美国gigavac介电耐受测试论文 介电耐受测试用于评估接线绝缘。在测试安装在移动房屋中的绝缘材料时，重要的是要在比正常情况更高的电压下测试绝缘，以确保绝缘不是边缘的。如果正确设置电压，使用直流电压进行介电耐受测试可提供与使用交流电介质测试相同的结果。此外，直流测试比交流测试提供了显着的安全性和性能改进。 介电测试是一种简单，无损的方法，用于验证电气绝缘是否足以承受瞬态（浪涌）事件。电力线上的瞬态电压尖峰通常是附近雷击的结果，但是由于其他原因也会出现尖峰。通常，这种瞬态尖峰的持续时间非常短 - 尖峰持续时间<20微秒。 介电测试可以验证绝缘的性能余量，确保绝缘不会因老化，潮湿，振动磨损或其他原因造成的绝缘性降低而失效。 通常基于终产品将经受的环境条件来调节电介质测试的电压水平。较高的介电测试电压用于环境条件较严重的设备。当终产品是新产品时，通过这种更严格的介电强度测试表明，在终产品遭受环境恶化后，受压的绝缘材料具有足够的净空以提供足够的保护。 测试方法。在介电测试中，在两个应该彼此电绝缘的导体之间施加高电压（通常≥1000V）。如果两个导体（例如，绝缘带电导线和金属外壳）彼此*隔离，则在两个导体之间施加大的电压差将不允许电流在导体之间流动。在这种情况下，据说绝缘体能承受在两个导体之间施加大电压电位，因此称为介电耐受试验。 通常，两个介电测试结果表明绝缘失效。种是由于分隔两个导体的绝缘材料的低绝缘电阻而在测试期间的过量电流。第二种是由于电弧或放电引起的突然电介质击穿，通过绝缘材料，绝缘材料表面或通过空气。 测试电压。如果测试电压太低，绝缘材料在测试期间将不会受到足够的应力，从而使绝缘不足以通过测试。另一方面，如果测试电压太高，则测试可能对绝缘材料造成永9性损坏，否则该材料足以应用。用于测试电压为120-240 V ac的电源线的一般经验法则是1000 V加上工作电压的两倍。使用此规则，将使用1000 V +（2 x 120 V）= 1240 V ac的电压测试120 V布线。 测试持续时间 为了充分地对绝缘施加应力，通常施加测试电压1分钟。但是，许多标准允许将生产线测试的测试持续时间减少到1秒，以适应大容量。对于持续时间较短的测试，标准通常要求将测试电压提高20％，以确保1秒足以充分测试绝缘。
Ac与Dc 测试波形。美国的标称线电压为120 V ac。电压波形是正弦波，该电压的频率为60 Hz（每秒周期数）。120V的电压是指交流电压的均方根（rms）值。交流电压的均方根值提供了与直流电压的热值相等的数学公式。换句话说，施加到电阻器（或镍铬合金线加热器）的120V rms的交流电压将产生与使用120V的直流电压（例如，来自电池）时相同的热输出。 120 Hz时120 V ac的瞬时电压随时间变化。在一个周期中，每秒重复60次，电压将从0 V开始，增加到约170 V的峰值，再次下降到0 V，继续下降到-170 V的负峰值，然后增加再次到0 V（见图1）。在一个周期内取电压的简单平均值得到0 V的值。计算均方根值导致120 V的测量。根据定义，正弦波形的峰值是均方根值乘以2的平方根（即，Vpeak = Vrms x 1.414）。图2显示了一个交流波形，其均方根电压约为1000 V.注意，波形的正峰值和负峰值分别超过+1400 V和-1400 V. 
图1. 60 Hz时的120 V交流rms波形。 
图2.具有均方根电压
约1000 V 的交流波形 测试电压。电介质测试的目的是在短时间内对绝缘层施加压力并检查它是否会失效。使用60 Hz交流电压进行测试只是为了方便起见 - 带有高压次级绕组的变压器（例如，霓虹灯变压器）可用于产生执行介电测试所需的高压。60 Hz交流测试电压无法比直流测试电压更好地模拟真实事件。即使120 V交流电源上出现的高压瞬态（浪涌）也不是交流电; 它们是瞬时电压尖峰，其典型持续时间以微秒（百万分之一秒）或毫秒（千分之一秒）为单位测量。 关于使用交流电压与直流电压进行测试的任何决定都必须考虑测试的目的，即强调被测绝缘。电压越高，对绝缘体施加的应力越大。当使用交流测试电压时，在测试电压处于正峰值或负峰值时，大量的应力施加到绝缘体上。在正弦交流波形的其他点处，电应力较低。 交流测试电压为1000 V rms，电压峰值为1414 V.因此，如果使用直流测试电压，测试电压必须增加到1414 V dc，以产生与1000 V相同的绝缘应力水平。公司。直流测试电压如图3所示。注意图2和图3中的峰值测试电压是相同的。 
图3. 1414 V直流测试电压。 DC与AC测试电压的差异得到国家测试和标准编写组织的支持，如Underwriters Laboratories，Factory Mutual Corp.，电气和电子工程师协会，美国国家标准协会以及组织等。作为电工委员会。 介电击穿评估。因为绝缘体上的电应力在交流波形的峰值处高，所以在交流测试电压的峰值处发生介电击穿。图4是交流电压介质击穿的示波器显示。请注意，当电压增加到峰值时波形是平滑的，然后在峰值电压处突然击穿。图5显示了类似的直流电压击穿的发生。 
图4.交流电压介质击穿。 
图5.直流电压介质击穿。 重要的是要注意电介质击穿是如何突然发生的。在图6中，图4中的交流故障已扩展50,000次 - 示波器的时基已从5毫秒更改为100纳秒，以放大故障事件。电压从峰值下降到0V所需的时间是10纳秒，比60Hz交流测试电压波形的周期快大约一百万倍。 
图6.放大的交流故障。 由于击穿发生得如此之快，并且由于它发生在交流波形的峰值电压，因此交流和直流电压与击穿*相同; 也就是说，它表现为持续时间很长的峰值电压。换句话说，交流波形的峰值电压比击穿本身持续的时间长得多。 图7示出了类似于图6所示的击穿，除了使用1.414倍交流波形的均方根值的直流电压进行测试。图6和7的比较表明，在交流和直流条件下的击穿行为分别是相同的。 
图7.放大的直流击穿。 的优点和缺点。从历*看，直流测试电压更难以产生，因此需要更昂贵，更复杂的测试设备。使用直流测试电压所带来的性能和安全优势抵消了这一缺点。为了解释这些优点，需要一些额外的背景信息。 只要在由绝缘体隔开的两个导体之间施加电压差，就会产生电荷。产生的电荷量与施加的电压和两个导体之间的电容成比例。如果电荷由Q表示，电压由V表示，电容由C表示，则这三个量之间的数学关系可表示为Q = C x V. 在实际应用中，由于分立电容器可能存在电容，但是当具有电压差的两个导体靠近在一起时，也会不经意地产生电容。这种类型的电容的示例可以在电动机，变压器，多导体电线和在金属附近布线的单导体布线中找到。如果电压变化，则电荷变化。如果电压在正方向和负方向上摆动，那么充电将做同样的事情。 第二个基本概念是每当电压变化时电流将流过电容器。这是因为随着电容器两端的电压增加，电荷量增加。电流只是衡量一段时间内电荷变化的指标。电流通常用I表示，其以安培或安培为单位。电荷量Q以库仑为单位测量。一安培电流定义为每秒1库仑的电荷流量。 将电容的概念与电流的概念相结合产生以下结果。变化的电压产生变化的电荷。根据定义，这种变化的电荷是电流的流动。因此，变化的电压导致电流在两个导体之间流动。由于两个导体之间的电容，即使它们在物理上彼此绝缘，该电流也可以在它们之间流动。导体之间的电容越大，电流将越大。 当使用交流测试电压进行介电测试时，电流将在被测试的两个点之间流动（由于两个导体之间的电容）。该电流并不代表具有低绝缘电阻的测试结果不合格。因此，交流电介质测试仪必须补偿这种允许的电流。实现此目的的常用方法是允许测试仪检测大量电流（通常≥20mA），而不会指示过电流故障。如果使用相同的介电测试仪测试多个产品，则可能需要将该限流设定点调整得更高，以适应被测导体之间具有大电容的设备。换句话说，介电测试仪必须脱敏，以便忽略电流水平< 20 mA（例如）。这种情况造成两个非常危险的问题。 脱敏交流电介质测试仪无法区分5和15 mA之间的差异。考虑如果被测电路在导体之间有电容导致5 mA在测试期间在正常条件下流动会发生什么。受测试的器件（DUT）具有错误的绝缘性，允许300％的正常电流量（15 mA）仍然被脱敏的交流电介质测试器视为可接受的测试结果。 脱敏交流电介质测试仪可以向人体提供致命量的电流，并且仍然不会因过电流而关闭。例如，如果DUT下沉5 mA，并且测试操作员接触到测试电压，使得10 mA流过操作员，则测试仪将获得总共15 mA的电流。由于15 mA小于20 mA电流限制设定点，因此测试仪不会关闭，从而导致操作员严重受伤或死亡。 当使用直流测试电压进行介电测试时，电流仅在电压从0 V上升到终测试电压时流动。在这种情况下，电流非常小，因为电压通常会在1-2秒的时间内上升，而交流测试电压则从正峰值变为负峰值，然后再返回每秒60次（请记住，电流与电压随时间的变化成正比。实际上，在2秒的时间内上升的直流测试电压仅导致交流测试电压的1/120（<1％）电流。一旦直流电压达到终测试水平，电流就会*停止。在大多数情况下，直流电介质测试期间流过的电流量可以忽略不计， 与交流电介质测试相比，直流测试具有许多优点。大允许测试电流可以设置为更低的水平（典型值为1 mA）。当测试期间流过超过1 mA的电流时，直流测试仪会关闭。这种高度灵敏的测试允许操作员识别交流测试仪可能忽略的边缘结构。 较低的测试电流水平对操作员来说更加安全。在1 mA时，电流足以使操作员受到冲击，但当电流超过1 mA时，测试电流将自动关闭。 结论 是否使用交流或直流电介质测试的问题与被测绝缘通常需要120 V ac的事实无关。介电击穿发生在纳秒内。所有这些事件发生得如此之快，以至于变化的60Hz交流电压有效地变为不变的直流电压。如果交流和直流介电耐压测试的峰值电压相同，则两种类型的测试都可以验证导体之间使用的绝缘的适用性。为使峰值电压相等，介电耐压试验中使用的直流电压必须是所用交流有效电压的1.414倍。 与交流测试相比，直流测试具有明显的优势。由于总绝缘失效，Dc和交流测试提供了相同水平的击穿检测。然而，直流泄漏电流检测的高精度允许检测边缘绝缘系统。Dc介电测试对于确保操作员安全性非常有利。忽视将直流测试视为交流测试的替代方案可能会危及测试操作员（测试期间存在电击危险）和消费者（边缘绝缘）。 |
