影響電阻和介電特性的因素有哪些

影響電阻和介電特性的因素

4.2.1總則

下列參數可能會(huì )對電氣絕緣材料的介電和電阻特性產(chǎn)生影響,任何試驗報告都應列出這些參數,具

體如下:

時(shí)間;

一頻率;

溫度;

濕度;

一電場(chǎng)強度;

電壓;

一條件處理;

電極材料。

本部分對這些參數分別進(jìn)行具體說(shuō)明。

4.2.2時(shí)間

如3.11所述,極化效應與時(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)間內通過(guò)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(huì )相當長(cháng)(至少要幾個(gè)月之久)。為得到正確結果,可能有必要花費很長(cháng)吋間來(lái)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(huì )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(zhì)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(tài))下降到較低值ε灬(頻率無(wú)窮大)。這種現象是由極化對時(shí)間依賴(lài)所造成的(見(jiàn)3.6),

可用松弛時(shí)間τ來(lái)描述,見(jiàn)式(13):

然而,由于與極化有關(guān),實(shí)際上會(huì )出現多于一個(gè)的松弛轉變

介質(zhì)損耗因數tan0也與頻率相關(guān)。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(guò)式(14)轉向更高頻率

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

4.2.4溫度

隨著(zhù)溫度的升高,介質(zhì)損耗因數可能會(huì )出現一個(gè)或多個(gè)大值(見(jiàn)圖4),這是因為溫度會(huì )影響極化

(見(jiàn)3.6)和松弛時(shí)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(dòng),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(guān)。

注1:熱老化效應也會(huì )對材料的介質(zhì)損耗因數和電阻特性產(chǎn)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(huì )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)生的傳導電流可能會(huì )導致介質(zhì)損耗因數的明顯增大[見(jiàn)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(huì )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(guān)重要。

4.2.6電場(chǎng)強度

如果沒(méi)有電子發(fā)射或相關(guān)效應控制,除界面極化外,所有種類(lèi)的介電極化效應都和施加電場(chǎng)強度呈近似線(xiàn)性的關(guān)系。當界面極化存在時(shí),自由離子的數量隨電場(chǎng)強度增多,介質(zhì)損耗因數大值和位置發(fā)

生改變。若沒(méi)有電離效應,損耗和介電常數因數對電場(chǎng)強度的依賴(lài)性不大。

4.2.7電壓

當電壓或電場(chǎng)強度升高時(shí),多種非線(xiàn)性現象可能發(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(huì )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(lèi)與持續時(shí)間進(jìn)行詳細說(shuō)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(huì )影響材料性能,清潔試樣表面會(huì )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(jìn)行清潔。

4.2.9試樣

試樣的形狀和尺寸會(huì )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(guān)部分的試驗過(guò)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(lèi)及其應用密切

相關(guān),可能會(huì )出現形狀應由適當產(chǎn)品標準來(lái)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(shuō)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(huì )因電極電阻或試樣

污染而出現不可預見(jiàn)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(shí),一種“非接觸電極”有時(shí)會(huì )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(shí)出現嚴重錯誤,應謹慎確定電極的形狀和試樣的厚度。有關(guān)適用于特定種類(lèi)測量電極系統的詳細信息,可參照GB/T31838的有關(guān)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(guān)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(zhì)。不過(guò),

對試驗儀器的精確度應加以規定,以符合試驗材料的要求。