ASTM D3755 直接拉伸應力下固體電絕緣材料的介電擊穿電壓和介電強度

美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的ASTM D3755 標準描述了一種測試方法，用於確定固體電絕緣材料在直流電壓應力下的介電擊穿電壓和介電強度。

由於某些材料需要特殊處理，因此也應參考ASTM標準或直接適用於被測材料的測試方法。 ASTM D149《商用電源頻率下固體電絕緣材料介電強度和擊穿電壓的標準測試方法》適用於確定商用電源頻率下電絕緣材料的介電強度。

ASTM D3755中所描述的測試方法與IEC 243-2類似。此測試方法中的所有程序均包含在IEC 243-2中。

本測試方法旨在用作直流電壓應用的控制和驗收測試。它還可用於部分評估特定最終用途的材料，以及檢測由於特定劣化原因導致的材料變化。

經驗表明，用直流電壓得到的故障值一般約為60Hz交流電壓故障有效值的2～4倍。

對於非均勻試樣，試樣內部的電壓應力分佈由交流電壓下的阻抗（主要為電容性）決定。隨著直流電壓的增加，電壓分佈仍然主要為電容性，但這在一定程度上取決於電壓的上升速率。施加恆定直流電壓後，試樣上的電壓分佈由電阻決定。選擇直流電壓還是交流電壓取決於進行失效測試的目的，並且在某種程度上也取決於材料的預期用途。

測試過程中，將樣品置於設計合理的電極系統中，透過施加逐漸增加的直流電壓，直到樣品內部擊穿，對樣品施加電應力。測試電壓以均勻的遞增速率施加。直流電壓由具有足夠電流容量和穩壓能力、紋波適中且配有測量和控制輸出電壓設備的高壓電源提供。

材料測試樣品的定義和製備應遵循適用於待測材料的 ASTM 方法。必須提供具代表性的待測材料樣品。樣品數量應足夠進行五次測試。使用固體材料製備測試樣品時，與電極接觸的表面應保持平行，並儘可能平整光滑。

測試薄固體材料（厚度小於 3 毫米的片狀和板材）時，應準備具有足夠空間的試樣，以防止在測試條件下溢出。

測試厚固體材料時，應將樣品浸入絕緣液體中，以防止溢出並最大程度地減少局部放電（厚固體材料的碎片率通常較高）。其他可用於防止溢出的技術包括：

• 在測試樣品上加工一個用於放置電極的凹槽。
• 在測試樣品上使用蓋子。
• 將密封裝置在壓力下施加到測試樣品的上下表面。

用於計算介電強度的厚度應為相關材料測試方法中規定的測量樣品的平均厚度。如無規定，厚度測量應在室溫（25°C ± 5°C）下進行。若材料為層狀，或已知介電強度會因晶粒尺寸等因素而隨取向變化，則應切割樣品，使其厚度在工作條件下朝向電場。如果要沿著薄材料（例如層壓板）的寬度或長度方向進行測試，則可能需要採用特殊程序以防止散射。特定材料的方法中也可能包含此類測試的規定。

除非另有說明，否則應測試五個樣本。

簡而言之，ASTM D3755 是一項涵蓋工業和商業應用中使用的高溫熱塑性彈性體要求的標準。該標準特別適用於必須在高溫環境下保持其物理特性和性能的彈性體。該標準的主要目標是為熱塑性彈性體提供一套統一的性能，使其能夠承受通常為 150°C 至 200°C 或更高的長期暴露溫度。這些材料通常用於汽車、電氣、航空航天和工業應用，這些應用對熱穩定性、機械完整性和耐化學性至關重要。

ASTM D3755 標準概述了高溫熱塑性彈性體必須滿足的最低性能要求。這些要求通常包括：

• 拉力
• 斷裂伸長率
• 抗壓縮變形
• 熱老化性能
• 硬度（肖氏 A 或 D）
• 比重
• 抗撕裂性

這些特性有助於材料即使在熱應力下也能保持其尺寸穩定性、柔韌性和強度。

ASTM D3755 標準包括不同類別的熱塑性彈性體，通常基於：

• 聚醚或聚酯基 TPU（熱塑性聚氨酯）
• 高溫共聚物和共混物
• 提高耐熱性和耐化學性的高性能添加劑

根據應用環境，每個等級都適用於特定的用例，例如持續受熱、間歇性應力或與油或化學品接觸。

ASTM D3755 標準的常見應用領域包括：

• 汽車引擎零件（例如密封件、墊圈）
• 電纜絕緣
• 高性能管道和軟管
• 航空管路和連接器
• 工業皮帶和機器零件

透過遵守該標準，製造商可以確信其產品在惡劣環境下滿足嚴格的安全性、性能和耐用性要求。簡而言之，該標準為材料分類和測試提供了一個清晰的框架，確保了各行各業的可靠性和一致性。

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