电气强度的定义: 击穿电压比上击穿样品的厚度等于样品的电气强度 .

电气强度测试又称耐压测试。简单点说，任何电气设备都有一个绝缘等级，不同额定电压的绝缘等级不一样。当超过一定电压等级后，设备的绝缘就会被击穿。电气强度测试就是看在给被测设备加一定的高电压（可以参考IEC标准或者国标），看是否会导致击穿。如果不击穿，则通过，击穿则说明不合格。一般在设备出厂前做这个试验，在现场可能仅仅是摇绝缘就可以了。另外，该试验是破坏性试验，一旦击穿，不可修复。电气强度测试又称耐压测试，是围绕绝缘材料被击穿后呈现出导体特性的特点，考察相关电参数的变化特征，以此判定绝缘材料是否被击穿。

介电强度的测试：

大多数高分子材料在一定电压范围内是绝缘体，但是随着施加电压的升高，性能会逐渐下降。电压升到一定值时变成局部导电，此时称为材料的击穿。

定义:介电强度：试样击穿时,单位厚度承受的击穿电压值，单位为kv/mm或Mv/m。有时也称为电气强度或击穿强度。通常介电强度越高,材料的绝缘质量越好：Eb＝Ub/h.

Eb表征了材料所能承受的最大电场强度，是高聚物绝缘材料的一项重要指标。聚合物绝缘材料的 Eb 一般为107V/cm左右。

绕组线击穿电压试验仪检定装置

绕组线击穿电压试验仪主要用于检测漆包绕组 线的各项性能指标，从而判断漆包绕组线的质量是 否符合相关标准和质量技术性能要求。国内计量技 术机构通常对其试验电压、击穿动作电流、升压速 度等参数进行检定，其中升压速度参数对于绕组线 击穿电压试验仪尤为重要，因为检定时绕组线是否 被击穿，不仅与承受的电压值有关，还和升压速度 密切相关 [1]。目前，计量技术机构检定升压速度参数 时，基本采用高压表测量电压，秒表测量时间，然 后将两者相除，最后得出升压速度[2-4]。这种检定方式， 因需要通过检定人员启停秒表来测量时间，得到的 升压速度数据的不确定度相对较大，从而使检定出 的升压速度数据可信程度降低。此外，检定多个参数， 需要携带操作多种设备，给现场实际检定带来不便， 检定效率较低。因此，研制出一种专门用于检定绕 组线击穿电压试验仪（简称试验仪）的装置，对试 验仪量值溯源、绕组线产品质量提升很有意义。

1  检定装置的设计原理

检定装置的主要功能包括试验电压、升压速度、 击穿动作电流、电压持续时间。总体设计原理如 图 1 所示。高压分压通过电压处理单元后送至微 控制单元（MCU），这些信号经过 MCU 处理，通过 相关算法，计算出电压有效值，至显示屏显示。电 流通过电流处理单元后送至 MCU，这些信号经过 MCU 处理，通过相关算法，计算出电流有效值并至 显示屏显示，同时在内置存储器中保存并至显示屏 显示这个过程中最大值（击穿电流值），从而达到击穿电流的保存功能。通过电压测量过程中采集到的 电压信号控制 MCU 计时器进行工作，从而计算出升 压时间、电压持续时间。

2  检定装置技术指标

根据绕组线击穿电压试验仪计量性能要求，标 准器需要满足技术指标包括 [5] 交流电压测量范围： 0 ～15 kV，准确度等级：0.5 级；交流电流测量范围： 0 ～ 20 mA，准确度等级：0.5 级；电压持续时间测 量范围：1.00 ～ 999.99 s，最大允许误差：±（0.5% ±2 个字）；升压速度测量范围：20 ～ 500 V/s，最 大允许误差：±2%。

3  主要功能模块

3.1 试验电压

试验电压为高压值，其原理如图 2 所示。绕 组线击穿电压试验仪输出高压经分压器，变为较易 测量的电压信号，经信号处理及采样保持后送至模 数转换器进行模数转换，MCU 读取数字量进行计 算和处理，最后通过显示电路显示测量结果。具体 过程为高压分压模块采用高稳定低电压系数定制电 阻（STG45）作为高压分压模块的上段，高压分压模块的下段由精密电阻、高精度放大器（OP07）及 电子开关组成。通过 MCU（STM32F103C8）控制电 子开关的通断来控制分压比。分压后的低电压经过 由放大器、精密电阻和电子开关组成的可控放大电 路使其电压工作范围为 0.6 ～ 2.1 V。通过 MCU 的 逻辑信号切换不同的量程。模数转换采集模块由 芯片（AD7402）及周边电路组成。通过 MCU 控制 AD7402 的数据采集，并控制串口显示屏，显示测量 数据。

3.2 升压速度

3.2.1 升压速度硬件

升压速度硬件的原理在进入 MCU 前与试验电压 硬件是一样的，不同的是通过模数转换采集模块送 入 MCU 的数据经过处理后和设定的值进行比较，如 这个数据值达到设定值，MCU 启动内部计时器进行 计时，并且同时将这个数据保存到内置存储器。当 MCU 判断来自模数转换采集模块 3 个采样周期内的 数据都在设定的阈值区间内，MCU 计时器停止计时 并保存此时的电压数据至内置存储器。MCU 通过提 取内置存储器及计时器数据来计算升压时间。

3.2.2 升压速度软件

升压速度程序控制流程如图 3 所示。定时器以 稳定电压时间阈值的三分之一时间间隔判断电压是 否大于设置的升压启动电压值。定时器以稳定电压 时间阈值的三分之一时间间隔判断连续的 3 个电压 值差是否小于升压稳定电压值。当被检试验仪发生 故障，电压无法稳定时，超过稳定电压时间阈值时 结束此次控制流程。检定装置的设置界面，需要设 置 3 个重要参数，1）升压启动电压值：被检试验仪 升压时触发计时器的电压阈值；2）升压稳定电压范 围：被检试验仪电压升到一定值时的允许波动范围； 3）稳定电压时间阈值：采用稳定电压的周期时间。 针对通过间隔时间多次采样难以判定升压速度稳定 点时，添加了一个预设稳定电压值来辅助判断。通 过这 3 个功能设置，可以实现升压速度的准确计量。

3.3 击穿动作电流

电流输入必须经过一个采样电阻网络，如图 4所示。电流通过输入端子进入电流采样单元后，经 过采样电阻 R1、R2 产生一个电压。当输入的电流 为 0.02 ～ 4 mA 时，电子开关 K1、K2 为默认状态， R1 两端的电压通过电子开关送入放大电路后，由模 数转换采集模块送入 MCU 处理；当输入的电流为 4 ～ 400 mA 时，电子开关 K1、K2 动作，R2 两端的 电压通过电子开关送入放大电路后，由模数转换采 集 模 块 送 入 MCU 进 行 处 理。 图 4 中 D1、D2、D3、 D4 由多个二级管串联而成，通过二级管的节电压来 确保输入电流不能过大。当输入电流过大，会在采 样电阻 R1、R2 上形成一个大于二极管节电压的电压， 并且这个电压会导致二极管组正向导通，达到保护 采样电阻 R1、R2 及后级放大电路的目的。采样电阻 由多个精密电阻组成，主要考虑电阻的功率及稳定 性。通过模数转换采集模块的电压反馈至 MCU，从而控制相应的电子开关，切换放大器的放大倍数， 达到切换量程的目的。经过上述两个阶段后的电压 分别送入模数转换采集模块，最后经信号处理器处 理后显示对应的电流。

*电压击穿强度测试仪

测试原理：

1、*电压击穿强度测试仪由控制部分和高压试验部分组成。北京智德创新检测仪器由计算机或触摸屏控制整个仪器运行。
2、在触摸屏或计算机上设置界面设置好升压方式、试验电压值、耐压时间值，升压速度确定后回到主界面，启动运行后，北京智德创新检测仪器器按预先设定的升压方式和升压速度控制步进电机，从而带动调压器升高试验电压，并同步测量试验电压，由计算机或触摸屏显示电压值，并描绘出实时曲线。变压器高压端串联一个保护电阻接到电极系统的上电极，施加到试样上。
3、当试验电压达到预设值，保持耐压时间（升压方式为恒定耐压）过后，试样还未击穿，系统自动降压回零跳闸；若在升压过程中试样击穿，过流继电器将迅速切断电路自动降压回零，触摸屏或计算机界面将保持最高击穿试验电压值显示。

试验方法：
1、两种试验方式介绍：
试验方式的选择在系统设置中进行。需要注意的是交流试验时，需要插入硅堆短路杆。直流试验时需要将硅堆短路杆拔出，以免影响实验系数，并且直流试验结束必须进行放电操作，以免残留余电对实验人员造成危险，放电过程如放电棒来回摆动，放电过程中警报灯闪烁，蜂鸣器报警，需等待蜂鸣器停止报警，警报灯不再闪烁，方可打开试验箱门。
2、三种试验方法介绍：
连续升压：连续升压又分为快速升压和慢速升压两种，其中快速升压为试样电压从零开始以选择的升压速率匀速升压，直到试样击穿为止，击穿电压为击穿瞬间的电压值。慢速升压为试样电压从零升压到达初始电压，到达初始电压后以选定的升压速率升压直到试样击穿，击穿电压为击穿瞬间的电压值。
逐级升压：试样电压从零快速升压到达初始电压，北京智德创新检测仪器到达初始电压后以梯度保持时间为时间长度，稳定电压，梯度时间结束后继续以选定的升压速率升压，达到下一个梯度电压值再稳定电压，如此过程直到试样击穿。对于击穿电压的确定分为两种情况，可在试样设置中选择采样方式。
瞬时升压：试样电压直接到达初始电压，保持该电压设定时间直到试样击穿，击穿电压为击穿瞬间的电压值。

测试电极：
金属电极应始终保持光滑、清洁和无缺陷。
注1：当对薄试样进行试验时，电极的维护格外重要为了在击穿时尽量减小电极损伤，优先采用不锈钢电极；
接到电极上的导线既不应使得电极倾斟或其他移动或使得试样上压力变化，也不应使得试样周围的电场分布受到显著影响；
注2：试验非常薄的薄膜（例如，＜5μm厚〉时，这些材料的产品标准应规定所用的电极、操作的具体程序和试样的制备方法。
1、不等直径电极：
电极极由两个金属圆柱体组成，其边缘倒圆成半径为（3.0土0.2) mm的圆弧。其中一个电极的直径为（25士1) mm，高约25 mm，另一个电极直径为（75士。mm，高约 15 mm。 两个电极同铀放置，误差在 2mm内）所示。
2、等直径电极：
如果使用一电极架便上下电极准确对中放置，误差在1. 0 mm内，则下电极直径可减小到（25士 。 mm，两电极直径差不大于0. 2 mm. 其所测结果与5. 1. 1. 1不等直径电极测得的结果不一定相同。
3、厚样品的试验：
当有规定时，厚度超过 3mm 的板材和片材应单面机加工至（3. 0 士 0. 2) mm. 然后，试验时将高压电极置于未加工的面上。
注：为了避兔网络或因受现有设备限制，必要时可以根据需要，通过机加工把试样制备成更小的厚度。
4、带、薄膜和窄条：
两个电极为两根金属棒，其直径为（6. 0±0. 1) mm. 垂直安装在电极架内，使一个电极在另一个电 撞上面，试样夹在棒的两个端面之间。

上下电极要同心轴，误差在0.1 mm内。 两电极面应与其轴向相垂直，端面的边缘倒成半径为(1. 0土0.2) mm的圆弧。上电极压力为（50±2) g且应能在电极架内的沿垂直方向自由移动。
为了防止窄条边缘发生闪络，可用薄膜或其他薄的绝缘材料条搭盖在窄条边缘并夹住试样。 此外， 电极周围可以采用防弧密封固，此时电植和密封圈之间留有（1～2) mm的环状间隙。 下电极与试样之间的间隙（在上电极与试样接触之前〉应小于0.1 mm。
5、锥销电极：
在试样上垂直试样表面钻两个相互平行的孔，两孔中心距离为（25土1) mm. 两孔的直径这样来确定：用锥度约2%的钱刀扩孔后每个孔的较大的一端的直径不小于4.5 mm且不大5. 5 mm.。
钻好的两孔全贯穿试样，但如果试样是大管子，则孔仅贯穿一个管壁，并在孔的整个长度上用铰刀扩孔。
在钻孔和扩孔时，孔周围的材料不应有任何形式的损坏，如劈裂、破碎或碳化。
用作电极的锥形销的锥度为（2.0土0. 2）%，并将锥形销压人〈但不要锤人〉两孔，以使它们能与试样紧密配合，并突出试样每一面至少2 mm））
这类电极仅适用于试验厚度至少为1. 5 mm的硬质材料。
6、平行圆柱形电极：
对厚度大于15mm的具有高电气强度的试样进行试验时，将试样切

成100mm×50 mm，并钻两个孔，每个孔的直径比圆柱形电极的直径大，但差值不大于0.I mm.圆柱形电极直径为（6.0士0.1）mm，并有半球形端部，每个孔的底部是半球形以便与电极配合，使得电极部和孔的底部之间间隙在任何点都不超过0.05 mm。如果在材料规范中没有另外规定，则两孔沿其长度的侧面相距应是(10士1)mm，每孔应延伸到离相对的表面（2.25±0. 25) mm以内。