影响电阻和介电特性的因素
4.2.1总则
下列参数可能会对电气绝缘材料的介电和电阻特性产生影响,任何试验报告都应列出这些参数,具
体如下:
时间;
一频率;
温度;
湿度;
一电场强度;
电压;
一条件处理;
电极材料。
本部分对这些参数分别进行具体说明。
4.2.2时间
如3.11所述,极化效应与时间密切相关。对任何一种极化而言,可一个松弛时间τ,在该松弛
时间内通过时域获取的测量值(如电阻特性),取决于施加电压的时间。
GB/T31838.1-2015/IEC62631-1:201
有些材料的松弛时间可能会相当长(至少要几个月之久)。为得到正确结果,可能有必要花费很长吋间来实施测量。然而出于实践原因,对电阻特性的测量要在电压施加1min后进行,这要求能够接受
这“lmin后测量值”与电气绝缘材料电阻真实值之间的误差。
注:电阻特性可能会明显受到充电电流的影响,并且充电电流的时间取决于电压源的内部电阻。
4.2.3频率
由于介电常数与损耗因数在大频率范围以上不能保持恒定,所以有必要在电介质材料被应用的频率下去测量介电常数与损耗因数
如图3所示,在特定频率下,损耗指数ε"在松弛转变中达到了大值。在该松弛转变中,介电常数
ε,'从较高值ε。(静态)下降到较低值ε灬(频率无穷大)。这种现象是由极化对时间依赖所造成的(见3.6),
可用松弛时间τ来描述,见式(13):
然而,由于与极化有关,实际上会出现多于一个的松弛转变
介质损耗因数tan0也与频率相关。根据3.3.4给出的定义,以及随频率升高而下降的ε,,相比损耗因数,tan的大值通过式(14)转向更高频率
注:时间与频率依赖性是彼此相关的,德拜的理论对此作了描述。他的著作对这些问题提供了更多参考资料。
4.2.4温度
随着温度的升高,介质损耗因数可能会出现一个或多个大值(见图4),这是因为温度会影响极化
(见3.6)和松弛时间的缩短。由此,介电常数随温度而逐步增大。
另外,在高温下离子和电子等粒子可以更自由地运动,使电导率升高
同理,绝缘电阻值和表面或体积电阻率也与温度密切相关。
注1:热老化效应也会对材料的介质损耗因数和电阻特性产生影响。对电气绝缘材料和系统的耐热性评估分别参照IEC60216-1和IEC60505,可能会有助于测量介电和电阻特性。
注2:在升温情况下,由材料电阻特性产生的传导电流可能会导致介质损耗因数的明显增大[见式(7)]
4.2.5湿度
所有介电和电阻特性,如介电常数、损耗因数、体积和表面电阻率,都会受湿度影响。因此不论在试验前后,对试样的条件处理,如对湿度的控制,都至关重要。
4.2.6电场强度
如果没有电子发射或相关效应控制,除界面极化外,所有种类的介电极化效应都和施加电场强度呈近似线性的关系。当界面极化存在时,自由离子的数量随电场强度增多,介质损耗因数大值和位置发
生改变。若没有电离效应,损耗和介电常数因数对电场强度的依赖性不大。
4.2.7电压
当电压或电场强度升高时,多种非线性现象可能发生。与时间相关的充电电流也与电压有关。
4.2.8条件处理
大部分固体绝缘材料的电阻和介电特性都会受到以上列出的参数影响。因此,有必要按照ISO291和ISO558中所规定的内容,对在试验前后试样条件处理程序的种类与持续时间进行详细说明。
试验前和试验中的选条件为:296K士2K的温度和50%±5%的相对湿度。
表面条件会影响材料性能,清洁试样表面会影响试验结果。然而在特定情况下,有必要在条件处理
前对试样进行清洁。
4.2.9试样
试样的形状和尺寸会影响测量值。试样的佳尺寸应参照GB/T31838的介电特性和电阻特性相
GB/T31838.1-2015/IEC62631-1:201
关部分的试验过程中所使用的尺寸进行选取。然而,由于形状和尺寸与绝缘材料的种类及其应用密切
相关,可能会出现形状应由适当产品标准来决定的情况。
注:在这些标准未出版前,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电极材料
电极材料的选择对获取可靠的测量结果而言十分重要,将在第5章中详细说明。
5电极系统
绝缘材料的电极应是一种易于涂覆到试样表面的材料,能与试样紧密接触,不会因电极电阻或试样
污染而出现不可预见的误差。电极材料在试验条件下还应具有抗腐蚀性。
注:对于交流电测量时,一种“非接触电极”有时会和具有足够低的表面电导率的试样一同使用。
为了避免在测量介电和电阻特性时出现严重错误,应谨慎确定电极的形状和试样的厚度。有关适用于特定种类测量电极系统的详细信息,可参照GB/T31838的有关试验程序部分的内容。
6试验程序
试验程序参照GB/T31838的相关部分。
根据给定的试验方法,任何可靠的试验设备或可使用的仪器都可用于测定上述提到的性质。不过,
对试验仪器的精确度应加以规定,以符合试验材料的要求。
