[发明专利]一种磁场环境下绝缘电树枝生长特性测试装置

说明书

本发明公开一种磁场环境下绝缘电树枝生长特性测试装置,包括以下部件：针板电极系统；将高频交流电源与高压直流电源并联构建电源系统，高频交流电源串联隔直电容器，直流电源侧并联旁路电容器；将针板电极与电源系统间通过限流电阻连接；在针板电极两侧并联阻抗分压器，在低压侧连接示波器观测针板电极间的电压波形；将电极系统置于极间距离可调的电磁铁磁极中心位置，施压后通过光学显微镜观测试样中的电树枝生长情况。本发明可以实现直流叠加谐波电压条件下，磁场中绝缘材料电树枝生长特性的观测。

技术领域

本发明涉及应用于超导磁体设备用绝缘材料性能测试装置，具体涉及一种磁场环境下绝缘电树枝生长特性测试装置。

背景技术

大型磁场装置，如稳定高磁场设施(SHMFF)和实验先进超导托卡马克(EAST)，使用超导电磁线圈产生磁场。在磁体系统内，绝缘材料在机械支撑和导体绝缘中起重要作用。绝缘材料的可靠性是整个磁体系统安全运行的保证。在运行中，绝缘材料将承受来自复杂电场和磁场的力。根据换流变压器的实际工作电压波形，一次谐波电压占傅立叶分解后直流电压的18.5％。并且由EAST的超导环形场(TF)线圈系统产生的磁场可以达到3.5T。电树枝是在介电击穿过程中一种降解现象。研究复杂电磁耦合场下绝缘材料的失效机理是大型磁场器件绝缘设计的基础。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁场环境下绝缘电树枝生长特性测试装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种可进行直流叠加高频谐波电压下绝缘材料在磁场中的电树枝生长特性测试的装置，实施方案包括：在模具中浇筑测试样品，构建针板电极系统；将高频交流电源与高压直流电源并联构建电源系统，高频交流电源串联隔直电容器，直流电源侧并联旁路电容器；将针板电极与电源系统间通过限流电阻连接；在针板电极两侧并联阻抗分压器，在低压侧连接示波器观测针板电极间的电压波形；将电极系统置于极间距离可调的电磁铁磁极中心位置；调节电磁铁磁极间距，应用高斯计测量磁场强度；施加电压一段时间，通过光学显微镜观测试样中的电树枝生长情况。

所述模具为两层3mm厚亚克力板叠放，模具俯视图如附图1所示。

所述测试样品为超导磁体中常用的环氧树脂材料。

所述针板电极中的针电极为浇筑过程中等距预埋在试样中的铜针，曲率半径3微米，尖角30度。

所述针板电极中的板电极为测试样品浇筑成型后，在底面贴铜箔，并将铜箔有效接地。

有益效果

由附图2可见，通过所搭建的电源系统可为针板电极施加直流叠加高次谐波的复杂电压波形；

由附图3可见，通过调整磁极的间距可以改变测试样品所处环境的磁场强度；

由附图4可见，应用本套测试装置可以实现直流叠加谐波电压条件下，磁场中绝缘材料电树枝生长特性的观测。

附图说明

图1所示为厚度为3mm的亚克力板模具俯视图。

图2所示为电树枝生长特性测试的电极系统和电源系统示意图。

图3所示为测试样品和电磁铁磁极的相对位置示意图。

图4所示为实验测得直流叠加五次谐波条件下不同强度磁场中环氧树脂的电树枝生长特性。

附图标记：1-高频交流电源，2-高压直流电源，3-隔直电容器，4-旁路电容器，5-针板电极，6-限流电阻，7-阻抗分压器，8-电磁铁，9-示波器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来对发明作进一步的说明。

如图1至3所示，一种磁场环境下绝缘电树枝生长特性测试装置,包括以下部件：