擊穿電壓測試設(shè)備

簡要描述：擊穿電壓測試設(shè)備塑料擊穿的特點：塑料材料的擊穿過程，通常伴隨著熱擊穿與電擊穿，很難說界定是某種擊穿。一般來說，工作溫度高，散熱條件差，介質(zhì)電導(dǎo)及損耗大的材料，發(fā)生熱擊穿的幾率高。

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更新時間：2024-08-21
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電壓擊穿試驗儀

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詳細(xì)介紹

品牌	AIRTIMES/中航時代	價格區(qū)間	5萬-10萬
擊穿電壓	50KV	應(yīng)用領(lǐng)域	化工,石油,航天,汽車,電氣

擊穿電壓測試設(shè)備參數(shù)：ZJC-100KV

項目	參數(shù)
輸入電壓	交流 220 V
輸出電壓	交流 0--100 KV ; 直流 0—100 KV
電器容量	10KVA
高壓分級	0-10KV，0--50KV，0-100KV
升壓速率	100V/S 200V/S 500 V/S 1000 V/S 2000V/S 5000V/S 等
試驗方式：	直流試驗：1、勻速升壓 2、梯度升壓 3、耐壓試驗
試驗方式：	交流試驗：1、勻速升壓 2、梯度升壓 3、耐壓試驗
試驗介質(zhì)	空氣，試驗油
電壓試驗精度	≤ 2％
電壓連續(xù)可調(diào)	0-100 KV

    擊穿電壓測試設(shè)備基本概念

    1、電擊穿

    高分子材料在一定電壓范圍內(nèi)是絕緣體，但隨著施加電壓的升高，性能會逐漸下降。當(dāng)電壓升到一定值時變成局部導(dǎo)電，此時稱材料被擊穿。

    2、介電強(qiáng)度（擊穿強(qiáng)度）

    指造成聚合物材料介電破壞時所需的最大電壓，一般以單位厚度的試樣被擊穿時的電壓數(shù)表示。

    E=V/d

    式中：E——介電強(qiáng)度，KV/mm

    V擊穿——擊穿電壓，KV

    d——試樣厚度，mm

    基本原理

    ◆通常介電強(qiáng)度越高，材料的絕緣質(zhì)量越好。

    ◆塑料擊穿的主要表現(xiàn)

    ?絕緣性能破壞，擊穿點上產(chǎn)生電弧，材料穿孔熔化、變焦、燒毀等。

    ◆固體介質(zhì)中，總有一些自由電子存在，在外電場作用下被加速而撞擊中性原子，致使原子電離，最終造成材料擊穿。

    ◆高分子的擊穿通常與溫度有關(guān)

    ?當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟葧r，界電強(qiáng)度與溫度無關(guān)——電擊穿

    ?高于這一溫度時，隨溫度升高而界電強(qiáng)度降低。

    ◆高分子材料在發(fā)生電擊穿時，常伴隨有熱擊穿。

    ?熱擊穿，介電強(qiáng)度隨溫度增加而迅速降低。

    ◆塑料擊穿的特點：

    ?塑料材料的擊穿過程，通常伴隨著熱擊穿與電擊穿，很難說界定是某種擊穿。

    ?一般來說，工作溫度高，散熱條件差，介質(zhì)電導(dǎo)及損耗大的材料，發(fā)生熱擊穿的幾率高。

    ◆熱擊穿的原理

    ?塑料介質(zhì)在電場中發(fā)生的熱量大于它能散發(fā)的熱量，使其內(nèi)部溫度不斷升高。

    ?溫度升高導(dǎo)致其電阻下降，流經(jīng)試樣電流增大，產(chǎn)生的熱量更多，如此循環(huán)不已，致使介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N聚集態(tài)，失去了耐電壓能力、材料被破壞。

    ◆熱擊穿的外部表現(xiàn)：

    ?介電強(qiáng)度隨溫度升高而迅速下降；

    ?熱擊穿與電壓作用的長短有關(guān)；

    ?與電場畸變及周圍介質(zhì)的電性能關(guān)系不大；

    ?擊穿點多發(fā)生在電極內(nèi)部。

    試驗方法

    ◆短時法（連續(xù)均勻升壓）

    ?施加于試樣的電壓從零開始，以均勻速率逐漸增加到材料發(fā)生介電破壞。

    ◆低速升壓法（逐級升壓）

    ?將預(yù)測擊穿電壓值的一半作為起始電壓，然后以均勻速率增加電壓直到發(fā)生擊穿。

    ?每級升壓值大約為V擊穿的5~10%。

    ?測試的試樣厚度一般是1.59mm

    ◆介電強(qiáng)度試驗方法有

    ?ASTMD149、GB1048—2016、IEC出版物243

    1、試樣制備與處理

    ◆根據(jù)測試產(chǎn)品規(guī)格及測試要求，采用模塑成型或機(jī)械加工方法制備試樣。與電極接觸的試樣兩表面要平行，并且應(yīng)盡可能平整光滑，試樣厚度一般不大于3mm，當(dāng)厚度大于3mm時，單面成（3±0.2）mm，未加工面應(yīng)與高壓電極接觸。

    注意：不同厚度的試樣其結(jié)果不能進(jìn)行比較。

    ◆對于垂直于材料表面的試驗，要求試樣有足夠大的面積以防止試驗過程中發(fā)生閃絡(luò)。

    ◆（注：閃絡(luò)：試樣和電極周圍的氣體或液體煤質(zhì)承受電應(yīng)力作用時，其絕緣性能損失，由此引起的試驗回路電流促使相應(yīng)的回路斷路器動作）

    試樣的幾何形狀見下表，每組試樣數(shù)量不得少于3個

    試樣預(yù)處理應(yīng)遵循測試材料的產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行。如果沒有特殊要求，則試樣在溫度為（23±2）℃，相對濕度為（50±5）％的條件下不少于24h。

    2、試樣條件

    （1）常態(tài)實驗環(huán)境條件：溫度為20±5℃，相對濕度為65±5％。

    （2）熱態(tài)實驗或潮濕環(huán)境實驗條件由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)定。

    （3）實驗煤質(zhì)：介電強(qiáng)度試驗應(yīng)盡量在接近測試材料的實際使用環(huán)境的煤質(zhì)中進(jìn)行，同時應(yīng)避免測試中發(fā)生閃絡(luò)。選用的煤質(zhì)不應(yīng)與被測試試樣發(fā)生反應(yīng)。通常選用的液體煤質(zhì)應(yīng)符合IEC60296:2003的變壓器油，當(dāng)在礦物油會發(fā)生膨脹的材料，也可以采用其他液體（如硅油）。對擊穿電壓值相對較低的試樣，可以直接在空氣中試驗。

    3、試樣步驟

    （1）選擇試樣，并根據(jù)產(chǎn)品要求對試樣進(jìn)行預(yù)處理。

    （2）調(diào)節(jié)環(huán)境的溫濕度并選好試驗煤質(zhì)。試驗環(huán)境的調(diào)節(jié)：常態(tài)溫度為20±5℃，相對濕度為65±5％。熱態(tài)或潮濕環(huán)境的試驗條件按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定調(diào)節(jié)。試驗煤質(zhì)：氣體煤質(zhì)一般采用空氣，液體煤質(zhì)用變壓器油或耐高溫的氣缸油。

    （3）測量試樣厚度。用厚度測量儀在試樣測量電極面積下，沿直徑測量試樣厚度不少于3點，取其算術(shù)平均值作為試樣厚度，測量誤差為±0.01mm。

    （4）試樣經(jīng)測厚和預(yù)處理后，再用綢布蘸上對材料無任何作用的溶劑擦凈表面，裝入儀器內(nèi)兩電極之間，保持良好的接觸，開始試驗。

    （5）測試介電強(qiáng)度。

    （6）耐電壓實驗。

    4、實驗結(jié)果

    （1）擊穿的判斷在電擊穿時，回路中的電流增加和試樣兩端電壓下降，使斷路器跳開或熔絲燒斷。試樣沿施加電壓方向及位置有貫穿小孔、開裂或燒焦等痕跡。如果痕跡不清，可用重復(fù)施加試驗電壓來判斷。

    （2）介電強(qiáng)度計算按式（5-15）計算

    Eb＝Ub／d5-15

    式中：Eb－擊穿強(qiáng)度，KV/mm；

    Ub－擊穿電壓，KV，以各次實驗的算術(shù)平均值作為實驗結(jié)果，取三位有效數(shù)字；

    d－試樣厚度，mm。

    以5次實驗的平均值作為實驗結(jié)果，取三位有效數(shù)字。

    如個別實驗值對平均值的相對誤差超過15%，則另取樣進(jìn)行5次實驗，實驗結(jié)果由10次實驗的算術(shù)平均值計算。

    實驗設(shè)備

    介電強(qiáng)度測試儀，圖片如下圖

航天縱橫電壓擊穿 (9)_副本.jpg

    試驗主機(jī)由高壓變壓器、調(diào)壓變壓器、保護(hù)電路等部件組成

    介電強(qiáng)度測試裝置(高壓試驗變壓器)的維護(hù)

    (1)要經(jīng)常檢查儀器室外及室內(nèi)接地是否可靠。

    (2)參加試驗人員必須遵守試驗裝置使用操作規(guī)程，確保試驗安全。

    (3)試驗電壓通常應(yīng)不大于儀器最高工作電壓的80％(如≤80kV)。

    (4)隨時保持工作環(huán)境的清潔，應(yīng)避免儀器工作媒質(zhì)受到臟物污染。

    影響因素

    （一）試樣的厚度

    ◆隨試樣厚度增加，介電強(qiáng)度減小。

    √在擊穿中，既有電擊穿，也有熱擊穿。

    ◆從熱擊穿理論來講

    √試樣厚度增加，散熱條件變壞，促使單位厚度的擊穿電壓降低。

    ◆從電擊穿理論講

    √當(dāng)試樣較薄時，電子加速時間相應(yīng)地減小，電子不易從電極上逸出，其介電強(qiáng)度也相應(yīng)增加。

    （二）升壓速度

    以電擊穿為主的試樣，升壓速度的影響不大；

    以熱擊穿為主的試樣，隨升壓速度提高而增大。

    （三）電極倒角r

    ◆電極與試樣接觸平面邊緣形成的半徑r的角稱為倒角。

    √當(dāng)電極面積變化不大時，介電強(qiáng)度變化不大，

    √當(dāng)電極變成半圓球狀（r很大），介電強(qiáng)度變化較大。

    ◆邊緣效應(yīng)，靠邊緣處場強(qiáng)非常大的現(xiàn)象。

    √由于邊緣效應(yīng)，電極邊緣間的介質(zhì)容易已被擊穿。

    √而邊緣處場強(qiáng)的大小與倒角r有關(guān)系，

    √一般r小，場強(qiáng)變大，所以，標(biāo)準(zhǔn)方法中規(guī)定ｒ＝2.5mm。

    電極倒角r的影響

    (五)試驗環(huán)境

    √多數(shù)材料在低溫下，介電強(qiáng)度與溫度無關(guān)，

    √當(dāng)溫度升高至某個高度，介電強(qiáng)度隨著溫度升高而下降。

    √濕度增加，介電強(qiáng)度也下降。

    √水分進(jìn)入試樣，電導(dǎo)變大之故。

    （六）試樣加工

    √不良的加工方法會在材料中形成缺陷，

    √例如弱的熔接縫、氣泡流線和雜質(zhì)顆粒，都會使介電強(qiáng)度降低30～60%，降低程度隨缺陷的嚴(yán)重程度而異。

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