介質(zhì)產(chǎn)生影響的因素,并對(duì)數(shù)據(jù)的解釋提供幫助。擊穿機(jī)制常常與其他機(jī)制相結(jié)合,而非單獨(dú)發(fā)揮效用。隨后的討論僅針對(duì)固體和半固體材料。介電擊穿的假定機(jī)制由放電造成的擊穿——在對(duì)工業(yè)材料進(jìn)行的許多測(cè)試中,都是由于放電造成了擊穿,這通常造成較高的局部場(chǎng)。對(duì)于固體材料來說,放電常常發(fā)生在環(huán)境介質(zhì)中,因此增加測(cè)試的區(qū)域?qū)⒃陔姌O邊緣上或外側(cè)產(chǎn)生擊穿。放電也會(huì)發(fā)生在內(nèi)部出現(xiàn)或生成的一些泡沫或氣泡里。這會(huì)造成局部的侵蝕或化學(xué)分解。這些過程將一直持續(xù)到在電極間形成的失效通路為止。熱擊穿——在置于高強(qiáng)度電場(chǎng)時(shí),在許多材料內(nèi)的局部路徑上會(huì)積聚大量的熱,這將造成電介質(zhì)和離子導(dǎo)電性能的損失,進(jìn)而迅速產(chǎn)生熱量,所產(chǎn)生的熱量將大于所能耗散掉的熱量。由于材料的熱不穩(wěn)定性,導(dǎo)致了擊穿的發(fā)生。
固有擊穿——如果放電或熱穩(wěn)定性都不能造成擊穿,那么在電場(chǎng)強(qiáng)度大到足以加速電子穿過材料時(shí),仍將發(fā)生擊穿。標(biāo)準(zhǔn)電場(chǎng)強(qiáng)度被稱為固有絕緣強(qiáng)度。雖然機(jī)制本身也許已經(jīng)涉及,但本測(cè)試法仍不能測(cè)試固有絕緣強(qiáng)度。絕緣材料的性質(zhì)固態(tài)工業(yè)絕緣材料通常是非均勻的,且含有許多不同的電介質(zhì)缺陷。試樣上常常發(fā)生擊穿的區(qū)域,并不是那些電場(chǎng)強(qiáng)度大的區(qū)域,有時(shí)甚至是那些遠(yuǎn)離電極的區(qū)域。在應(yīng)力下卷中的薄弱環(huán)節(jié)有時(shí)將決定測(cè)試的結(jié)果。 測(cè)試和測(cè)試樣狀況的影響因素——通常,隨著電極區(qū)域的增加,擊穿電壓會(huì)降低,這種影響對(duì)于薄試樣來說更為明顯。電極的幾何形狀也會(huì)影響測(cè)試的結(jié)果。制作電極的材料也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響,這是因?yàn)殡姌O材料的熱導(dǎo)性和功函會(huì)對(duì)熱機(jī)制和發(fā)電機(jī)制產(chǎn)生影響。通常來說,由于缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),所以很難確定電極材料的影響。試樣厚度——固體工業(yè)絕緣材料的絕緣強(qiáng)度主要取決于試樣的厚度。經(jīng)驗(yàn)顯示,對(duì)于固體和半固體材料來說,絕緣強(qiáng)度與以試樣厚度為分母的分?jǐn)?shù)成反比,更多的證據(jù)顯示,對(duì)于相對(duì)均勻的固體來說,絕緣強(qiáng)度與厚度的平方根互為倒數(shù)。如果固體試樣能熔化后倒入到固定電極之間并凝固下來,那么電極間距的影響將很難得到明確的定義。因?yàn)樵谶@種情況下,可以隨意固定電極間距,所以習(xí)慣在液體或可溶固體中進(jìn)行絕緣強(qiáng)度測(cè)試,此時(shí)電極間具有標(biāo)準(zhǔn)的固定空間。因?yàn)榻^緣強(qiáng)度取決于厚度,所以如果在報(bào)告絕緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)缺乏測(cè)試所用試樣的起始厚度,那么這樣的數(shù)據(jù)將毫無意義。
溫度——試樣和環(huán)境介質(zhì)的溫度將影響絕緣強(qiáng)度,雖然對(duì)于大多數(shù)材料來說,微小的環(huán)境溫度變化對(duì)材料造成影響可以忽略不計(jì)。通常,絕緣強(qiáng)度隨溫度的升高而降低,但其強(qiáng)度的極限取決于被測(cè)材料。由于材料需要室溫以外的條件下發(fā)揮作用,所以有必要在比期望操作溫度更大的范圍里,對(duì)絕緣強(qiáng)度與溫度的關(guān)系進(jìn)行確定。時(shí)間——電壓應(yīng)用的速率也會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。通常,擊穿電壓隨電壓應(yīng)用速率的增加而提高。這是預(yù)料之中的,因?yàn)闊釗舸C(jī)制有賴于時(shí)間,而放電機(jī)制也有賴于時(shí)間,雖然在一些情況下,后一種機(jī)制通過產(chǎn)生局部電場(chǎng)高臨界強(qiáng)度造成快速失效波形——通常,應(yīng)用電壓的波形也會(huì)影響絕緣強(qiáng)度。在本測(cè)試方法的限制說明中,波形的影響是不顯著的。頻率——對(duì)于本測(cè)試法,在工業(yè)用電頻率范圍內(nèi),頻率的變化對(duì)絕緣強(qiáng)度的影響將不是那么顯著。但是,不能從本測(cè)試法所得結(jié)果中推斷出其他非工業(yè)用電頻率(50到60HHz)對(duì)絕緣強(qiáng)度的影響。