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                      有機硅材料測試電壓擊穿有哪些耐電特性?

                      點擊次數:355  更新時間:2023-10-26

                      大家在日常使用電壓擊穿的時候,有好多是有機硅材料,那么有哪些耐電特性?下面我來為大家解答一下:

                      絕緣材料擊穿是在電應力作用下導致材料內部絕緣性能嚴重損失,發生穿孔或出現碳化通道,并引起回路電流的現象。材料的電擊穿特性直觀反映了材料的電絕緣能力。本文搭建了有機硅凝膠工頻耐電特性實驗平臺,研究溫度對有機硅凝膠耐電特性的影響規律。實驗設計依據 IEC 60243標準設計實驗平臺如圖 10 所示,交流電壓源輸出電壓 0~100kV,電壓畸變率小于 2%,升壓速率 2kV/s,升壓曲線如圖 10 所示。被測試品的模具容積為 200mL,電極為銅制球球電極,電極直徑 13mm,電極間距 1mm?;趯嶒炇覂戎苽涞挠袡C硅凝膠樣品,測試了不同溫度下有機硅凝膠的工頻耐電特性。球球電極結構下,擊穿場強近似計算公式為:Ebd=Ubd/sη

                      式中,Ebd 為擊穿場強峰值;Ubd 為擊穿電壓最大值;s 為氣隙間距;h 為 Schwaiger 系數,對于較均勻場,n取值為 0.9。

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                       實驗結果展示了有機硅凝膠的擊穿現象及擊穿通道。Ⅰ展示了發生擊穿瞬間,有機硅凝膠產生強烈的光信號;Ⅱ展示了放電發生后瞬間,球球電極間產生了氣泡,并且在顯微鏡下觀察了氣泡形態;擊穿后的樣品放置一段時間后,將進入Ⅲ狀態,球球電極間的氣泡變??;最終形成圖 11 中Ⅳ所示的電樹枝通道,此時硅凝膠喪失耐壓能力。絕緣材料的擊穿起始于材料內部絕緣弱點,而聚合物中的缺陷是隨機分布的,因此聚合物的擊

                      穿事件符合一定的統計規律,一般采用多個樣本,可通過概率分布統計法評估聚合物的擊穿電壓。Weibull 分布基于弱點擊穿理論構建,雙參數 Weibull分布廣泛應用于分析絕緣材料的擊穿電壓。根據Weibull 分布函數特征,有機硅凝膠的擊穿電壓對應于 63%累積概率處的擊穿電壓。Weibull 分布的累積概率函數(Cumulative Probability Function, CDF)可表示為:聯想截圖_20230306092911.png

                      式中,P 為累積概率密度分布函數;a 為 63%對應的分位數,也稱為尺度參數,表示發生概率為 63%的擊穿電壓值;b 為度量分散程度的 Weibull 指數,也稱為形狀參數,表示擊穿電壓的變化幅度,b 越大,其擊穿場強變化幅度越??;U 為有機硅凝膠的擊穿電壓。測試了傳統脫氣曲線與改進脫氣曲線制備的有機硅凝膠樣品在 200℃的恒溫箱中處理后的擊穿電壓值,通過式(3)計算 Weibull 分布得出累計概率密度曲線,200℃下制備工藝對有機硅凝膠擊穿電壓的影響200℃下,原始制備工藝得到的有機硅凝膠樣品內出現氣泡,依據 Weibull 分布統計得到工頻耐受電壓為 31.30kV;而改進的制備工藝得到的有機硅凝膠樣品在 200℃下未見氣泡,工頻耐受電壓為35.34kV。對比兩種制備工藝獲得的有機硅凝膠樣品,改進的制備工藝使得有機硅凝膠樣品在 200℃下耐壓能力提升了 12.9%。

                           為獲得溫度對有機硅凝膠耐壓特性的影響規律,測試了不同溫度下有機硅凝膠的工頻擊穿電壓,依據式(3)計算 Weibull 分布,得出每個溫度點下的累計概率密度曲線如圖 13 所示。不同溫度下有機凝膠的 Weibull 分布參數見表 2。

                           根據 Weibull 分布統計結果,獲得了不同溫度下,有機硅凝膠的擊穿場強,如圖 14 所示。從圖14 可知,溫度對有機硅凝膠的絕緣性能有重要影響,隨著溫度升高,23~80℃之間,有機硅凝膠的擊穿場強有所降低,但降低程度較??;當溫度達到120℃左右時,有機硅凝膠的擊穿場強明顯下降;當溫度達到 200℃時,有機硅凝膠的擊穿場強只有約常溫下的一半。

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