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电工绝缘浇注系统固化物电性能指标简介及测试方法

电工绝缘浇注系统固化物电性能指标简介及测试方法

    绝缘材料与其他材料的不同之处,除了有热性能、力学性能、化学性能、耐环境性能要求之外,主要是具有一定的电性能。通过对绝缘材料电性能的测定和了解,来保证电机电器、电子器材的使用寿命和效率。
作为电工绝缘材料的电学性能指标有表面电阻率、体积电阻率、击穿强度、相对介电常数、介质损耗角等等。
◆什么是表面电阻率、体积电阻率及其测试方法?
由于在工程介质中常见有自由电荷,在电压的作用下,常可产生数量甚微,穿过电介质的体内或沿表面而流行的漏导电流,这种现象可用表面电阻率、体积电阻率来说明。在GB1410-2006 给出了具体定义。
表面电阻:在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商;该电流主要为流过试样表层的电流,也包括一部分流过试样体积的电流成分。在两电极间可能形成的极化忽略不计。
表面电阻率:在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商,即单位面积内的表面电阻。
体积电阻:在试样的相对两表面上放置的两电极间所加直流电压与流过两个电极之间的稳态电流之商;该电流不包括沿材料表面的电流。在两电极间可能形成的极化忽略不计。
体积电阻率:在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商,即单位体积内的体积电阻。

表面电阻率、体积电阻率的测试方法
    常用测量方法是直接法(高阻计法)。就是测量加在试样上的直流电压和流过试样的电流而求得试样电阻。

补充说明:
①通常,绝缘材料用于电气系统的各部件相互绝缘和对地绝缘,固体绝缘材料还起机械支撑作用一般希望材料有尽可能高的绝缘电阻并具有合适的机械、化学和耐热性能。

    ②体积电阻率可作为选择绝缘材料的一个参数,电阻率随温度和湿度的变化而显著变化体积电阻率的测量常常用来检查绝缘材料是否均匀.或者用来检测那些能影响材料质量而又不能用其他方法检测到的导电杂质。
③当直流电压加到与试样接触的两电极间时通过试样的电流会指数式地衰减到一个稳定值。电流随时间的减小可能是由于电介质极化和可动离子位移到电极所致。对于体积电阻率小于1010Ω·m材料,其稳定状态通常在1min内达到。因此,要经过这个电化时间后测定电阻。对于电阻率较高的材料,电流减小的过程可能会持续儿分钟、几小时、几天,因此需要用较长的电化时间。如果需要的话,可用体积电阻率与时间的关系来描述材料的特性。
④由于体积电阻总是要被或多或少地包括到表面电阻的测试中去,因此只能近似地测量表面电阻,测得的表面电阻值主要反映被测试样表面污染的程度。所以,表面电阻率不是表征材料本身特性的参数,而是一个有关材料表面污染特性的参数。当表面电阻较高时,它常随时间以不规则的方式变化。测量表面电阻通常都规定1min的电化时间。

◆什么是击穿强度?
  当施于电介质的电场强度增大到一定程度时,电介质便由绝缘状态变为导电状态,这一跃变现象称为电介质击穿。介质发生击穿时,通过介质的电流剧烈增加,因此通常以介质的伏安特性的斜率趋向于零作为击穿发生的标志,见下图
 
   电介质击穿时的电压数值为击穿电压(UB ,单位KV),击穿电场强度(E,单位KV/mm)用击穿电压与击穿处介质厚度(h,单位 mm)的商来表示,测试仪器可使用耐压测试仪。
     E = UB / h
固体电介质击穿有3种形式 :电击穿、热击穿和电化学击穿。电击穿是因电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电质点而导致电介质失去绝缘性能。热击穿是因在电场作用下,电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力。电化学击穿是在电场、温度等因素作用下,电介质发生缓慢的化学变化,性能逐渐劣化,最终丧失绝缘能力。固体电介质的化学变化通常使其电导增加, 这会使介质的温度上升,因而电化学击穿的最终形式是热击穿。温度和电压作用时间对电击穿的影响小,对热击穿和电化学击穿的影响大;电场局部不均匀性对热击穿的影响小,对其他两种影响大。

◆什么是介质损耗?
介质损耗
绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失,简称介损。

介质损耗角δ
在交变电场作用下,电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。 简称介损角。

介质损耗正切值tgδ
     又称介质损耗因数,是指介质损耗角正切值,简称介损角正切。介质损耗因数的定义如下:
    如果取得试品的电流相量 和电压相量 ,则可以得到如下相量图:
 
 
总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成,因此:
这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此现在的数字化仪器从本质上讲,是通过测量δ或者Φ得到介损因数。
      测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。绝缘能力的下降直接反映为介损增大。进一步就可以分析绝缘下降的原因,如:绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。
测量介损的同时,也能得到试品的电容量。如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路,电容量就有明显的变化,因此电容量也是一个重要参数。

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