fr4絕緣板使用壽命影響因素
fr4絕緣板使用壽命影響因素
繞組運行的可靠性和使用壽命，很大程度上取決于絕緣板的性能。對絕緣板性能的基本要求包括電氣性能、耐熱性能和機械性能，本文Ms.參對絕緣板的電氣性能進行簡單介紹。絕緣板的電氣性能包括擊穿強度，絕緣電阻率、介電系數(shù)和介質(zhì)損耗等。
1絕緣板擊穿強度
用絕緣板擊穿處的厚度除擊穿電壓，以千伏/毫米表示。絕緣板的擊穿，大致可分為電擊穿、熱擊穿和放電擊穿三種形式。
電擊穿。在強電場作用下，絕緣內(nèi)部帶電質(zhì)點劇烈運動，發(fā)生碰撞游離，破壞分子結(jié)構(gòu)，以致最后擊穿，稱為電擊穿。電擊穿電壓隨材料的厚度線性增加，在均勻電場中，除非沖擊電壓的時間短于10秒，電擊穿強度一般與電壓作用時間無關(guān)。
熱擊穿。在交變電場作用下，絕緣板內(nèi)部由于介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量，如不能及時散出，將使材料內(nèi)部溫度升高，導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)破壞而擊穿，稱為熱擊穿。熱擊穿電壓隨周圍媒質(zhì)溫度增加而降低，材料厚度增加，散熱條件變差，擊穿強度降低;頻率增加時，介質(zhì)損耗增大，擊穿強度亦會降低。
放電擊穿。在強電場作用下，絕緣板內(nèi)部包含的氣泡因電離而放電;雜質(zhì)也因受電場加熱氣化，產(chǎn)生氣泡，于是使氣泡放電進一步發(fā)展，導(dǎo)致整個材料的擊穿，稱為放電擊穿。
絕緣板的擊穿，往往是上述三種形式同時存在，很難截然分開。用絕緣漆或膠液浸漬絕緣板，既可以改善電場分布而提高電擊穿強度，也可以改善散熱條件使熱擊穿強度提高。
2絕緣電阻率
絕緣板在電壓的作用下，總會有微小的漏導(dǎo)電流通過。此電流一部分流經(jīng)材料內(nèi)部;一部分流經(jīng)材料表面。因而絕緣電阻率可分為體積電阻率和表面電阻率。體積電阻率表征材料內(nèi)部電導(dǎo)特性，單位為歐姆·米;表面電阻率表征材料表面的電導(dǎo)特性，單位為歐姆。絕緣板的體積電阻率通常在107~1019姆·米范圍內(nèi)。絕緣板的電阻率，一般與下列因素有關(guān)。
隨著溫度的升高，電阻率成指數(shù)下降。
水能促進極性分子的離解，因此絕緣電阻率隨濕度增大而下降，對多孔材料(如絕緣紙)影響更為靈敏。極性材料等親水物質(zhì)，容易在表面形成連續(xù)的水層而降低表面電阻;非極性材料如陶瓷、聚四氟乙烯等不易在表面形成連續(xù)水層，因而對其表面電阻影響較小。
絕緣板中的雜質(zhì)大都產(chǎn)生導(dǎo)電離子，又能促使極性分子的離解，使電阻率迅速下降。
在高電場強度作用下，離子的遷移力增大，因而使電阻率下降。
3絕緣板的介電系數(shù)
絕緣板的相對介電系數(shù)，表示電場作用下，絕緣板內(nèi)部電荷移動的情況，即極化程度。一般，隨電場頻率增高而逐級下降;隨材料吸濕而增大;由于溫度影響極化，，在某一溫度會出現(xiàn)峰值。
4絕緣板的介質(zhì)損耗
絕緣板在電場作用下，由于漏電和極化等原因產(chǎn)生能量損耗。一般用損耗功率或損耗角正切表示介質(zhì)損耗大小。
在直流電壓作用下，將通過瞬時充電電流、吸收電流和漏導(dǎo)電流。當(dāng)施加交流電壓時，則瞬時充電電流為無功電流(電容電流);漏導(dǎo)電流與電壓同相位，為有功電流;吸收電流則既有無功電流分量，也有有功電流分量。影響絕緣板介質(zhì)損耗的主要因素。
頻率。溫度不變時，損耗角正切在某一頻率時出現(xiàn)高峰，此時單位體積內(nèi)的介質(zhì)損耗值P增長最快。
由于不同頻率下具有不同的介質(zhì)損耗，故測量損耗角正切值時必須選定一定的頻率，通常電機所用的材料，一般都是測量其工頻時的介質(zhì)損耗角正切。
溫度。頻率不變時，損耗角正切在某一溫度時出現(xiàn)峰值，此時吸收電流所產(chǎn)生的損耗最大。在低溫區(qū)，漏導(dǎo)電流和吸收電流有功分量均很小，故損耗角正切很小;在高溫區(qū)，吸收電流所產(chǎn)生的損耗消失，由漏導(dǎo)損耗決定。
某些有機絕緣板，其損耗角正切可能在不同的溫度或頻率下出現(xiàn)幾個峰值。因此在高頻或高壓電氣設(shè)備中，應(yīng)根據(jù)損耗角正切與溫度和頻率關(guān)系曲線，慎重選擇適當(dāng)?shù)慕^緣板，避免在工作頻率和溫度出現(xiàn)損耗角正切峰值，以防止材料加速老化或發(fā)生熱擊穿。
電場強度增加。損耗角正切也隨之增大，電壓增加到某一值時，介質(zhì)內(nèi)部的氣泡或電極邊緣會出現(xiàn)局部游離現(xiàn)象，損耗角正切突然顯著增大，這一電壓值稱為起始游離電壓。工程上常利用起始游離電壓的測量，檢查絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的氣隙情況，以控制絕緣質(zhì)量。
此外，有些絕緣板還應(yīng)考慮耐電暈、耐電弧、抗漏電痕跡等電氣性能。
電機對絕緣板電氣性能要求，以擊穿電場強度和絕緣電阻為最重要。根據(jù)電機類型不同，對其他電氣性能要求則不完全一樣，例如高壓電機的絕緣，要求絕緣板介質(zhì)損耗要小，耐電暈性要好;并須考慮鐵心和導(dǎo)體之間的電場分布。