Tiêu chuẩn DIN 53483 Thử nghiệm vật liệu cách điện - Xác định tính chất điện môi

Tiêu chuẩn “DIN 53483 Thử nghiệm vật liệu cách điện - Xác định tính chất điện môi”, do Viện Tiêu chuẩn hóa Đức (DIN) ban hành, bao gồm các tiêu chuẩn phụ sau đây được công bố cùng tên:

• Tiêu chuẩn “DIN 53483-1 Phần 1: Định nghĩa, thông tin chung” là một tiêu chuẩn công nghiệp được phát triển để thử nghiệm vật liệu cách điện. Tiêu chuẩn này định nghĩa thuật ngữ, nguyên tắc cơ bản và các quy trình chung để đo các đặc tính điện môi của vật liệu cách điện được sử dụng trong các ứng dụng điện và điện tử. Mặc dù sau này đã bị thay thế, nó đóng một vai trò lịch sử quan trọng trong việc tiêu chuẩn hóa thử nghiệm cách điện ở Đức và ảnh hưởng đến các tiêu chuẩn DIN, IEC và ISO sau này.

Vật liệu cách điện phải ngăn chặn dòng điện không mong muốn đồng thời duy trì hiệu suất điện ổn định trong các điều kiện môi trường khác nhau. Mục tiêu của tiêu chuẩn DIN 53483-1 là đảm bảo những điều sau:

• Thuật ngữ tiêu chuẩn hóa cho việc kiểm tra điện môi.
• Nguyên tắc chung để đo các đặc tính điện môi.
• Các quy trình chuẩn bị mẫu được tiêu chuẩn hóa.
• Báo cáo nhất quán về các đặc tính cách điện.

Tiêu chuẩn này thiết lập các nguyên tắc thử nghiệm chung, cho phép các nhà sản xuất và phòng thí nghiệm so sánh các vật liệu cách nhiệt bằng các phương pháp có thể lặp lại.

Tiêu chuẩn DIN 53483-1 áp dụng cho các vật liệu cách điện tiếp xúc với điện trường xoay chiều hình sin. Thay vì định nghĩa một thử nghiệm cụ thể trong phòng thí nghiệm, tiêu chuẩn này cung cấp thông tin cơ bản cần thiết cho việc đo lường các đặc tính điện môi. Tiêu chuẩn này hỗ trợ việc xác định:

• Hằng số điện môi tương đối
• Hệ số tổn hao điện môi
• Hệ số phân phối
• Chỉ số tổn thất
• Tính chất điện môi tổng quát của vật liệu cách điện.

Những đặc tính này rất cần thiết để đánh giá hiệu suất điện của nhựa, polyme, vật liệu nhiều lớp, gốm sứ, vật liệu cách điện bằng giấy và vật liệu cách điện composite.

Các đặc tính điện môi của nó như sau:

• Hằng số điện môi tương đối: Hằng số điện môi tương đối đo lường hiệu quả lưu trữ năng lượng điện của một vật liệu so với chân không. Hằng số điện môi càng cao càng tốt đối với các thành phần sau:
  • tụ
  • Hệ thống cách điện
  • Bảng mạch in
  • Thiết bị điện cao áp
• Hệ số tổn hao điện môi: Hệ số tổn hao điện môi cho biết lượng năng lượng điện được chuyển hóa thành nhiệt khi có điện trường xoay chiều tác dụng. Tổn hao điện môi thấp rất quan trọng vì nó làm giảm:
  • Sinh nhiệt
  • Mất điện
  • Sự suy thoái vật liệu
  • Hiệu suất điện giảm
• Hệ số tổn hao: Hệ số tổn hao thể hiện tỷ lệ giữa năng lượng bị mất và năng lượng được lưu trữ trong quá trình hoạt động của dòng điện xoay chiều. Hệ số tổn hao càng thấp thường cho thấy:
  • Khả năng cách nhiệt tốt hơn.
  • Giảm nhiệt độ bên trong
  • Độ tin cậy điện lâu dài cao hơn.
• Chỉ số tổn hao điện môi: Chỉ số tổn hao điện môi kết hợp hằng số điện môi và tổn hao điện môi thành một thông số duy nhất để đánh giá hiệu suất cách điện dưới tác động của điện trường xoay chiều.

Tiêu chuẩn DIN 53483-1 áp dụng cho nhiều loại vật liệu cách nhiệt, bao gồm:

• nhựa nhiệt dẻo
• Nhựa nhiệt rắn
• Tấm cách điện
• Nhựa epoxy
• Cách điện cao su
• Vật liệu cách điện bằng gốm
• Giấy điện
• Vật liệu composite sợi thủy tinh
• Vật liệu cách nhiệt gốc mica
• Màng polymer

Các đặc tính điện môi, được đánh giá theo tiêu chuẩn DIN 53483-1, rất quan trọng trong các lĩnh vực sau:

• Thiết bị điện:
  • Transformers
  • Thiết bị đóng cắt
  • cách điện
  • Bộ ngắt mạch
• Điện tử:
  • Bảng mạch in
  • tụ
  • Bao bì bán dẫn
  • Kết nối
• Ô tô:
  • Động cơ điện
  • Cáp điện cao áp
  • Cách điện pin
  • Các linh kiện xe điện
• Hàng không và vũ trụ:
  • Hệ thống dây điện máy bay
  • Vật liệu composite cách điện
  • Các cụm linh kiện điện tử đòi hỏi độ tin cậy cao.
• Sản xuất công nghiệp:
  • Động cơ điện
  • máy phát điện
  • Cách điện cáp
  • thiết bị đo đạc

Mục tiêu chính của tiêu chuẩn DIN 53483-2 là cung cấp một phương pháp thống nhất và có thể tái lập để đánh giá đặc tính điện môi của vật liệu cách điện ở các tần số tiêu chuẩn đã chọn. Tiêu chuẩn này cho phép các nhà sản xuất và phòng thí nghiệm:

• Để đo các đặc tính điện môi một cách nhất quán.
• So sánh các vật liệu cách nhiệt khác nhau trong cùng điều kiện.
• Kiểm tra sự phù hợp với các thông số kỹ thuật vật liệu.
• Nhằm hỗ trợ phát triển sản phẩm và đảm bảo chất lượng.
• Để đánh giá hiệu suất cách điện cho các ứng dụng điện cụ thể.

Khác với các phép đo quét tần số liên tục, tiêu chuẩn này tập trung vào việc thử nghiệm ở ba tần số đại diện, bao gồm nhiều ứng dụng thực tiễn.

Tiêu chuẩn DIN 53483-2 áp dụng cho các vật liệu cách điện rắn, bao gồm nhựa, vật liệu composite, vật liệu nhiều lớp, gốm sứ, vật liệu cách điện gốc giấy và vật liệu cao su. Tiêu chuẩn này quy định tần số tiến hành thử nghiệm:

• 50 Hz: Đại diện cho hệ thống truyền tải và phân phối điện.
• 1 kHz: Đại diện cho các ứng dụng công nghiệp tần số trung bình.
• 1 MHz: Đại diện cho tần số vô tuyến và thiết bị điện tử.

Các thử nghiệm được thực hiện ở các tần số riêng biệt này cung cấp một đánh giá thực tế về hiệu suất điện môi mà không cần phân tích đáp ứng tần số đầy đủ.

Tiêu chuẩn này nhằm mục đích xác định các đặc tính điện cơ bản khác nhau:

• Hằng số điện môi tương đối: Hằng số điện môi tương đối cho biết khả năng lưu trữ năng lượng điện của vật liệu trong điện trường. Các vật liệu có hằng số điện môi ổn định được ưu tiên sử dụng cho:
  • tụ
  • Bảng mạch in
  • Cách điện cáp
  • Chất nền điện tử
• Hệ số tổn hao điện môi: Hệ số tổn hao đo lượng năng lượng điện được chuyển hóa thành nhiệt trong quá trình hoạt động của dòng điện xoay chiều. Hệ số tổn hao thấp thường cho thấy:
  • Cách nhiệt hiệu quả
  • Giảm tổn thất điện năng
  • Giảm lượng nhiệt sinh ra
  • Độ tin cậy lâu dài được cải thiện
• Tổn hao điện môi: Tổn hao điện môi đo tổng năng lượng bị mất trong vật liệu cách điện dưới điện áp xoay chiều. Tổn hao điện môi quá mức có thể dẫn đến:
  • Linh kiện quá nóng
  • Hiệu suất điện giảm
  • Lão hóa do cô lập sớm
  • Độ tin cậy của thiết bị thấp hơn.

Tiêu chuẩn DIN 53483-2 được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dựa vào cách điện:

• Kỹ thuật điện:
  • Máy biến áp
  • Thiết bị đóng cắt
  • Bộ ngắt mạch
  • Vật liệu cách điện cao áp
• Điện tử:
  • Bảng mạch in
  • tụ
  • Bao bì bán dẫn
  • Kết nối
• Ô tô:
  • Động cơ điện
  • Cách điện cáp
  • Hệ thống pin xe điện
  • Đơn vị điều khiển điện tử
• hàng không:
  • Hệ thống dây điện máy bay
  • Hệ thống cách điện có độ tin cậy cao
  • Điện tử hàng không
• Sản xuất công nghiệp:
  • Sản xuất cáp
  • Các tấm cách nhiệt
  • Hợp chất polyme
  • Hệ thống cách nhiệt tổng hợp

Mục đích chính của tiêu chuẩn DIN 53483-3 là tiêu chuẩn hóa các buồng đo được sử dụng trong thử nghiệm điện môi của chất lỏng cách điện. Thay vì định nghĩa phương pháp đo, tiêu chuẩn này tập trung vào việc đảm bảo buồng thử nghiệm đáp ứng các yêu cầu sau:

• Nó cho phép đo điện môi chính xác và có thể lặp lại.
• Nó duy trì hình dạng điện cực ổn định.
• Tương thích với các phép đo lên đến 100 MHz.
• Nó có thể được làm sạch nhanh chóng và kỹ lưỡng giữa các lần thử nghiệm.
• Nó giúp giảm thiểu sai số đo lường do thiết lập thử nghiệm gây ra.

Bằng cách chuẩn hóa buồng đo, các phòng thí nghiệm có thể thu được các phép đo hằng số điện môi và tổn hao điện môi tương đương nhau bất kể nhà sản xuất thiết bị là ai.

Tiêu chuẩn DIN 53483-3 áp dụng cho các cảm biến đo được sử dụng cho các mục đích sau:

• Vật liệu cách điện dạng lỏng
• Dầu cách điện
• Chất lỏng điện môi tổng hợp
• chất lỏng bịt kín silicone
• hợp chất cách điện nóng chảy
• Các chất lỏng cách điện khác được đánh giá ở tần số lên đến 100 MHz.

Tiêu chuẩn này chủ yếu đề cập đến các yêu cầu về cấu tạo, làm sạch và đánh giá các buồng đo này, chứ không phải quy trình kiểm tra điện.

Trong thử nghiệm điện môi, buồng đo đóng vai trò là giao diện giữa thiết bị thử nghiệm và mẫu chất lỏng. Một buồng đo được thiết kế đúng cách sẽ cung cấp những điều sau:

• Điện trường được xác định rõ ràng.
• Khoảng cách giữa các điện cực vẫn không đổi.
• Các phép đo điện dung có thể lặp lại.
• Điện dung rò rỉ được giảm thiểu.
• Sự nhiễu điện từ từ bên ngoài được giảm thiểu.

Nếu không có các buồng đo tiêu chuẩn, cùng một loại chất lỏng được thử nghiệm ở các phòng thí nghiệm khác nhau có thể cho ra các giá trị điện môi khác nhau đáng kể.

Tiêu chuẩn DIN 53483-3 hỗ trợ việc đo lường nhiều đặc tính điện quan trọng khác nhau:

• Hằng số điện môi tương đối: Hằng số điện môi tương đối cho biết khả năng lưu trữ năng lượng điện của chất lỏng cách điện. Nó rất quan trọng đối với:
  • Dầu biến áp
  • Chất lỏng tụ điện
  • Hệ thống cách điện cao áp
  • Chất làm mát điện
• Hệ số tổn hao điện môi: Hệ số tổn hao điện môi đo lượng năng lượng điện được chuyển hóa thành nhiệt trong chất lỏng trong quá trình hoạt động của dòng điện xoay chiều. Hệ số tổn hao điện môi thấp cho thấy:
  • Khả năng cách nhiệt cao.
  • Hiệu suất điện tốt hơn
  • Giảm lão hóa nhiệt
  • Tuổi thọ sử dụng lâu hơn
• Hệ số tổn hao: Hệ số tổn hao thể hiện tỷ lệ giữa tổn hao điện môi và năng lượng điện tích trữ. Hệ số tổn hao thấp thường cho thấy:
  • Chất lỏng cách điện sạch
  • Ô nhiễm thấp
  • Hiệu suất điện môi tốt
  • Tính chất điện ổn định

Tiêu chuẩn DIN 53483-3 áp dụng cho tất cả các lĩnh vực sử dụng vật liệu cách nhiệt dạng lỏng:

• Ngành năng lượng điện:
  • Dầu biến áp
  • Thiết bị đóng cắt điện cao áp
  • Máy biến áp chứa dầu
  • lá số tử vi
• Điện tử:
  • Chất lỏng điện môi của tụ điện
  • Chất lỏng cách điện nhạy cảm
  • Vật liệu tham khảo phòng thí nghiệm
• Ngành công nghiệp hóa chất:
  • Phát triển chất lỏng điện môi
  • Công thức chất lỏng cách điện
  • Kiểm tra kiểm soát chất lượng
• Phòng thí nghiệm nghiên cứu:
  • Đặc tính vật liệu
  • Nghiên cứu về tính chất điện môi
  • Nghiên cứu đáp ứng tần số

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ kiểm thử tiên tiến mà họ yêu cầu và hỗ trợ họ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ kiểm thử theo tiêu chuẩn DIN 53483.