影响固体击穿电压的因素分为哪些?
影响固体击穿电压的因素是多方面的,主要包括以下几个方面:
1. 电压作用时间
短时间作用:在冲击电压作用下,主要发生电击穿,此时击穿电压较高。
长时间作用:在周期性过电压或交流实验电压较长时间作用下,热击穿占主导地位,击穿电压会降低。若电压作用时间非常长,还可能导致电化学击穿,击穿电压进一步下降。
2. 电场均匀程度与介质厚度
电场均匀性:对于电击穿过程,电场越均匀,击穿电压越高。然而,在热击穿过程中,如果散热条件不佳,介质厚度的增加反而不利于散热,可能导致击穿电压下降。
介质厚度:在均匀电场中,击穿电压与介质厚度之比称为击穿电场强度(简称击穿场强),它反映了固体电介质自身的耐电强度。但是,随着介质厚度的增加,散热条件可能变差,影响击穿电压。
3. 电压种类
同一介质在直流、交流、冲击电压作用下的击穿电压是不同的。通常,直流电压作用下的击穿电压高于工频交流电压,而工频交流击穿电压又高于高频交流击穿电压,冲击击穿电压则最高。
4. 累积效应
每一次加压都会使绝缘介质产生一定的损伤,这些损伤逐渐积累,最终导致击穿电压的下降。
5. 受潮
绝缘材料受潮后,由于水分电导大、损耗大,会导致击穿电压显著下降。
6. 温度
温度对击穿电压的影响显著。一般来说,当温度超过一定值时,温度越高,散热条件越差,击穿电压越低。特别是在高温下,容易发生热击穿。
7. 绝缘厚度
当绝缘很薄时,击穿电压与厚度成正比。但随着绝缘厚度的增加,散热会变得困难,且试样内部含有缺陷的机率增大,这些都会使介电强度降低。
8. 机械应力
绝缘材料在运行中可能会承受较大的机械负荷,加之长期受热和化学作用而逐渐老化,可能出现开裂、松散等问题,进而降低击穿电压。
9. 电极面积
同一厚度的绝缘材料,随着电极面积的增大,击穿电压会下降。这是因为电极面积愈大,电极所覆盖的介质弱点的机率也愈大。