绝缘体

仪器安全耐压测试仪中的隐藏问题

发布时间:2022/8/29 15:08:33   

之前整理出一些关于电气安规测试的常见问题和其解决的办法由于篇幅的原因没有全部写完,今天继续和大家一起找寻解决办法,一起来看看吧!

下图表示的是待测物的等效电路,现在我们需要继续讨论在之前问题中残存的疑问:为什么需要知道直流耐压的测试与交流耐压测试泄漏电流量测误差大的原因。

待测物的等效电路

上图中的IR代表的是经过绝缘电阻的电流;IC代表的是经过等效电容(其包括杂散电容与滤波电容)的电流,IT代表的是耐压机量到的泄漏电流,IC=VTest/XC,XC=1/2πfC,进行交流耐压测试的过程中,频率f=60Hz,同时也可以观察到电容C的值越大时,XC就越小、IC就越大,最后导致泄漏电流IT的误差就越大。相反如果改采直流呢?频率f=0Hz,XC=无穷大,IC=0,因此最后得出的IT泄漏电流=IR,结论是不会造成误差。

需要在绝缘电阻上要建立足够的测试电压,采取直流的波形测试所需的电流较小,相比较交流来说会更为安全。

挑选耐压测试仪的容量

解决完等效电路解释完交/直流耐压在准确度上的残存问题之后,接下来我们回归正题上,怎样挑选耐压机的容量?在当前我们常看到的耐压机有VA/VA/VA/VA等可供选择,在此以0V作为例子,VA可提供mA,VA可提供40mA,需要使用的容量一般是根据要有多大的电流来维持测试电压,现在需要做的是在待测的绝缘电阻上建立足够的测试电压来观察并确认绝缘是否良好,可是在绝缘崩溃时,绝缘电阻则会下降,当前的电流假如不足(容量不足)将没有办法在这个电阻值下降的电阻上建立足够的电压。出现的此现象与直流电源供应器从CV模式转到CC模式较为类似,在绝缘电阻很大时(负载电流小),在绝缘崩溃时,绝缘电阻变小(负载电流变大),这时候就将需要容量进行支撑,因此在研发单位或第三方实验室需要做材料的破坏性实验时将会需要用到VA的容量,但一般的产测的例行测试经常选择VA的机种,其原因在于到了大量生产时产品的良率是很高的,以绝缘电阻MΩ为例,建立0V的测试电压,负载电流不过50uA;建立1V的测试电压,负载电流不过15uA,以VA的容量来看没有多大的压力,但假如是交流耐压还应要考虑等效电容的影响。

现在我们总结一下交流耐压与直流耐压测试的优缺点:

交流耐压优点

1.与真实环境波形相同,因此受标准青睐

2.正半周、负半周都测试

3.对待测物的等效电容没有充放电时间的议题

交流耐压缺点

1.因为等效电容的电流造成泄漏电流的量测误差

2.整体的测试电流较大,可能需要购买更大的容量,假如工程师误触输出端则会比较危险。

直流耐压优点

1.泄漏电流的量测准确度高

2.整体的测试电流较小,购买时可能降低容量的成本,假如工程师误触输出端,对比交流来说也是比较安全的。

直流耐压缺点

1.仅测试半周

2.一定要对电容充电、放电,会增加测试的时间

绝缘体及绝缘崩溃的定义

在教科书中,经常是按电阻率来定义导体(低于10-5Ω˙m)、半导体

(电阻率介于导体与绝缘体之间)、绝缘体(高于Ω˙m),由此可知铜是导体,空气是绝缘体,但从自然界中的闪电/雷击现象,可得知绝缘也是要达到某些特定的条件的,只要电压够高,绝缘体也可变成导体,再从微观的角度观察,铜是导体,奈米铜却是绝缘体;碳是绝缘体,奈米碳却是导体,经过这些可以得出的结论是宏观与微观的物理特性可能改变,以下是维基百科对绝缘体的定义:绝缘体(英语:Insulator),又称介电质或绝缘子,是一种阻碍电荷流动的材料。在绝缘体中,价带电子被紧密的束缚在其原子周围。这种材料在电气设备中用作绝缘体,或称起绝缘作用。其作用是支撑或分离各个电导体,不让电流流过,从以上简介中可以简单的理解为绝缘体不让电流流过。

绝缘崩溃的认定是:待测绝缘已经在流动的电流则能够随测试电压的上升而产生对应的电流(失控地陡升),简单的来说就是,待测绝缘已经不能有效地于测试电场强度下来限制电流的增长。气态与液态的绝缘物质具备绝缘崩溃的可逆性,一旦造成绝缘崩溃的高压消失后可恢复到绝缘的状态,但是固态绝缘则没有此可逆性,一旦绝缘崩溃对其绝缘能力便造成永久性的伤害。

如何解决误判的影响

大部分的标准在耐压测试的允收标准上但这也只能够说明测试的电压,在此电压及测试时间内不能造成绝缘崩溃,只有少数的产测标准是用来定义泄漏电流不可以超过多少电流。绝缘及绝缘崩溃的简要口诀为:绝缘体不让电流流过,当绝缘体上的跨压越来越大时,导致电流失控的陡升称为绝缘崩溃,因此这个叙述的V-I特性曲线如下图所示。

绝缘崩溃的V-I特性曲线

使用传统方法测量绝对值泄漏电流可能的误判影响:产线的泄漏电流允收标准是怎样确定的?少数公司是采取的平均值法,通过样品的测试,计算平均值后加上25%作为允收上限,还有就是采用对人体会产生危害的30mA泄漏电流值作为管制上限(配电上的漏电断路器一般也以30mA作为动作电流),人体感知电流的影响,具体详情如下所示:

人体感知电流的影响假失败的影响

假如要进行测量的物价值不斐,如果采取绝对值泄漏电流的方式可能会导致假失败的产生,由于绝缘崩溃的定义是要看到电流失控的陡升,因此可以得出测试结果的V-I特性曲线对于研发阶段的材料验证与单价昂贵产品的产线测试非常重要,目前固纬电子的GPT-系列、GPT-10/10系列电气安规分析仪皆具备V-I特性曲线扫描功能,不会造成误判的损失,实测结果如下图所示:

还不知道怎样检测自己使用的耐压测试仪是否安全的朋友们,可以观看最新整理出来的一些基本问题以及解决办法,快去检测看看你的是否“中招”了呢!



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