耐電壓擊穿強度試驗機核心參數(shù)、測試原理、操作軟件、儀器結構

 耐電壓擊穿強度試驗機是評估絕緣材料在高電壓下絕緣性能的關鍵設備，其通過對絕緣材料施加逐漸升高的電壓，直至材料擊穿，來測定材料的擊穿電壓和耐電壓能力，進而計算出材料的耐電壓擊穿強度，以 kV/mm 為單位表示。該試驗儀廣泛應用于電氣設備、電纜、電子元件及高分子材料等的絕緣性能驗證，如電力電纜用 EPDM 橡膠、電子配件 TPU 密封件、包裝材料 PVC 薄膜等，是絕緣材料生產、研發(fā)、質檢以及電力設備制造等領域的檢測工具。

核心參數(shù)要求

   擊穿電壓范圍：對于通用塑料，通常建議選擇 0-50kV；高壓電纜護套則推薦 0-100kV，特殊需求可高達 500kV 以上。其精度要求一般為≤3%。

   升壓速率：常見的升壓速率范圍為 100-5000V/s，不同材料適用不同速率，如塑料薄膜材料推薦低速升壓，陶瓷材料可采用 500V/s 以上。

   耐電壓時間：材料在額定電壓下的耐受時間一般要求≥60 秒，具體時間可根據(jù)不同標準和材料要求進行調整。

   電極配置：電極類型有板-板電極、針-板電極等多種，板-板電極直徑 25mm，邊緣倒圓角 R=2mm；針-板電極針尖曲率半徑 0.5mm，間距可調。電極材料多為黃銅或不銹鋼，表面粗糙度 Ra≤0.8μm。

測試原理

耐電壓擊穿強度試驗的基本原理是基于電場強度與介質強度的關系。當在絕緣材料的兩極施加足夠高的電壓時，材料內部的電場強度會逐漸增加，當電場強度超過材料的耐壓強度時，材料就會發(fā)生擊穿現(xiàn)象，即材料的絕緣性能被破壞，電流急劇增加。通過測定擊穿時的電壓值和材料的厚度等參數(shù)，根據(jù)公式 E=U/d（E 為擊穿強度，U 為擊穿電壓，d 為試樣厚度），便可計算出材料的耐電壓擊穿強度。

常見的試驗方法包括逐級升壓法和連續(xù)升壓法。逐級升壓法是將電壓按照一定的階梯逐漸升高，每個階梯保持一定的時間，觀察材料是否發(fā)生擊穿；連續(xù)升壓法則是以一定的速率連續(xù)升高電壓，直至材料擊穿。

操作軟件

   功能特點：操作軟件通常具有友好的人機交互界面，操作人員可以通過計算機控制試驗儀器的啟動、停止、升壓等操作，并實時監(jiān)測和記錄電壓、電流等參數(shù)的變化。

   數(shù)據(jù)處理：軟件能夠自動對采集到的數(shù)據(jù)進行分析和處理，繪制擊穿電壓-時間曲線等圖表，直觀地展示試驗過程和結果。還可對數(shù)據(jù)進行存儲、查詢和導出，方便用戶進行后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和報告生成。

   自動判停與保護：基于漏電流突變檢測等技術，擊穿后能在 0.01 秒內降壓至零，自動結束試驗，防止試樣碳化擴展。同時，軟件還會對測試過程中的異常情況進行監(jiān)測和報警，如過流、過壓等，確保測試過程的安全可靠。

儀器結構

   高壓發(fā)生系統(tǒng)：是試驗儀的核心部件之一，可產生高電壓，其輸出電壓范圍一般為 0-100kV 或更高，波形可為工頻交流或直流電壓，常見的有油浸式變壓器和固態(tài)高頻電源兩種類型。

   電極系統(tǒng)：由不同形狀和材料的電極組成，如平板電極、球形電極、針形電極等，用于與試樣接觸并施加電壓，其設計和制造精度對測試結果的準確性有重要影響。

   試驗箱：提供一個相對穩(wěn)定的測試環(huán)境，具備溫度和濕度控制功能，一般要求溫度控制在 23±2℃，濕度控制在 50±5%RH，同時配備安全聯(lián)鎖裝置，如開門自動斷電，以保障操作人員的安全。

   數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：采用高精度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡，實時采集電壓、電流等信號，并將其轉換為數(shù)字信號傳輸給計算機進行處理和分析，采樣頻率一般不低于 500Hz。

安全保護系統(tǒng)：包括過流保護、過壓保護、接地保護等多重保護措施，如過流保護裝置的動作電流≤10mA，接地電阻≤4Ω，確保測試過程安全可靠。