影響電阻和介電特性的因素
4.2.1總則
下列參數可能會對電氣絕緣材料的介電和電阻特性產生影響,任何試驗報告都應列出這些參數,具
體如下:
時間;
一頻率;
溫度;
濕度;
一電場強度;
電壓;
一條件處理;
電極材料。
本部分對這些參數分別進行具體說明。
4.2.2時間
如3.11所述,極化效應與時間密切相關。對任何一種極化而言,可一個松弛時間τ,在該松弛
時間內通過時域獲取的測量值(如電阻特性),取決于施加電壓的時間。
GB/T31838.1-2015/IEC62631-1:201
有些材料的松弛時間可能會相當長(至少要幾個月之久)。為得到正確結果,可能有必要花費很長吋間來實施測量。然而出于實踐原因,對電阻特性的測量要在電壓施加1min后進行,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,并且充電電流的時間取決于電壓源的內部電阻。
4.2.3頻率
由于介電常數與損耗因數在大頻率范圍以上不能保持恒定,所以有必要在電介質材料被應用的頻率下去測量介電常數與損耗因數
如圖3所示,在特定頻率下,損耗指數ε"在松弛轉變中達到了大值。在該松弛轉變中,介電常數
ε,'從較高值ε。(靜態)下降到較低值ε灬(頻率無窮大)。這種現象是由極化對時間依賴所造成的(見3.6),
可用松弛時間τ來描述,見式(13):
然而,由于與極化有關,實際上會出現多于一個的松弛轉變
介質損耗因數tan0也與頻率相關。根據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,tan的大值通過式(14)轉向更高頻率
注:時間與頻率依賴性是彼此相關的,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,介質損耗因數可能會出現一個或多個大值(見圖4),這是因為溫度會影響極化
(見3.6)和松弛時間的縮短。由此,介電常數隨溫度而逐步增大。
另外,在高溫下離子和電子等粒子可以更自由地運動,使電導率升高
同理,絕緣電阻值和表面或體積電阻率也與溫度密切相關。
注1:熱老化效應也會對材料的介質損耗因數和電阻特性產生影響。對電氣絕緣材料和系統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,由材料電阻特性產生的傳導電流可能會導致介質損耗因數的明顯增大[見式(7)]
4.2.5濕度
所有介電和電阻特性,如介電常數、損耗因數、體積和表面電阻率,都會受濕度影響。因此不論在試驗前后,對試樣的條件處理,如對濕度的控制,都至關重要。
4.2.6電場強度
如果沒有電子發射或相關效應控制,除界面極化外,所有種類的介電極化效應都和施加電場強度呈近似線性的關系。當界面極化存在時,自由離子的數量隨電場強度增多,介質損耗因數大值和位置發
生改變。若沒有電離效應,損耗和介電常數因數對電場強度的依賴性不大。
4.2.7電壓
當電壓或電場強度升高時,多種非線性現象可能發生。與時間相關的充電電流也與電壓有關。
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影響。因此,有必要按照ISO291和ISO558中所規定的內容,對在試驗前后試樣條件處理程序的種類與持續時間進行詳細說明。
試驗前和試驗中的選條件為: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結果。然而在特定情況下,有必要在條件處理
前對試樣進行清潔。
4.2.9試樣
試樣的形狀和尺寸會影響測量值。試樣的佳尺寸應參照GB/T31838的介電特性和電阻特性相
GB/T31838.1-2015/IEC62631-1:201
關部分的試驗過程中所使用的尺寸進行選取。然而,由于形狀和尺寸與絕緣材料的種類及其應用密切
相關,可能會出現形狀應由適當產品標準來決定的情況。
注:在這些標準未出版前,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果而言十分重要,將在第5章中詳細說明。
5電極系統
絕緣材料的電極應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
污染而出現不可預見的誤差。電極材料在試驗條件下還應具有抗腐蝕性。
注:對于交流電測量時,一種“非接觸電極”有時會和具有足夠低的表面電導率的試樣一同使用。
為了避免在測量介電和電阻特性時出現嚴重錯誤,應謹慎確定電極的形狀和試樣的厚度。有關適用于特定種類測量電極系統的詳細信息,可參照GB/T31838的有關試驗程序部分的內容。
6試驗程序
試驗程序參照GB/T31838的相關部分。
根據給定的試驗方法,任何可靠的試驗設備或可使用的儀器都可用于測定上述提到的性質。不過,
對試驗儀器的精確度應加以規定,以符合試驗材料的要求。
