介電強度

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簡介

介電強度是絕緣材料的一種特性。電力是推動當今世界所有裝置運轉的實用能源。工業和家庭用電的輸送和分配是透過絕緣電纜進行的。電纜絕緣材料本身具有介電強度。介電強度防止電力從絕緣層內的傳輸線（通常是銅）洩漏。本教程涵蓋了介電強度的定義、確定材料介電強度的幾種方法以及其他與介電強度相關的核心概念。

介電材料

• 一些絕緣材料具有像電容器一樣儲存電能的功能。

• 有些可以防止與人體接觸產生的電擊。在第一種情況下，絕緣體有助於在兩個導電板之間建立電荷，而無需導電板直接接觸。此類材料稱為介電材料。

• 在第二種情況下，絕緣體透過絕緣效能防止電擊，此類材料稱為絕緣體。

• 如果材料的主要功能是提供電絕緣，則它是絕緣體。如果材料的主要功能是在特定環境中保持和建立電荷，則它是介電材料。

介電的基本定義

與“介電”一詞相關的許多科學術語都已定義。在絕緣體的背景下，本教程重點關注介電強度，因此此處詳細介紹了一些術語的定義。然而，這份清單很有價值，內容如下。

• 介電效應

• 介電擊穿

• 介電強度

• 介電材料

• 介電常數

• 介電極化

• 介電常數

• 介電加熱

• 介電損耗角正切

介電常數

介電常數是一個無單位的數字，表示建立電能的能力。它用符號k表示。根據定義，介電常數是材料的相對介電常數。相對介電常數是指材料介電常數與真空介電常數之比。此引數在電容器的特性表徵中非常重要。

介電強度

• 完美的真空具有最高的介電強度。介電強度以伏特每米（V/m）或兆伏特每米（MV/m）為單位測量。

• 完美真空的DBS值為 1×10¹² MV / m。

• DBS越高，絕緣材料防止導電的能力就越好。

• 介電強度是指材料的絕緣特性發生擊穿並開始像導體一樣允許電流流過的閾值電壓。

• 以下列表顯示了輸配電應用中使用的不同絕緣材料的介電強度。該圖顯示瞭如何測試擊穿強度。

  • 完美真空 - 1×10¹² MV / m

  • 雲母 - 118 MV / m

  • 變壓器油 - 24 MV / m

  • 特氟龍 - 60 MV / m

  • 瓷器 - 12 MV / m

  • 空氣 - 3 MV / m

影響介電強度的因素

介電強度最初隨著材料厚度的增加而增加，但您不能期望當厚度加倍時介電強度也加倍。其他影響介電強度的因素包括溫度、溼度、含量、形狀和電壓升高的速率。

結論

本教程描述了介電強度，它是絕緣體的一種特性。在簡要介紹並區分介電與絕緣體之後，解釋了介電的基本定義。本教程包括一個說明介電測試程式的插圖。然後分別在電容器和絕緣體的背景下提供了介電常數和介電強度的解釋。最後，我們介紹了影響材料介電強度的因素。

常見問題

1. 用於測量介電強度的測試方法有哪些？

確定範圍是第一步，在此步驟中研究測試的目的和原因。然後根據要求確定測試程式並完善說明。根據測試程式確定並收集樣品試樣的尺寸。記錄最終測試結果，例如故障的原因和位置、絕緣體厚度和施加電壓，以供進一步分析。策略結果的推論是絕緣材料的質量。較高的介電強度意味著質量較好的絕緣體。

2. 多層聚電解質薄膜如何憑藉其高介電擊穿強度助力高壓電子領域？

提供高DBS（介電擊穿強度）的聚電解質薄膜的主要特徵是分子量、聚合物結構（主鏈）和熱交聯。增加聚合物離子的分子量會增加DBS。從主鏈結構的角度來看，與支化聚合物結構相比，線性聚合物結構被發現可以增加介電強度。透過熱交聯，由於其對化學和微觀結構的影響，DBS值增加。多層聚合物薄膜的DBS為 300 至 400 kV / mm。高壓電子領域受益於使用這種 200-400 mm 厚的聚合物薄膜。

3. 空氣的介電強度與閃電之間有什麼聯絡？

閃電的背景是雲層、大氣空氣和電中性地面。雲層積聚電荷，當它超過大氣空氣介電強度的閾值（即 3kV / mm）時，電荷就會接地，我們將其視為閃電。電離空氣是良好的導體，電荷可以透過這條導電路徑從雲層流向地面。

4. 四種測試原理是什麼？

在測試之前，請以明確的術語提供最低要求或測試閾值。四種測試是

• 閾值時間測試- 它是耐力測試。施加閾值水平，並測量該閾值的承受時間。

• 擊穿測試- 這是一個短期測試。以均勻的速率從零達到閾值水平，並在發生擊穿之前進行測試。上升速率根據材料對任何引數的時間特性和整體測試時間選擇。

• 閾值水平測試- 這是一個分步測試。從閾值的一半開始達到閾值水平。水平的增加是逐步進行的，並且對於每個步驟，引數（在介電強度的情況下為電壓）都會應用於特定時間。

• 從閾值到擊穿測試- 這是一個慢速率測試。此測試也從閾值的一半開始，以均勻的速率進行，直到達到擊穿水平。選擇速率是為了使測試樣品獲得相同的曝光。測試樣品的尺寸各不相同。

5. 為什麼變壓器中使用輸送配電的油？

變壓器中的油具有如下優點。

• 它充當帶電部件之間的絕緣體，防止閃絡。

• 油浸漬纖維材料並有助於熄弧。

• 它消散銅繞組中產生的熱量。

• 變壓器油具有良好的介電強度，為 24 兆伏特每米。