Методика определения электрической прочности изоляционных материалов в ячейках малого объёма
Автор: Прокудин А.В., Сафонов В.И., Коржов А.В., Бабаев Р.М. о., Млоток В.А.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электроэнергетика
Статья в выпуске: 4 т.25, 2025 года.
Бесплатный доступ
Работа посвящена разработке, валидации и оценке границ применимости методики определения электрической прочности образцов изоляционных материалов с объёмом несколько миллилитров. Для проведения экспериментов с микроячейками использовался источник питания СКАТ-70М со заданной скоростью подъёма выходного испытательного напряжения 0,5 кВ/с в автоматическом режиме, что обеспечивало неизменный температурный режим для исследуемых образцов в различных экспериментах. Ограничение объёма разрушения структуры образца достигалось путём снижения среднего значения тока через канал пробоя, для чего использовался токоограничивающий резистор с сопротивлением 100 МОм. Статистически (с уровнем значимости 0,05) доказано, что испытания в микроячейках предложенной конструкции эквивалентны аналогичным испытаниям по требованиям ГОСТ 6581-75 для полиметилсилоксана ПМС-10000 и трансформаторного масла. Методика испытаний в микроячейках позволяет существенно (от 0,3 л до нескольких мл) уменьшить объем исследуемого материала для жидких и гелеобразных диэлектриков. Рассмотрены основные требования к геометрическим размерам микроячейки и материалам, применяемым при изготовлении их конструкции. В частности, обсуждается вопрос о 3D-печати микрикроячеек. Для прозрачных материалов дополнительно существует возможность видеофиксации процессов в проходящем свете, происходящих в материале во время и после электрического пробоя. Основным применением методики являются проведение испытаний новых материалов в лабораторных условиях, когда уменьшение объёма образцов становится критически важным.
Электрическое поле, диэлектрик, электрическая прочность материалов, статистическая обработка данных
Короткий адрес: https://sciup.org/147252959
IDR: 147252959 | УДК: 621.315.61 | DOI: 10.14529/power250402
Method for determining the electric strength of insulation materials in small-volume cells
The paper is devoted to the development, validation, and assessment of the applicability limits of a method for determining the dielectric strength of insulating material samples with a volume of several milliliters. For experiments with microcells, a SKAT-70M power source with a specified output test voltage rise rate of 0.5 kV/s in automatic mode was used, which ensured a constant temperature regime for the studied samples in different experiments. Limiting the extent of sample structure destruction was achieved by reducing the average value of current through the breakdown channel, for which a resistor with a resistance of 100 MΩ was used. Statistically (with a significance level of 0.05), it was proven that tests in microcells of the proposed design are equivalent to similar tests according to the requirements of GOST 6581-75 for polymethylsiloxane PMS-10000 and transformer oil. The microcell testing technique allows for a significant (from 0.3 l to several ml) reduction in the volume of the test material for liquid and gel-like dielectrics. The key requirements for the geometric dimensions of the microcell and the materials used in its construction are examined. In particular, the possibility of 3D-printing microcells is discussed. For transparent materials, it is also possible to record processes in transmitted light during and after electrical breakdown. The primary application of this technique is laboratory testing of new materials, where sample volume reduction becomes critical.
