影響電阻和介電特性的因素

4.2.1總則

下列參數(shù)可能會對電氣絕緣材料的介電和電阻特性產(chǎn)生影響,任何試驗(yàn)報(bào)告都應(yīng)列出這些參數(shù),具

體如下:

時(shí)間;

一頻率;

溫度;

濕度;

一電場強(qiáng)度;

電壓;

一條件處理;

電極材料。

本部分對這些參數(shù)分別進(jìn)行具體說明。

4.2.2時(shí)間

如3.11所述,極化效應(yīng)與時(shí)間密切相關(guān)。對任何一種極化而言,可一個(gè)松弛時(shí)間τ,在該松弛

時(shí)間內(nèi)通過時(shí)域獲取的測量值(如電阻特性),取決于施加電壓的時(shí)間。

GB/T31838.1-2015/IEC62631-1:201

有些材料的松弛時(shí)間可能會相當(dāng)長(至少要幾個(gè)月之久)。為得到正確結(jié)果,可能有必要花費(fèi)很長吋間來實(shí)施測量。然而出于實(shí)踐原因,對電阻特性的測量要在電壓施加1min后進(jìn)行,這要求能夠接受

這“lmin后測量值”與電氣絕緣材料電阻真實(shí)值之間的誤差。

注:電阻特性可能會明顯受到充電電流的影響,并且充電電流的時(shí)間取決于電壓源的內(nèi)部電阻。

4.2.3頻率

由于介電常數(shù)與損耗因數(shù)在大頻率范圍以上不能保持恒定,所以有必要在電介質(zhì)材料被應(yīng)用的頻率下去測量介電常數(shù)與損耗因數(shù)

如圖3所示,在特定頻率下,損耗指數(shù)ε"在松弛轉(zhuǎn)變中達(dá)到了大值。在該松弛轉(zhuǎn)變中,介電常數(shù)

ε,'從較高值ε。(靜態(tài))下降到較低值ε灬(頻率無窮大)。這種現(xiàn)象是由極化對時(shí)間依賴所造成的(見3.6),

可用松弛時(shí)間τ來描述,見式(13):

然而,由于與極化有關(guān),實(shí)際上會出現(xiàn)多于一個(gè)的松弛轉(zhuǎn)變

介質(zhì)損耗因數(shù)tan0也與頻率相關(guān)。根據(jù)3.3.4給出的定義,以及隨頻率升高而下降的ε,,相比損耗因數(shù),tan的大值通過式(14)轉(zhuǎn)向更高頻率

注:時(shí)間與頻率依賴性是彼此相關(guān)的,德拜的理論對此作了描述。他的著作對這些問題提供了更多參考資料。

4.2.4溫度

隨著溫度的升高,介質(zhì)損耗因數(shù)可能會出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)大值(見圖4),這是因?yàn)闇囟葧绊憳O化

(見3.6)和松弛時(shí)間的縮短。由此,介電常數(shù)隨溫度而逐步增大。

另外,在高溫下離子和電子等粒子可以更自由地運(yùn)動,使電導(dǎo)率升高

同理,絕緣電阻值和表面或體積電阻率也與溫度密切相關(guān)。

注1:熱老化效應(yīng)也會對材料的介質(zhì)損耗因數(shù)和電阻特性產(chǎn)生影響。對電氣絕緣材料和系統(tǒng)的耐熱性評估分別參照IEC60216-1和IEC60505,可能會有助于測量介電和電阻特性。

注2:在升溫情況下,由材料電阻特性產(chǎn)生的傳導(dǎo)電流可能會導(dǎo)致介質(zhì)損耗因數(shù)的明顯增大[見式(7)]

4.2.5濕度

所有介電和電阻特性,如介電常數(shù)、損耗因數(shù)、體積和表面電阻率,都會受濕度影響。因此不論在試驗(yàn)前后,對試樣的條件處理,如對濕度的控制,都至關(guān)重要。

4.2.6電場強(qiáng)度

如果沒有電子發(fā)射或相關(guān)效應(yīng)控制,除界面極化外,所有種類的介電極化效應(yīng)都和施加電場強(qiáng)度呈近似線性的關(guān)系。當(dāng)界面極化存在時(shí),自由離子的數(shù)量隨電場強(qiáng)度增多,介質(zhì)損耗因數(shù)大值和位置發(fā)

生改變。若沒有電離效應(yīng),損耗和介電常數(shù)因數(shù)對電場強(qiáng)度的依賴性不大。

4.2.7電壓

當(dāng)電壓或電場強(qiáng)度升高時(shí),多種非線性現(xiàn)象可能發(fā)生。與時(shí)間相關(guān)的充電電流也與電壓有關(guān)。

4.2.8條件處理

大部分固體絕緣材料的電阻和介電特性都會受到以上列出的參數(shù)影響。因此,有必要按照ISO291和ISO558中所規(guī)定的內(nèi)容,對在試驗(yàn)前后試樣條件處理程序的種類與持續(xù)時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)說明。

試驗(yàn)前和試驗(yàn)中的選條件為:296K士2K的溫度和50%±5%的相對濕度。

表面條件會影響材料性能,清潔試樣表面會影響試驗(yàn)結(jié)果。然而在特定情況下,有必要在條件處理

前對試樣進(jìn)行清潔。

4.2.9試樣

試樣的形狀和尺寸會影響測量值。試樣的佳尺寸應(yīng)參照GB/T31838的介電特性和電阻特性相

GB/T31838.1-2015/IEC62631-1:201

關(guān)部分的試驗(yàn)過程中所使用的尺寸進(jìn)行選取。然而,由于形狀和尺寸與絕緣材料的種類及其應(yīng)用密切

相關(guān),可能會出現(xiàn)形狀應(yīng)由適當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來決定的情況。

注:在這些標(biāo)準(zhǔn)未出版前,GB/T1409-2006、GB/T1410-2006、GB/T10064-2006、GB/T10581-2006、

IEC60377-1:1973和IEC603772:1977中所引用的尺寸仍然有效。

4.2.10電極材料

電極材料的選擇對獲取可靠的測量結(jié)果而言十分重要,將在第5章中詳細(xì)說明。

5電極系統(tǒng)

絕緣材料的電極應(yīng)是一種易于涂覆到試樣表面的材料,能與試樣緊密接觸,不會因電極電阻或試樣

污染而出現(xiàn)不可預(yù)見的誤差。電極材料在試驗(yàn)條件下還應(yīng)具有抗腐蝕性。

注:對于交流電測量時(shí),一種“非接觸電極”有時(shí)會和具有足夠低的表面電導(dǎo)率的試樣一同使用。

為了避免在測量介電和電阻特性時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤,應(yīng)謹(jǐn)慎確定電極的形狀和試樣的厚度。有關(guān)適用于特定種類測量電極系統(tǒng)的詳細(xì)信息,可參照GB/T31838的有關(guān)試驗(yàn)程序部分的內(nèi)容。

6試驗(yàn)程序

試驗(yàn)程序參照GB/T31838的相關(guān)部分。

根據(jù)給定的試驗(yàn)方法,任何可靠的試驗(yàn)設(shè)備或可使用的儀器都可用于測定上述提到的性質(zhì)。不過,

對試驗(yàn)儀器的精確度應(yīng)加以規(guī)定,以符合試驗(yàn)材料的要求。