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體積電阻率表面電阻率測定儀的電導(dǎo)
閱讀：716發(fā)布時(shí)間：2024-5-6
1.電介質(zhì)的電導(dǎo)
1.1 吸收現(xiàn)象
如圖1-8(a)所示,，當(dāng)S2處于斷開狀態(tài)，合上S1直流電壓U加在固體電介質(zhì)時(shí),，通過介質(zhì)中的電流將隨時(shí)間而衰減,，最終達(dá)到某一穩(wěn)定值，其電流隨時(shí)間的變化曲線如圖1-8(b)所示,，這種現(xiàn)象稱為吸收現(xiàn)象,。
吸收現(xiàn)象是由電介質(zhì)的極化所引起，無損極化產(chǎn)生電流ic,，有損極化產(chǎn)生電流ia,，如圖1-8(b)所示。顯然,，無損極化迅速完成,，所以ic即刻衰減到零；而有損極化完成的時(shí)間較長,，所以ia較為緩慢地衰減到零,，這部分電流稱為吸收電流。不隨時(shí)間變化的穩(wěn)定電流Ig稱為電介質(zhì)的電導(dǎo)電流或泄漏電流,。因此,，通過電介質(zhì)的電流由三部分組成，即
i=ic+ia+Ig (1-7)
尚須指出,，吸收電流是可逆的,，即在圖1-8(a)的電路中，如斷開S1,，除去外加電壓,，并將S2閉合上，使電介質(zhì)兩側(cè)的極板短路,，這時(shí)會(huì)有與吸收電流變化規(guī)律相同的電流一i反向流過,，如圖1-8(b)所示。
根據(jù)上述分析,，可畫出電介質(zhì)的三支路并聯(lián)等效電路,，如圖1-9所示。圖中含有電阻R的支路代表電導(dǎo)電流支路,，含有電容C的支路代表無圍極化引起的瞬時(shí)充電電流支路,，而電阻r和電容?C串聯(lián)的支路則代表有損極化引起的吸收電流支路。
吸收現(xiàn)象在絕緣試驗(yàn)中對(duì)判斷絕緣介質(zhì)是否受潮很有用,。因?yàn)楫?dāng)絕緣受潮時(shí),，其電導(dǎo)大大增加，電導(dǎo)電流Ig也大大增加,，而吸收電流ia的變化相對(duì)較小,，且通過r很快衰減。據(jù)此,，工程上通過測量加上直流電壓后t=15s和==60s時(shí)流過絕緣介質(zhì)的電流I之比來反映吸收現(xiàn)象的強(qiáng)弱,，此比值即為介質(zhì)的吸收比 K，其表達(dá)式為
(1-8)
對(duì)良好的絕緣,，一般K≥1.3,，當(dāng)絕緣受潮或劣化時(shí)K值變小。此外,，在對(duì)吸收現(xiàn)象較顯著的絕緣試驗(yàn)中,，如電纜、電容器等設(shè)備,，要特別注意出吸收電流聚積起來的所謂“吸收電荷"對(duì)人身和設(shè)備安全的威脅,。
1.2電介質(zhì)的電導(dǎo)率
理想的絕緣應(yīng)該是不導(dǎo)電的，但實(shí)際上絕對(duì)不導(dǎo)電的介質(zhì)是不存在的,。所有的絕緣材料都存在極弱的導(dǎo)電性,，表示電導(dǎo)特性的物理量是電導(dǎo)率γ，它的倒數(shù)是電阻率ρ,。電工絕緣材料的ρ一般為108～1020Ω·m,；導(dǎo)體的ρ為10-8～10-4Ω·m；介乎二者之間的為半導(dǎo)體,，半導(dǎo)體的ρ為10-3～107Ω·m,。可見絕緣與導(dǎo)體只是相對(duì)而言,，二者之間并無確切的界線,。而是人為的劃分。幾種常用介質(zhì)的電阻率列于表1-1,。
需要指出,，電介質(zhì)的電導(dǎo)與金屬的電導(dǎo)有著本質(zhì)的區(qū)別。氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)是由于游離出來的電子,、正離子和負(fù)離子等在電場作用下移動(dòng)而造成的,；液體和固體電介質(zhì)的電導(dǎo)是由于這些介質(zhì)中所含雜質(zhì)分子的化學(xué)分解或熱離解形成的帶電質(zhì)點(diǎn)(主要是正、負(fù)離子)沿電場方向移動(dòng)而造成的,。因此,，電介質(zhì)的電導(dǎo)主要是離子式電導(dǎo)。金屬的電導(dǎo)是金屬導(dǎo)體中自由電子在電場作用下的定向流動(dòng)所造成,。所以,，金屬的電導(dǎo)是電子式電導(dǎo)。此外，電介質(zhì)的電導(dǎo)隨溫度的升高近似于指數(shù)規(guī)律增加,，或者說其電阻率隨溫度的上升而下降,，這恰恰與金屬導(dǎo)電的情況相反。這是因?yàn)?，?dāng)溫度升高時(shí),，電介質(zhì)中導(dǎo)電的離子數(shù)將因熱離解而增加；同時(shí),，溫度升高,，分子間的相互作用力減小及離子的熱運(yùn)動(dòng)改變了原有受束縛的狀態(tài)，從而有利于離子的遷移,，所以使電介質(zhì)的電導(dǎo)率增加,。電介質(zhì)的電導(dǎo)率γ與溫度T之間的關(guān)系式為
(1-9)
式中：A、B為常數(shù),；T為絕對(duì)溫度,。
在實(shí)際測試絕緣的電導(dǎo)特性時(shí)，通常用電阻來表示,，稱為絕緣電阻,。由于介質(zhì)中的吸收現(xiàn)象，在外加直流電壓U作用下,，介質(zhì)中流過的電流i是隨時(shí)間而衰減的,，因此，介質(zhì)的電阻
則隨時(shí)間增加,，最后達(dá)到某一穩(wěn)定值
,。人們將電流達(dá)到穩(wěn)定的泄漏電流Ig時(shí)的電阻值作為電介質(zhì)的絕緣電阻。一般情況下,，加在絕緣上的直流電壓大約經(jīng)過60s,，泄漏電流即可達(dá)到穩(wěn)定值，因此常用R60s的值作為穩(wěn)態(tài)絕緣電阻值R∞,。固體電介質(zhì)的泄漏電流,，除了通過介質(zhì)本身體積的泄漏電流Iv外，還包含有沿金質(zhì)表面的泄漏電流Is,，即I=Iv+Is,。因此，所測介質(zhì)的絕緣電阻R實(shí)際上是體積電阻Rv和表面電阻Rs相并聯(lián)的等效電阻,，即
(1-10)
由于介質(zhì)的表面電阻取決于表面吸附的水分和臟污,，受外界條件的影響較大，因此,，為消除或減小介質(zhì)表面狀況對(duì)所測絕緣電阻的影響,，一般應(yīng)在測試之前首先對(duì)介質(zhì)表面進(jìn)行清潔處理,，并在測量接線上采取一定的措施(將在5.2節(jié)中具體介紹)，以減小表面泄漏電流對(duì)測量的影響,。
電介質(zhì)的電導(dǎo)在工程實(shí)際中的意義：
(1)在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)巾,，通過測量絕緣電阻和泄漏電流來反映絕緣的電導(dǎo)特性，以判斷絕緣是否受潮或存在其他劣化現(xiàn)象,。在測試過程中應(yīng)消除或減小表面電導(dǎo)對(duì)測量結(jié)果的影響,，同時(shí)還要注意測量時(shí)的溫度,。
(2)對(duì)于串聯(lián)的多層電介質(zhì)的絕緣結(jié)構(gòu),，在直流電壓下的穩(wěn)態(tài)電壓分布與各層介質(zhì)的電導(dǎo)成反比。因此設(shè)計(jì)用于直流的設(shè)備絕緣時(shí),，要注意所用電介質(zhì)的電導(dǎo)率的合理搭配,，達(dá)到均衡電壓分布的效果，以便盡可能使材料得到合理使用,。同時(shí),，電介質(zhì)的電導(dǎo)隨溫度的升高而增加，這對(duì)正確使用和分析絕緣狀況有指導(dǎo)意義,。
(3)表面電阻對(duì)絕緣電阻的影響使人們注意到如何合理地利用表面電阻,。如果要減小表面泄漏電流，應(yīng)設(shè)法提高表面電阻,，如對(duì)表面進(jìn)行清潔,、干燥處理或涂敷憎水性涂料等；如果要減小某部分的電場強(qiáng)度,，則需減小表面電阻,，如在高壓套管法蘭附近涂半導(dǎo)體釉，高壓電機(jī)定子繞組露出槽口的部分涂半導(dǎo)體漆等,，都是為了減小該處的電場強(qiáng)度,，以消除電暈。
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