電壓擊穿試驗是評估絕緣材料電氣強(qiáng)度的關(guān)鍵手段,其核心在于如何施加電壓并精準(zhǔn)判定擊穿時刻。動態(tài)調(diào)壓策略與擊穿點判定邏輯共同決定了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。
一、動態(tài)調(diào)壓策略:控制電壓爬升速率
動態(tài)調(diào)壓主要指在測試過程中按預(yù)設(shè)規(guī)律連續(xù)升高電壓,常見模式為“勻速升壓”與“階梯升壓”。
勻速升壓法:這是常用的方法。試驗儀以恒定速率(如0.5kV/s、2kV/s)平穩(wěn)地增加輸出電壓。該策略能快速獲得擊穿電壓值,曲線連續(xù),有助于觀察絕緣材料在接近擊穿臨界點時的細(xì)微變化(如局部放電加劇)。其關(guān)鍵在于速率的選擇:速率過快可能導(dǎo)致?lián)舸╇妷褐灯?,且對擊穿瞬間的電流捕捉要求高;速率過慢則測試周期長,可能導(dǎo)致材料熱積累而擊穿電壓偏低。
階梯升壓法:電壓分步提升,在每個電壓等級(如升高1kV)后保持一段時間(如1分鐘)。此策略更接近于模擬實際運行中電壓的波動情況,尤其適用于評估材料的長期耐壓穩(wěn)定性或研究其電壓老化特性。在保持階段,若材料發(fā)生熱擊穿或存在潛伏性缺陷,則可能在相對較低的電壓下發(fā)生擊穿,從而提供更多失效模式信息。
二、擊穿點判定策略:捕捉絕緣失效瞬間
精準(zhǔn)判定擊穿點是試驗的核心,系統(tǒng)通常采用電流與電壓驟變的雙重判據(jù)進(jìn)行綜合判斷。
電流突增判據(jù)(主判據(jù)):系統(tǒng)設(shè)定一個遠(yuǎn)大于正常泄漏電流的電流閾值。當(dāng)絕緣材料發(fā)生擊穿時,會形成一個低阻通道,回路電流瞬間急劇增大。一旦監(jiān)測到的電流超過此閾值,儀器即刻判斷擊穿已發(fā)生,并立即切斷高壓輸出,以保護(hù)電極和防止樣品進(jìn)一步燒毀。閾值設(shè)置需合理,過高可能導(dǎo)致誤判,過低則易受干擾電流影響。
電壓驟降判據(jù)(輔助判據(jù)):與電流突增同步,由于擊穿通道的形成和回路的巨大電流,輸出電壓會急劇下降。系統(tǒng)會監(jiān)測電壓的下降速率或下降幅度,作為擊穿的輔助確認(rèn)信號。這一判據(jù)能有效避免因單一電流傳感器故障而導(dǎo)致的漏判。
策略協(xié)同:在實際測試中,動態(tài)調(diào)壓與擊穿點判定緊密協(xié)同。調(diào)壓策略決定了材料承受電應(yīng)力的方式,而判定策略則是在此過程中精準(zhǔn)捕捉失效的“決定性瞬間”?,F(xiàn)代智能擊穿試驗儀通過高速數(shù)據(jù)采集卡,實時監(jiān)控電壓-電流曲線的形態(tài),結(jié)合上述判據(jù),能在微秒級內(nèi)做出判斷并執(zhí)行保護(hù),確保了測試的高效與安全。