擊穿電壓強度測試儀概述及影響因素

1•◕✘✘、概述╃│✘•✘：

✔特點╃│✘•✘：所有的絕緣材料都只能在一定的電場強度下保持其絕緣特性◕☁▩，當電場強度超過一定限度時◕☁▩，絕緣材料便會瞬時失去絕緣特性◕☁▩，使整個裝置破壞▩•│◕☁。

✔特徵╃│✘•✘：介電強度是最基本的絕緣特性引數▩•│◕☁。

✔應用╃│✘•✘：不管是在電氣產品的生產中◕☁▩，還是在使用中◕☁▩，都要經常做介電強度的試驗▩•│◕☁。

1.1定義；

1.1.1電氣擊穿；

絕緣材料或結構◕☁▩，在電場作用下瞬間失去絕緣特性◕☁▩，造成電極間短路◕☁▩，稱為電氣擊穿▩•│◕☁。

1.1.2擊穿電壓•◕✘✘、擊穿場強；

在試驗或使用中◕☁▩，絕緣材料或結構發生擊穿時所施加的電壓◕☁▩，稱為擊穿電壓；擊穿點的場強稱為擊穿場強▩•│◕☁。

E_B＝U_B/d

1.1.3介電強度；

絕緣材料的介電強度是指材料能承受而不致遭到破壞的最高電場場強◕☁▩，對於平板試樣

1.1.4閃絡•◕✘✘、閃絡電壓；

在氣體或液體中◕☁▩，電極之間發生放電◕☁▩，當放電至少有一部分是沿著固體材料表面時◕☁▩，稱為閃絡▩•│◕☁。通常試樣表面閃絡後◕☁▩，還可以恢復絕緣特性▩•│◕☁。閃絡時試樣上施加的電壓稱為閃絡電壓▩•│◕☁。

1.1.5擊穿或閃絡的判別╃│✘•✘：

✔試樣上電壓突然降落；

✔透過試樣上的電流突然增大；

✔有時會發出光或聲；

✔試樣上有貫穿的小孔•◕✘✘、裂紋以及碳化的痕跡；

1.2擊穿電壓強度試驗分類；

1.2.1擊穿試驗╃│✘•✘：

     在一定試驗條件下◕☁▩，升高電壓直到試樣發生擊穿為止◕☁▩，測得擊穿場強或擊穿電壓◕☁▩，測量試樣的介電強度◕☁▩，用來測量絕緣材料的介電強度▩•│◕☁。不能作為選定應用於工作場強的依據◕☁▩，而只能作為選用材料的參考▩•│◕☁。

1.2.2耐電壓試驗╃│✘•✘：

     在一定試驗條件下◕☁▩，對試樣施加一定電壓◕☁▩，經歷一定時間◕☁▩，若在此時間內試樣不發生擊穿◕☁▩，即認為試樣是合格的▩•│◕☁。只能說明試樣的介電強度不低於該試驗電壓的水平◕☁▩，但不能說明究竟有多高▩•│◕☁。

對於電氣裝置使用◕☁▩，施加電壓略高於工作電壓◕☁▩，經歷時間1min•◕✘✘、5min或更長

1.3影響擊穿電壓實驗的因素；

1.3.1電壓波形╃│✘•✘：

✔直流•◕✘✘、工頻正弦以及衝擊電壓下擊穿機理不同◕☁▩，擊穿場強也不同

✔工頻交流電壓下的擊穿場強低的多

✔根據使用條件及試驗目的◕☁▩，選擇電壓或疊加電壓

1.3.2電壓作用時間

✔電擊穿所需時間短◕☁▩，小於微秒級

✔熱擊穿需要較長時間的熱的積累◕☁▩，在直流或工頻電壓下◕☁▩，隨著施加電壓的時間增長◕☁▩，擊穿電壓明顯下降▩•│◕☁。

✔施加電壓時間很長時◕☁▩，由於試樣記憶體在區域性放電或其他原因◕☁▩，試樣老化◕☁▩，降低擊穿電壓

✔有機材料◕☁▩，一般在小於幾微秒和大於幾秒時◕☁▩，擊穿電壓隨時間增長而明顯下降◕☁▩，在幾微秒至幾秒範圍內◕☁▩，擊穿電壓變化不大

1.3.3電場的均勻性及電壓的極性

✔材料的本徵擊穿場強是在均勻電場下測得的▩•│◕☁。但不均勻電場中◕☁▩，如電極邊緣電場強度比較高◕☁▩，會首先出現區域性放電◕☁▩，擴充套件到試樣擊穿◕☁▩，測得的擊穿電壓偏低

✔在不均勻電場下◕☁▩，直流和衝擊電壓的極性對擊穿電壓有明顯的影響▩•│◕☁。由於空間電荷的效應改變了電極間介質的電場分佈◕☁▩，從而影響了擊穿電壓▩•│◕☁。

1.3.4試樣的厚度與不均勻性

✔試樣厚度增加◕☁▩，電極邊緣電場就更不均勻◕☁▩，試樣內部的熱量更不容易散發◕☁▩，試樣內部含有缺陷的機率增大◕☁▩，使得擊穿場強下降

✔薄膜試樣◕☁▩，厚度減小◕☁▩，電子碰撞電離的機率減小◕☁▩，也會使擊穿場強提高

✔工業上絕緣材料含有雜質和缺陷◕☁▩，使得試樣擊穿場強降低

✔材料中殘留的機械應力◕☁▩，使得擊穿場強降低

1.3.5環境條件

✔溫度升高◕☁▩，會使擊穿場強下降▩•│◕☁。在材料的玻化溫度範圍◕☁▩，擊穿場強下降明顯◕☁▩，對於某些材料◕☁▩，在低溫區可能出現相反的溫度效應▩•│◕☁。

✔溼度增大◕☁▩，會使擊穿場強下降▩•│◕☁。材料吸溼後會增大電導和介質損耗◕☁▩，會改變電場分佈◕☁▩，從而影響擊穿場強▩•│◕☁。

✔氣壓對擊穿場強的影響◕☁▩，主要是對氣體而言▩•│◕☁。氣壓高◕☁▩，電子在碰撞過程的自由行程就短◕☁▩，擊穿場強會升高▩•│◕☁。但在接近真空時◕☁▩，由於碰撞的機率減少◕☁▩，也會使擊穿場強升高◕☁▩，可用巴申曲線闡明

擊穿場強與溫度              擊穿場強與水分               巴申曲線（氣壓）