介電常數和(hé)介質損耗因數測試結果有哪些影(yǐng)響因素

  1、頻(pín)率
  絕緣材料能在整個(gè)電磁波頻(pín)譜上使用(yòng)，這(zhè)些頻(pín)譜包括從直流電到至少3×1010Hz的(de)無線電頻(pín)率。僅存在非常少數的(de)材料，如聚苯乙烯，聚乙烯，熔融二氧化(huà)矽，它們的(de)電容率和(hé)損耗指數在該頻(pín)率範圍内是近似恒定的(de)。有必要在材料将采用(yòng)的(de)頻(pín)率下(xià)測量電容率和(hé)損耗指數，同時(shí)有必要在放置時(shí)的(de)幾個(gè)合适頻(pín)率下(xià)測量電容率和(hé)損耗指數，如果該材料将在某個(gè)頻(pín)率範圍使用(yòng)的(de)話(huà)。
  當材料存在電介質極化(huà)時(shí)，則可(kě)導緻電容率和(hé)損耗指數随著(zhe)頻(pín)率的(de)變化(huà)。兩種最重要的(de)極化(huà)是由于極性分(fēn)子導緻的(de)偶極極化(huà)，以及材料不均勻性導緻的(de)界面極化(huà)。圖X3.1顯示了(le)電容率和(hé)損耗指數随著(zhe)頻(pín)率的(de)變化(huà)(17)。在最高(gāo)頻(pín)率下(xià)開始，此時(shí)電容率通(tōng)過一種原子或電子的(de)極化(huà)來(lái)進行測定，每次成功的(de)極化(huà)，不管是偶極極化(huà)還(hái)是界面極化(huà)，都促進電容率結果在零頻(pín)率時(shí)具有最大(dà)值。每一次極化(huà)都提供了(le)一個(gè)最大(dà)的(de)損耗指數和(hé)耗散因子。在損耗指數爲最大(dà)值時(shí)的(de)頻(pín)率成爲該極化(huà)的(de)松弛頻(pín)率。它也(yě)是電容率以最大(dà)速率最大(dà)的(de)頻(pín)率以及發生一半的(de)該極化(huà)變化(huà)的(de)頻(pín)率。這(zhè)些極化(huà)影(yǐng)響相關的(de)知識将常常有助于确定應在哪個(gè)頻(pín)率下(xià)執行測量。
  自由離子或電子導緻的(de)電介質的(de)任何直流電導不會對(duì)電容率産生直接影(yǐng)響，但将産生一個(gè)耗散因子，該耗散因子随著(zhe)頻(pín)率發生相反得(de)變化(huà)，同時(shí)在零頻(pín)率時(shí)變得(de)無限大(dà)(圖X3.1的(de)虛線)。
  2、溫度
  溫度對(duì)某絕緣材料的(de)主要電學影(yǐng)響是将增大(dà)其極化(huà)時(shí)的(de)松弛頻(pín)率。它們随著(zhe)溫度以一定速率成倍最大(dà)，該速率使得(de)當溫度在6~50℃範圍内增大(dà)時(shí)，可(kě)導緻松弛頻(pín)率出現十倍的(de)增大(dà)。在較低頻(pín)率下(xià)的(de)電容率的(de)溫度系數将總是爲正值，除了(le)許多(duō)原子和(hé)電子極化(huà)導緻電容率溫度系數爲負值的(de)事實之外。然而在高(gāo)頻(pín)率下(xià)，溫度系數将爲負值，在某些中間頻(pín)率時(shí)可(kě)變爲零，而在偶極或截面極化(huà)的(de)松弛頻(pín)率下(xià)該溫度系數爲負值。
  損耗指數和(hé)耗散因子的(de)溫度系數可(kě)爲正值或負值，這(zhè)取決于松弛頻(pín)率的(de)測量關系式。當頻(pín)率高(gāo)于松弛頻(pín)率時(shí)，該值爲正值，而對(duì)于較低頻(pín)率，該值爲負值。因爲界面極化(huà)的(de)松弛頻(pín)率通(tōng)常低于1Hz，損耗指數和(hé)耗散因子的(de)相應溫度系數将在所有通(tōng)用(yòng)測量頻(pín)率下(xià)爲正值。因爲某一電介質的(de)直流電導通(tōng)常随著(zhe)絕對(duì)溫度的(de)倒數減小而成倍增大(dà)，由此導緻損耗指數和(hé)耗散因子值将以一種類似的(de)方式增大(dà)，同時(shí)将産生一個(gè)較大(dà)的(de)正值溫度系數。
  3、電壓
  所有電介質極化(huà)，除了(le)界面極化(huà)幾乎與存在的(de)電位梯度無關，直到該梯度值達到在材料空隙或材料表面上發生電離，或者發生擊穿的(de)數值。在界面極化(huà)中，自由離子數量可(kě)能随著(zhe)電壓而增大(dà)，同時(shí)可(kě)能改變極化(huà)和(hé)其松弛頻(pín)率的(de)大(dà)小。直流電導也(yě)會受到類似的(de)影(yǐng)響。
  4、濕度
  濕度對(duì)某絕緣材料的(de)主要電學影(yǐng)響是将大(dà)大(dà)增加其界面極化(huà)的(de)大(dà)小，因此增大(dà)其電容率，損耗指數和(hé)其直流電導。這(zhè)些濕度影(yǐng)響是由水(shuǐ)吸入材料體積，以及在材料表面形成離子化(huà)水(shuǐ)膜而導緻的(de)。後者在幾分(fēn)鐘(zhōng)之内形成，然而前者可(kě)能需要幾天，有時(shí)甚至是幾個(gè)月(yuè)來(lái)達到平衡，特别是對(duì)于較厚和(hé)相對(duì)不透水(shuǐ)材料(15)。
  5、水(shuǐ)浸泡
  水(shuǐ)浸泡對(duì)某絕緣材料的(de)影(yǐng)響近似爲100%相對(duì)濕度暴露的(de)影(yǐng)響。水(shuǐ)被吸入材料體積中，通(tōng)常其吸水(shuǐ)速率大(dà)于100%相對(duì)濕度下(xià)的(de)吸水(shuǐ)速率。然而，當最終達到平衡時(shí)，在兩種條件下(xià)的(de)吸水(shuǐ)的(de)總量基本是相同的(de)。如果材料存在水(shuǐ)溶性物(wù)質，水(shuǐ)浸泡下(xià)的(de)濾出将顯著快(kuài)于在100%相對(duì)濕度且不冷(lěng)凝前提下(xià)的(de)濾出。如果浸泡所用(yòng)水(shuǐ)不純，其雜(zá)質可(kě)能進入材料中。當材料去除水(shuǐ)進行測量時(shí)，與在100%相對(duì)濕度且不冷(lěng)凝前提下(xià)産生的(de)效果相比，其表面形成的(de)水(shuǐ)膜将變得(de)更厚，同時(shí)導電性更好，同時(shí)這(zhè)将要求一些時(shí)間來(lái)達到平衡。
  6、氣候
  氣候作爲一種自然現象，其包括溫度和(hé)濕度改變，降雨(yǔ)，飓風，大(dà)氣雜(zá)質和(hé)太陽紫外線和(hé)熱(rè)量的(de)影(yǐng)響。在這(zhè)些條件下(xià)，某絕緣材料表面可(kě)能發生性變化(huà)，如物(wù)理(lǐ)上的(de)粗糙化(huà)和(hé)裂解，化(huà)學上的(de)更多(duō)易溶成分(fēn)的(de)損失以及表面沉積的(de)鹽，酸和(hé)其它雜(zá)質的(de)反應。表面上形成的(de)任何水(shuǐ)膜将變得(de)更厚和(hé)更容易導電，同時(shí)水(shuǐ)将更容易滲入材料體積中。
  7、損失
  在電壓和(hé)溫度的(de)工作條件下(xià)，由于吸收濕分(fēn)，材料表面物(wù)理(lǐ)變化(huà)，材料成分(fēn)化(huà)學變化(huà)，以及材料表面和(hé)内部空隙表面的(de)電離影(yǐng)響，某絕緣材料可(kě)能損失電學強度。通(tōng)常來(lái)說，材料電容率和(hé)耗散因子将增大(dà)，同時(shí)它們的(de)增大(dà)值将随著(zhe)測量頻(pín)率降低而變得(de)更大(dà)。在充分(fēn)理(lǐ)解X3.1-X3.6列出的(de)影(yǐng)響之後，任何電學性能的(de)觀測變化(huà)，特别是耗散因子，可(kě)作爲損失的(de)一種度量方式，也(yě)就是指電介質強度減小的(de)一種度量方式。
  8、調節
  許多(duō)絕緣材料的(de)電學特征取決于溫度，濕度和(hé)水(shuǐ)浸泡性，正如以上章(zhāng)節所述，因此通(tōng)常有必要規定某一樣本的(de)過去曆史以及其與這(zhè)些因素相關的(de)試驗條件。除非将在室溫(20-30℃)下(xià)執行測量，同時(shí)未規定相對(duì)濕度，樣本應按規程D618進行調節。所選程序應最能接近匹配工作條件。當數據要求包含寬範圍的(de)溫度和(hé)相對(duì)濕度時(shí)，将有必要使用(yòng)中間值，同時(shí)可(kě)調節至平衡。