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。
了解：非自动和自动调压介电强度试验原理（见P79~80）
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。
S UI U 2Cx
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。
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。
自耦调压器原理
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
（因直流下只有电导损耗）
✓ 冲击电压下因作用时间短，热的积累效应 和局部放电造成的破坏还来不及形成，其 EB高于直流和和工频交流下的EB。
✓ 电压频率越高，介质损耗越大， EB越低。
击穿场强与频率的关系
工程上绝缘材料的击穿场强通常是指工频电压下的击穿场强。
（2）Байду номын сангаас压作用时间
电击穿的时间很短，可以在10-7~10-9s 内发生。热击穿因热的累积需要较长 时间，随着时间增长，EB明显下降。
电子材料测量技术
第三章 介电强度试验
❖电介质的击穿 ❖试样和电极 ❖工频电压下的介电强度试验 ❖直流电压下的介电强度试验 ❖冲击电压下的介电强度试验 ❖叠加电压下的介电强度试验 ❖高电压试验室
本节课内容
➢工频电压下的介电强度试验 ❖试验设备与装置 ❖工频高电压的测量
➢直流电压下的介电强度试验 ❖直流高电压试验装置 ❖直流高电压的测量
k为调压器的电压比； Us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。
（要求测量误差不超过3%，测量用仪表一般要求为0.5级）
固体电介质击穿的形式：电击穿、热击穿和电化学击穿。
（1）电击穿：
由碰撞游离形成电子崩，当电子崩足够强时，破坏介质晶格结 构导致击穿。 主要特征：击穿电压高、击穿过程极快、击穿前发热不显著、击 穿场强与电场均匀程度密切相关而与周围环境温度无关。
本节课内容
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。)
➢概述 ➢气体电介质的击穿 ➢液体电介质的击穿 ➢固体电介质的击穿 ➢影响介电强度的因素 ➢试样、电极和升压方式的选择
影响介电强度的因素
影响因素：电压波形及频率、电压作用时间、电场的均匀 性及电压的极性、试样的厚度与不均匀性、环境条件等。
（1）电压波形及频率
✓ 直流电压下的EB高于工频交流电压下的EB。
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。
试验变压器的输入电压为：
U1 k(Us U2 )
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
（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。
二、工频高电压的测量
测量方法：静电电压表法、球隙测量法、互感器测量法、 分压器法、测量绕组法。
Et

E (1
a 4t
)
聚乙烯的击穿场强与电 压作用时间的关系
E∞为加压时间足够长击穿电压达到稳定时的最小击穿场强 a为常数，t为加压时间， Et为加压时间t时的击穿场强。
（3）电场的均匀性及电压的极性
不均匀电场下的击穿场强低于均匀电场下的本征击穿场强。 在不均匀电场下，直流和冲击电压的极性对击穿电压有明显影响。
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。
我国目前最高工频试验电压达2250kV（采用三台变压器串接）
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。
调节电抗器的电感L或改变试 验电压的频率，达到谐振：
串联谐振回路原理图
L 1 CX
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：
✓ 高次谐波会降低击穿场强； ✓ 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
正极性
负极性
针尖对平板电极系统
当针尖电极为正极性时，击穿电压要比针尖电极为负极性时低。
（4）试样的厚度与不均匀性
试样的厚度增加，会增加材料散热的困难， 也会增加电场的不均匀度，试样内部含有缺 陷的几率增大，从而使EB下降。
EB
UB d

Ad n1
绝缘纸的EB与厚度的关系
A为常数，d为试样厚度，n随材料性质、电压波形、及厚度范围在0.3~1.0范围内取值。