ASTM D150 Характеристики на загубите на променлив ток и пропускливост (диелектрична константа) на твърда електрическа изолация

Стандартните методи за изпитване на ASTM D150 за характеристики на загубите при променлив ток и пропускливост (диелектрична константа) на твърда електрическа изолация, разработени от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM) , описват методи за изпитване за определяне на относителната пропускливост, коефициента на разсейване, индекса на загуби, коефициента на мощност, фазовия ъгъл и ъгъла на загуби на проби от твърд електроизолационен материал, когато обемните импеданси се използват като стандарти. Разглежданият честотен диапазон се простира от по-малко от 1 Hz до няколкостотин мегахерца.

Тези методи за изпитване предоставят обща информация за различни електроди, инструменти и техники за измерване. Всеки, който се интересува от въпроси, свързани с конкретен материал, трябва да се консултира със стандартите на ASTM или други стандарти, пряко приложими за тествания материал.

Изолационните материали обикновено се използват по два различни начина:

• Поддържане и изолиране на компонентите на електрическата мрежа един от друг и от земята
• Действащ като диелектрик на кондензатор.

За първата употреба обикновено се желае опорният капацитет да е възможно най-малък, в съответствие с приемливи механични, химични и топлоустойчиви свойства. Следователно е желателна ниска стойност на диелектричната проницаемост. За втората употреба е желателна висока стойност на диелектричната проницаемост, така че кондензаторът да бъде възможно най-малък физически. Понякога се използват междинни стойности на диелектричната проницаемост, за да се мащабират напреженията на ръба или края на проводника, за да се минимизира променливотоковата корона.

И в двата случая (електрическа изолация и диелектрик на кондензатор), загубите от променлив ток обикновено трябва да бъдат малки, както за да се намали нагряването на материала, така и за да се сведе до минимум въздействието му върху останалата част от мрежата. При високочестотни приложения ниската стойност на индекса на загубите е особено желателна, защото за дадена стойност на индекса на загубите диелектричните загуби се увеличават директно с честотата. В определени диелектрични конфигурации, като например крайни втулки и кабели за тестване, понякога се въвеждат увеличени загуби, често в резултат на повишена проводимост, за да се контролира градиентът на напрежението. При сравняване на материали с приблизително еднаква диелектрична проницаемост или използване на материал при условия, при които неговата диелектрична проницаемост остава по същество постоянна, е потенциално полезно да се вземат предвид и коефициентът на разсейване, коефициентът на мощност, фазовият ъгъл или ъгълът на загубите.

Когато са налични достатъчно данни за корелация, коефициентът на дисипация или коефициентът на мощност е полезен за посочване на свойствата на даден материал в други отношения, като например диелектричен пробив, съдържание на влага, степен на втвърдяване и други фактори. Въпреки това, деградацията, дължаща се на термично стареене, може да не повлияе на коефициента на дисипация, освен ако материалът впоследствие не е изложен на влага. Докато началната стойност на коефициента на дисипация е важна, промяната в коефициента на дисипация със стареенето обикновено е много по-значителна.

Накратко, ASTM D150 предоставя стандартизирани процедури за оценка на диелектричните свойства на твърди изолационни материали при условия на променлив ток (AC). Този стандарт е от решаващо значение за характеризиране на материали, използвани в електрически и електронни приложения, особено тези, предназначени да функционират като изолатори. Стандартът определя методи за изпитване за измерване на:

• Диелектрична константа (относителна диелектрична проницаемост)
• Коефициент на разсейване (диелектрични загуби)
• Индекс на загуби и индекс на пропускливост

Тези параметри се оценяват в диапазон от честоти и температури, за да се разбере как се държат материалите при различни условия на електрическо напрежение.

Този стандарт очертава множество техники за изпитване на диелектрични свойства. Тези техники включват:

• Двуелектродна система с предпазен пръстен
• Монтаж на тритерминален кондензатор
• Метод с паралелни плочи
• Коаксиална или реентрираща кухина за високочестотно тестване

Изборът на метод зависи от честотния диапазон, вида на материала (напр. лист, филм) и необходимата точност.

Условията на теста са както следва:

• Честотен диапазон: Обикновено между 50 Hz и няколко MHz, в зависимост от метода.
• Температурен диапазон: От стайна температура до повишени условия (определени от потребителя или изискванията на продукта).
• Нива на напрежение: Може да бъде ниско или високо напрежение AC, както е определено от приложението.

Основните приложения на този стандарт са:

• Трансформатори и кондензатори
• Печатни платки (PCB)
• Електрически кабели и изолационни филми
• Системи за изолация на високо напрежение

Стандартът ASTM D150 се счита за важен поради следните причини:

• Осигурява електрическа изолация: Помага да се провери дали даден материал ще изолира ефективно срещу електрически токове при условия на променлив ток (AC). Предотвратява повреди като късо съединение, диелектричен пробив и прегряване на компоненти.
• Подпомага избора и проектирането на материали: Инженерите и дизайнерите използват данни от стандарта ASTM D150, за да изберат правилните материали за кондензатори, трансформатори, кабели, печатни платки и други компоненти. Точните данни за диелектричната константа и загубите осигуряват оптимална производителност както във високочестотни, така и в нискочестотни приложения.
• Контрол на качеството и постоянство: Чрез наблюдение на постоянството на материалите в производствените партиди, производителите могат да гарантират, че всеки продукт отговаря на необходимите спецификации. Отклоненията в диелектричното поведение могат да показват дефекти или замърсяване.
• Валидиране на дизайна: Подпомага електроинженерите да проверят поведението на компонентите в реални условия.
• Въздействие върху ефективността на системата: Материалите с високи диелектрични загуби могат да намалят общата ефективност на системата, като губят енергия под формата на топлина. Този стандарт помага за идентифициране на по-енергийно ефективни материали с по-ниски коефициенти на разсейване.
• Осигурява безопасност и съответствие: Електрическата изолация, особено във високоволтови или критични среди, трябва да отговаря на строги стандарти за безопасност. Тези стандартни данни често се изискват за регулаторни одобрения и документация за съответствие.
• Улеснява научноизследователската и развойна дейност: Учените по материалознание използват този стандарт за тестване на нови полимери, композити и филми за техните електрически свойства, ускорявайки иновациите в електрониката и изолационните технологии.

В обобщение, ASTM D150 е основен стандарт за електрически изолационни и диелектрични изпитвания. Той предоставя основни насоки за точно определяне на диелектричната проницаемост и свойствата на загубите на материалите, използвани в критични електрически и електронни системи.

Нашата организация, която от години подкрепя бизнеса във всички сектори чрез широк спектър от дейности по тестване, измерване, анализ и оценка, се гордее със силен екип от служители, които следят отблизо световните развития в науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенстват. В този контекст, ние също така предоставяме услуги за тестване в съответствие със стандартните методи за изпитване на характеристики на загубите на променлив ток и пропускливост (диелектрична константа) на твърда електрическа изолация ASTM D150.