介电强度

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简介

介电强度是绝缘材料的一种特性。电力是推动当今世界所有设备运转的实用能源。工业和家庭用电的输送和分配是通过绝缘电缆进行的。电缆绝缘材料本身具有介电强度。介电强度防止电力从绝缘层内的传输线（通常是铜）泄漏。本教程涵盖了介电强度的定义、确定材料介电强度的几种方法以及其他与介电强度相关的核心概念。

介电材料

• 一些绝缘材料具有像电容器一样储存电能的功能。

• 有些可以防止与人体接触产生的电击。在第一种情况下，绝缘体有助于在两个导电板之间建立电荷，而无需导电板直接接触。此类材料称为介电材料。

• 在第二种情况下，绝缘体通过绝缘性能防止电击，此类材料称为绝缘体。

• 如果材料的主要功能是提供电绝缘，则它是绝缘体。如果材料的主要功能是在特定环境中保持和建立电荷，则它是介电材料。

介电的基本定义

与“介电”一词相关的许多科学术语都已定义。在绝缘体的背景下，本教程重点关注介电强度，因此此处详细介绍了一些术语的定义。然而，这份清单很有价值，内容如下。

• 介电效应

• 介电击穿

• 介电强度

• 介电材料

• 介电常数

• 介电极化

• 介电常数

• 介电加热

• 介电损耗角正切

介电常数

介电常数是一个无单位的数字，表示建立电能的能力。它用符号k表示。根据定义，介电常数是材料的相对介电常数。相对介电常数是指材料介电常数与真空介电常数之比。此参数在电容器的特性表征中非常重要。

介电强度

• 完美的真空具有最高的介电强度。介电强度以伏特每米（V/m）或兆伏特每米（MV/m）为单位测量。

• 完美真空的DBS值为 1×10¹² MV / m。

• DBS越高，绝缘材料防止导电的能力就越好。

• 介电强度是指材料的绝缘特性发生击穿并开始像导体一样允许电流流过的阈值电压。

• 以下列表显示了输配电应用中使用的不同绝缘材料的介电强度。该图显示了如何测试击穿强度。

  • 完美真空 - 1×10¹² MV / m

  • 云母 - 118 MV / m

  • 变压器油 - 24 MV / m

  • 特氟龙 - 60 MV / m

  • 瓷器 - 12 MV / m

  • 空气 - 3 MV / m

影响介电强度的因素

介电强度最初随着材料厚度的增加而增加，但您不能期望当厚度加倍时介电强度也加倍。其他影响介电强度的因素包括温度、湿度、含量、形状和电压升高的速率。

结论

本教程描述了介电强度，它是绝缘体的一种特性。在简要介绍并区分介电与绝缘体之后，解释了介电的基本定义。本教程包括一个说明介电测试程序的插图。然后分别在电容器和绝缘体的背景下提供了介电常数和介电强度的解释。最后，我们介绍了影响材料介电强度的因素。

常见问题

1. 用于测量介电强度的测试方法有哪些？

确定范围是第一步，在此步骤中研究测试的目的和原因。然后根据要求确定测试程序并完善说明。根据测试程序确定并收集样品试样的尺寸。记录最终测试结果，例如故障的原因和位置、绝缘体厚度和施加电压，以供进一步分析。策略结果的推论是绝缘材料的质量。较高的介电强度意味着质量较好的绝缘体。

2. 多层聚电解质薄膜如何凭借其高介电击穿强度助力高压电子领域？

提供高DBS（介电击穿强度）的聚电解质薄膜的主要特征是分子量、聚合物结构（主链）和热交联。增加聚合物离子的分子量会增加DBS。从主链结构的角度来看，与支化聚合物结构相比，线性聚合物结构被发现可以增加介电强度。通过热交联，由于其对化学和微观结构的影响，DBS值增加。多层聚合物薄膜的DBS为 300 至 400 kV / mm。高压电子领域受益于使用这种 200-400 mm 厚的聚合物薄膜。

3. 空气的介电强度与闪电之间有什么联系？

闪电的背景是云层、大气空气和电中性地面。云层积聚电荷，当它超过大气空气介电强度的阈值（即 3kV / mm）时，电荷就会接地，我们将其视为闪电。电离空气是良好的导体，电荷可以通过这条导电路径从云层流向地面。

4. 四种测试原理是什么？

在测试之前，请以明确的术语提供最低要求或测试阈值。四种测试是

• 阈值时间测试- 它是耐力测试。施加阈值水平，并测量该阈值的承受时间。

• 击穿测试- 这是一个短期测试。以均匀的速率从零达到阈值水平，并在发生击穿之前进行测试。上升速率根据材料对任何参数的时间特性和整体测试时间选择。

• 阈值水平测试- 这是一个分步测试。从阈值的一半开始达到阈值水平。水平的增加是逐步进行的，并且对于每个步骤，参数（在介电强度的情况下为电压）都会应用于特定时间。

• 从阈值到击穿测试- 这是一个慢速率测试。此测试也从阈值的一半开始，以均匀的速率进行，直到达到击穿水平。选择速率是为了使测试样品获得相同的曝光。测试样品的尺寸各不相同。

5. 为什么变压器中使用输送配电的油？

变压器中的油具有如下优点。

• 它充当带电部件之间的绝缘体，防止闪络。

• 油浸渍纤维材料并有助于熄弧。

• 它消散铜绕组中产生的热量。

• 变压器油具有良好的介电强度，为 24 兆伏特每米。