電氣強度的定義: 擊穿電壓比上擊穿樣品的厚度等于樣品的電氣強度 .

電氣強度測試又稱耐壓測試。簡單點說，任何電氣設(shè)備都有一個絕緣等級，不同額定電壓的絕緣等級不一樣。當超過一定電壓等級后，設(shè)備的絕緣就會被擊穿。電氣強度測試就是看在給被測設(shè)備加一定的高電壓（可以參考IEC標準或者國標），看是否會導(dǎo)致?lián)舸?。如果不擊穿，則通過，擊穿則說明不合格。一般在設(shè)備出廠前做這個試驗，在現(xiàn)場可能僅僅是搖絕緣就可以了。另外，該試驗是破壞性試驗，一旦擊穿，不可修復(fù)。電氣強度測試又稱耐壓測試，是圍繞絕緣材料被擊穿后呈現(xiàn)出導(dǎo)體特性的特點，考察相關(guān)電參數(shù)的變化特征，以此判定絕緣材料是否被擊穿。

介電強度的測試：

大多數(shù)高分子材料在一定電壓范圍內(nèi)是絕緣體，但是隨著施加電壓的升高，性能會逐漸下降。電壓升到一定值時變成局部導(dǎo)電，此時稱為材料的擊穿。

定義:介電強度：試樣擊穿時,單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kv/mm或Mv/m。有時也稱為電氣強度或擊穿強度。通常介電強度越高,材料的絕緣質(zhì)量越好：Eb＝Ub/h.

Eb表征了材料所能承受的最大電場強度，是高聚物絕緣材料的一項重要指標。聚合物絕緣材料的 Eb 一般為107V/cm左右。

繞組線擊穿電壓試驗儀檢定裝置

繞組線擊穿電壓試驗儀主要用于檢測漆包繞組 線的各項性能指標，從而判斷漆包繞組線的質(zhì)量是 否符合相關(guān)標準和質(zhì)量技術(shù)性能要求。國內(nèi)計量技 術(shù)機構(gòu)通常對其試驗電壓、擊穿動作電流、升壓速 度等參數(shù)進行檢定，其中升壓速度參數(shù)對于繞組線 擊穿電壓試驗儀尤為重要，因為檢定時繞組線是否 被擊穿，不僅與承受的電壓值有關(guān)，還和升壓速度 密切相關(guān) [1]。目前，計量技術(shù)機構(gòu)檢定升壓速度參數(shù) 時，基本采用高壓表測量電壓，秒表測量時間，然 后將兩者相除，最后得出升壓速度[2-4]。這種檢定方式， 因需要通過檢定人員啟停秒表來測量時間，得到的 升壓速度數(shù)據(jù)的不確定度相對較大，從而使檢定出 的升壓速度數(shù)據(jù)可信程度降低。此外，檢定多個參數(shù)， 需要攜帶操作多種設(shè)備，給現(xiàn)場實際檢定帶來不便， 檢定效率較低。因此，研制出一種專門用于檢定繞 組線擊穿電壓試驗儀（簡稱試驗儀）的裝置，對試 驗儀量值溯源、繞組線產(chǎn)品質(zhì)量提升很有意義。

1? 檢定裝置的設(shè)計原理

檢定裝置的主要功能包括試驗電壓、升壓速度、 擊穿動作電流、電壓持續(xù)時間。總體設(shè)計原理如 圖 1 所示。高壓分壓通過電壓處理單元后送至微 控制單元（MCU），這些信號經(jīng)過 MCU 處理，通過 相關(guān)算法，計算出電壓有效值，至顯示屏顯示。電 流通過電流處理單元后送至 MCU，這些信號經(jīng)過 MCU 處理，通過相關(guān)算法，計算出電流有效值并至 顯示屏顯示，同時在內(nèi)置存儲器中保存并至顯示屏 顯示這個過程中最大值（擊穿電流值），從而達到擊穿電流的保存功能。通過電壓測量過程中采集到的 電壓信號控制 MCU 計時器進行工作，從而計算出升 壓時間、電壓持續(xù)時間。

2? 檢定裝置技術(shù)指標

根據(jù)繞組線擊穿電壓試驗儀計量性能要求，標 準器需要滿足技術(shù)指標包括 [5] 交流電壓測量范圍： 0 ～15 kV，準確度等級：0.5 級；交流電流測量范圍： 0 ～ 20 mA，準確度等級：0.5 級；電壓持續(xù)時間測 量范圍：1.00 ～ 999.99 s，最大允許誤差：±（0.5% ±2 個字）；升壓速度測量范圍：20 ～ 500 V/s，最 大允許誤差：±2%。

3? 主要功能模塊

3.1 試驗電壓

試驗電壓為高壓值，其原理如圖 2 所示。繞 組線擊穿電壓試驗儀輸出高壓經(jīng)分壓器，變?yōu)檩^易 測量的電壓信號，經(jīng)信號處理及采樣保持后送至模 數(shù)轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，MCU 讀取數(shù)字量進行計 算和處理，最后通過顯示電路顯示測量結(jié)果。具體 過程為高壓分壓模塊采用高穩(wěn)定低電壓系數(shù)定制電 阻（STG45）作為高壓分壓模塊的上段，高壓分壓模塊的下段由精密電阻、高精度放大器（OP07）及 電子開關(guān)組成。通過 MCU（STM32F103C8）控制電 子開關(guān)的通斷來控制分壓比。分壓后的低電壓經(jīng)過 由放大器、精密電阻和電子開關(guān)組成的可控放大電 路使其電壓工作范圍為 0.6 ～ 2.1 V。通過 MCU 的 邏輯信號切換不同的量程。模數(shù)轉(zhuǎn)換采集模塊由 芯片（AD7402）及周邊電路組成。通過 MCU 控制 AD7402 的數(shù)據(jù)采集，并控制串口顯示屏，顯示測量 數(shù)據(jù)。

3.2 升壓速度

3.2.1 升壓速度硬件

升壓速度硬件的原理在進入 MCU 前與試驗電壓 硬件是一樣的，不同的是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換采集模塊送 入 MCU 的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后和設(shè)定的值進行比較，如 這個數(shù)據(jù)值達到設(shè)定值，MCU 啟動內(nèi)部計時器進行 計時，并且同時將這個數(shù)據(jù)保存到內(nèi)置存儲器。當 MCU 判斷來自模數(shù)轉(zhuǎn)換采集模塊 3 個采樣周期內(nèi)的 數(shù)據(jù)都在設(shè)定的閾值區(qū)間內(nèi)，MCU 計時器停止計時 并保存此時的電壓數(shù)據(jù)至內(nèi)置存儲器。MCU 通過提 取內(nèi)置存儲器及計時器數(shù)據(jù)來計算升壓時間。

3.2.2 升壓速度軟件

升壓速度程序控制流程如圖 3 所示。定時器以 穩(wěn)定電壓時間閾值的三分之一時間間隔判斷電壓是 否大于設(shè)置的升壓啟動電壓值。定時器以穩(wěn)定電壓 時間閾值的三分之一時間間隔判斷連續(xù)的 3 個電壓 值差是否小于升壓穩(wěn)定電壓值。當被檢試驗儀發(fā)生 故障，電壓無法穩(wěn)定時，超過穩(wěn)定電壓時間閾值時 結(jié)束此次控制流程。檢定裝置的設(shè)置界面，需要設(shè) 置 3 個重要參數(shù)，1）升壓啟動電壓值：被檢試驗儀 升壓時觸發(fā)計時器的電壓閾值；2）升壓穩(wěn)定電壓范 圍：被檢試驗儀電壓升到一定值時的允許波動范圍； 3）穩(wěn)定電壓時間閾值：采用穩(wěn)定電壓的周期時間。 針對通過間隔時間多次采樣難以判定升壓速度穩(wěn)定 點時，添加了一個預(yù)設(shè)穩(wěn)定電壓值來輔助判斷。通 過這 3 個功能設(shè)置，可以實現(xiàn)升壓速度的準確計量。

3.3 擊穿動作電流

電流輸入必須經(jīng)過一個采樣電阻網(wǎng)絡(luò)，如圖 4所示。電流通過輸入端子進入電流采樣單元后，經(jīng) 過采樣電阻 R1、R2 產(chǎn)生一個電壓。當輸入的電流 為 0.02 ～ 4 mA 時，電子開關(guān) K1、K2 為默認狀態(tài)， R1 兩端的電壓通過電子開關(guān)送入放大電路后，由模 數(shù)轉(zhuǎn)換采集模塊送入 MCU 處理；當輸入的電流為 4 ～ 400 mA 時，電子開關(guān) K1、K2 動作，R2 兩端的 電壓通過電子開關(guān)送入放大電路后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換采 集 模 塊 送 入 MCU 進 行 處 理。 圖 4 中 D1、D2、D3、 D4 由多個二級管串聯(lián)而成，通過二級管的節(jié)電壓來 確保輸入電流不能過大。當輸入電流過大，會在采 樣電阻 R1、R2 上形成一個大于二極管節(jié)電壓的電壓， 并且這個電壓會導(dǎo)致二極管組正向?qū)ǎ_到保護 采樣電阻 R1、R2 及后級放大電路的目的。采樣電阻 由多個精密電阻組成，主要考慮電阻的功率及穩(wěn)定 性。通過模數(shù)轉(zhuǎn)換采集模塊的電壓反饋至 MCU，從而控制相應(yīng)的電子開關(guān)，切換放大器的放大倍數(shù)， 達到切換量程的目的。經(jīng)過上述兩個階段后的電壓 分別送入模數(shù)轉(zhuǎn)換采集模塊，最后經(jīng)信號處理器處 理后顯示對應(yīng)的電流。

*電壓擊穿強度測試儀

測試原理：

1、*電壓擊穿強度測試儀由控制部分和高壓試驗部分組成。北京智德創(chuàng)新檢測儀器由計算機或觸摸屏控制整個儀器運行。
2、在觸摸屏或計算機上設(shè)置界面設(shè)置好升壓方式、試驗電壓值、耐壓時間值，升壓速度確定后回到主界面，啟動運行后，北京智德創(chuàng)新檢測儀器器按預(yù)先設(shè)定的升壓方式和升壓速度控制步進電機，從而帶動調(diào)壓器升高試驗電壓，并同步測量試驗電壓，由計算機或觸摸屏顯示電壓值，并描繪出實時曲線。變壓器高壓端串聯(lián)一個保護電阻接到電極系統(tǒng)的上電極，施加到試樣上。
3、當試驗電壓達到預(yù)設(shè)值，保持耐壓時間（升壓方式為恒定耐壓）過后，試樣還未擊穿，系統(tǒng)自動降壓回零跳閘；若在升壓過程中試樣擊穿，過流繼電器將迅速切斷電路自動降壓回零，觸摸屏或計算機界面將保持最高擊穿試驗電壓值顯示。

試驗方法：
1、兩種試驗方式介紹：
試驗方式的選擇在系統(tǒng)設(shè)置中進行。需要注意的是交流試驗時，需要插入硅堆短路桿。直流試驗時需要將硅堆短路桿拔出，以免影響實驗系數(shù)，并且直流試驗結(jié)束必須進行放電操作，以免殘留余電對實驗人員造成危險，放電過程如放電棒來回擺動，放電過程中警報燈閃爍，蜂鳴器報警，需等待蜂鳴器停止報警，警報燈不再閃爍，方可打開試驗箱門。
2、三種試驗方法介紹：
連續(xù)升壓：連續(xù)升壓又分為快速升壓和慢速升壓兩種，其中快速升壓為試樣電壓從零開始以選擇的升壓速率勻速升壓，直到試樣擊穿為止，擊穿電壓為擊穿瞬間的電壓值。慢速升壓為試樣電壓從零升壓到達初始電壓，到達初始電壓后以選定的升壓速率升壓直到試樣擊穿，擊穿電壓為擊穿瞬間的電壓值。
逐級升壓：試樣電壓從零快速升壓到達初始電壓，北京智德創(chuàng)新檢測儀器到達初始電壓后以梯度保持時間為時間長度，穩(wěn)定電壓，梯度時間結(jié)束后繼續(xù)以選定的升壓速率升壓，達到下一個梯度電壓值再穩(wěn)定電壓，如此過程直到試樣擊穿。對于擊穿電壓的確定分為兩種情況，可在試樣設(shè)置中選擇采樣方式。
瞬時升壓：試樣電壓直接到達初始電壓，保持該電壓設(shè)定時間直到試樣擊穿，擊穿電壓為擊穿瞬間的電壓值。

測試電極：
金屬電極應(yīng)始終保持光滑、清潔和無缺陷。
注1：當對薄試樣進行試驗時，電極的維護格外重要為了在擊穿時盡量減小電極損傷，優(yōu)先采用不銹鋼電極；
接到電極上的導(dǎo)線既不應(yīng)使得電極傾斟或其他移動或使得試樣上壓力變化，也不應(yīng)使得試樣周圍的電場分布受到顯著影響；
注2：試驗非常薄的薄膜（例如，＜5μm厚〉時，這些材料的產(chǎn)品標準應(yīng)規(guī)定所用的電極、操作的具體程序和試樣的制備方法。
1、不等直徑電極：
電極極由兩個金屬圓柱體組成，其邊緣倒圓成半徑為（3.0土0.2) mm的圓弧。其中一個電極的直徑為（25士1) mm，高約25 mm，另一個電極直徑為（75士。mm，高約 15 mm。 兩個電極同鈾放置，誤差在 2mm內(nèi)）所示。
2、等直徑電極：
如果使用一電極架便上下電極準確對中放置，誤差在1. 0 mm內(nèi)，則下電極直徑可減小到（25士 。 mm，兩電極直徑差不大于0. 2 mm. 其所測結(jié)果與5. 1. 1. 1不等直徑電極測得的結(jié)果不一定相同。
3、厚樣品的試驗：
當有規(guī)定時，厚度超過 3mm 的板材和片材應(yīng)單面機加工至（3. 0 士 0. 2) mm. 然后，試驗時將高壓電極置于未加工的面上。
注：為了避兔網(wǎng)絡(luò)或因受現(xiàn)有設(shè)備限制，必要時可以根據(jù)需要，通過機加工把試樣制備成更小的厚度。
4、帶、薄膜和窄條：
兩個電極為兩根金屬棒，其直徑為（6. 0±0. 1) mm. 垂直安裝在電極架內(nèi)，使一個電極在另一個電 撞上面，試樣夾在棒的兩個端面之間。

上下電極要同心軸，誤差在0.1 mm內(nèi)。 兩電極面應(yīng)與其軸向相垂直，端面的邊緣倒成半徑為(1. 0土0.2) mm的圓弧。上電極壓力為（50±2) g且應(yīng)能在電極架內(nèi)的沿垂直方向自由移動。
為了防止窄條邊緣發(fā)生閃絡(luò)，可用薄膜或其他薄的絕緣材料條搭蓋在窄條邊緣并夾住試樣。 此外， 電極周圍可以采用防弧密封固，此時電植和密封圈之間留有（1～2) mm的環(huán)狀間隙。 下電極與試樣之間的間隙（在上電極與試樣接觸之前〉應(yīng)小于0.1 mm。
5、錐銷電極：
在試樣上垂直試樣表面鉆兩個相互平行的孔，兩孔中心距離為（25土1) mm. 兩孔的直徑這樣來確定：用錐度約2%的錢刀擴孔后每個孔的較大的一端的直徑不小于4.5 mm且不大5. 5 mm.。
鉆好的兩孔全貫穿試樣，但如果試樣是大管子，則孔僅貫穿一個管壁，并在孔的整個長度上用鉸刀擴孔。
在鉆孔和擴孔時，孔周圍的材料不應(yīng)有任何形式的損壞，如劈裂、破碎或碳化。
用作電極的錐形銷的錐度為（2.0土0. 2）%，并將錐形銷壓人〈但不要錘人〉兩孔，以使它們能與試樣緊密配合，并突出試樣每一面至少2 mm））
這類電極僅適用于試驗厚度至少為1. 5 mm的硬質(zhì)材料。
6、平行圓柱形電極：
對厚度大于15mm的具有高電氣強度的試樣進行試驗時，將試樣切

成100mm×50 mm，并鉆兩個孔，每個孔的直徑比圓柱形電極的直徑大，但差值不大于0.I mm.圓柱形電極直徑為（6.0士0.1）mm，并有半球形端部，每個孔的底部是半球形以便與電極配合，使得電極部和孔的底部之間間隙在任何點都不超過0.05 mm。如果在材料規(guī)范中沒有另外規(guī)定，則兩孔沿其長度的側(cè)面相距應(yīng)是(10士1)mm，每孔應(yīng)延伸到離相對的表面（2.25±0. 25) mm以內(nèi)。