硫化橡胶工频电压击穿强度测试仪

硫化橡胶工频电压击穿强度测试仪(ASTM D149)

工频电压下的介电强度试验

v  试验设备与装置

v  工频高电压的测量

一、 试验设备与装置

试验设备与装置：高压试验变压器、调压器以及控制线路和保护装置。

（1）高压试验变压器：

要求：具有足够的额定电压和容量，且输出电压的波形没有畸变。

A.变压器的容量

指变压器在额定电压电流的情况下的视在功率。

（视在功率：交流电路中，电压和电流的乘积，或者说有功功率和无功功率的矢量和，单位为V·A或KV·A。)

S=UI=U²ωC_X

绝缘材料击穿试验通常选取容量为10kV·A的变压器。

对与大电容试样的耐压试验，采用超低频正弦电压，可以大大降低变压器的容量。（如采用0.1Hz超低频电压，变压器容量可减小到50Hz时的1/500。）

B.变压器的电压

额定电压等级是根据试样的试验电压等级来选定，通常选取50~100kV。采用多台变压器串接可获得更高的试验电压。

                                              串接变压器原理图

两台变压器串接输出的视在功率：S=2UI

设备容量的利用率：2UI/3UI=2/3

注意：串接的级数增加，输出的电压增高，但设备容量的利用率降低。

对于电容量较大的试样，可以通过串联谐振回路获得比试验变压器更高的电压。

                  串联谐振回路原理图

调节电抗器的电感L或改变试验电压的频率，达到谐振：

ωL=1/ωC_X        →    U_X=QU₀

Q为谐振回路的品质因素，一般为20~80。

C.电压的波形

工频电压的波形：正弦波。

波形畸变影响介电强度试验结果：

ü  高次谐波会降低击穿场强；

ü  击穿决定于电压的峰值，而测量的电压是有效值，若波形畸变，则同一峰值电压测得的有效值就不同了。

波形因素：正弦波电压的峰值与有效值之比。U幅值=√2U有效

通常要求波形因素不超过：√2（1±5%）

波形畸变的原因：变压器的非线性激磁电流造成的。

变压器的磁化曲线：a)磁通与激磁电流的关系；b)磁通及激磁电流的波形

试验变压器的输入电压为：U₁=K(U_S-U₂)

k为调压器的电压比；

U_s为电源电压；

U₂为激磁电流流经调压器产生的电压降。

调压器的漏抗越大，波形畸变越严重。在调压器和试验变压器之间接入滤波器可改善电压波形。

（2）调压器

用来调节电压上升的方式和速度，接在试验变压器和电源之间。

常用调压器：自耦调压器和移圈调压器。    

A.  自耦调压器

原理：借助于一个滑动触点沿着绕组移动来改变输出电压。

优点：结构简单、体积小、漏抗小、价格便宜。

缺点：输出电流较大时，触点在移动过程中因接触不好会产生火花。

B.  移圈调压器（容量较大）

原理：靠移动短路线圈改变其他两个线圈的漏磁通，从而改变在这两个线圈上的电压分配来实现调节输出电压。

优点：调压过程靠电磁耦合，不会出现火花，容量可做得很大。

缺点：漏抗较大，波形易产生畸变。

移圈调压器结构图                   移圈调压器原理图

（3）控制线路

满足要求：

只有在试验人员撤离高压试验区，并关好安全门之后，才能加上电压进行试验。

升压必须从零开始，以一定方式和速度上升。

在试样发生击穿时，能自动切断电源；在自动控制线路中，能自动是电压下降到零。

计算机在介电强度试验的控制系统中应用：采用单片机或微机控制步进电动机带动调压器实现升压、降压过程。

（4）保护和接地

在试验回路的低压部分可能出现高电压的地方接上放电间隙。  

在高压测试回路中应接保护电阻。

接地点和接地体的连接线应采用尽量短的多股线，以减小电阻和电感。

高压试验区应装有保护围栏，并备有接地棒。

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