一种多应力作用下的薄膜材料击穿电压测试电极系统

本发明属于绝缘材料击穿试验，涉及一种多应力作用下的薄膜材料击穿电压测试电极系统。

背景技术：

1、薄膜材料广泛应用于薄膜电容器领域，电容器中主绝缘薄膜材料承受高温、交直流叠加电压、卷绕张力、巨大层间压强等多应力，主绝缘薄膜材料在多应力下的击穿电压决定了电容器器件的使用电压等级、绝缘裕度设计，因此在与工况相关的“电、热、压力、拉力”多应力下进行击穿电压的准确评估具有重要意义。

2、当前针对薄膜材料进行击穿电压测试的方法中，有两类电极，存在如下情况：

3、第一类电极：采用高压侧和接地侧均用黄铜电极或不锈钢电极作为高压和地电极的方案，在通过电极对薄膜试样施加较大压力时，硬电极与薄膜试样的接触面内的压力分布是不均匀的，电极边缘轮廓压强最大，因此电极边缘轮廓区域对应位置的薄膜试样会因受力非常不均匀造成破坏，产生压痕，导致击穿通常发生在压痕区域，并得到错误的击穿测试结果，此类电极在压力下，会对试样造成破坏，影响击穿测试结果，因而不能实现多应力下薄膜试样击穿测试。

4、第二类电极：采用黄铜柱作为高压电极，铝箔作为地电极，并在铝箔下方设置3mm厚橡胶垫的电极系统，它存在的问题是，3mm橡胶垫导热效率太低，同时3mm橡胶垫在施加较大压力下形变也很大，极易造成铝箔电极的撕裂，从而无法有效导电。

5、因此，目前没有适合施加多应力的薄膜材料击穿电压测试电极系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多应力作用下的薄膜材料击穿电压测试电极系统，解决了现在电极系统存在的由于气隙导致击穿电压降低使试验数据受到影响、多应力施加过程中薄膜试样和铝箔电极被破坏及传热不良的问题。

2、本发明采用的技术方案是，一种多应力作用下的薄膜材料击穿电压测试电极系统，包括聚酰亚胺薄片ii，聚酰亚胺薄片ii上依次铺设有退火铝箔地电极、退火铝箔高压电极、聚酰亚胺薄片i、橡胶垫及承压块。

3、本发明的特点还在于：

4、退火铝箔地电极与退火铝箔高压电极相对呈180°设置。

5、退火铝箔高压电极位于薄膜试样上方，退火铝箔地电极位于薄膜试样的下方。

6、退火铝箔地电极与退火铝箔高压电极的哑光面接触薄膜试样。

7、退火铝箔地电极与退火铝箔高压电极结构相同，退火铝箔地电极形状为圆形，引线部分设计有倒角。

8、承压块底面形状大小与退火铝箔地电极与退火铝箔高压电极之间承受电场区域的形状大小完全一致。

9、本发明的有益效果如下：

10、1.本发明使用6um退火铝箔作为电极可以排除铝箔电极与试样之间的气隙，防止气隙影响击穿过程，导致击穿电压下降。同时，对铝箔电极的形状进行了设计，可以保证高压电极与地电极之间的电场尽量均匀，防止电场畸变影响击穿电压。

11、2.采用本发明提供的电极系统在对试样施加热应力时，为保证外施热源的热量能高效地传递给薄膜试样，应尽量减少试样与热源之间热量传递的损失。为满足上述需求，该电极系统中，尽量选用薄的介质，同时设置“承压块”，承压块自身提供一个压力，减小试样与其它介质之间的气隙层，提高导热系数，便于热应力快速均匀施加。

12、3.本发明采用多层结构设计，在多层结构布置方式、材料选取，形状与大小方面均进行了创新性工作，达到本发明提供的电极系统在对试样施加至少20mpa压力施加情况下，实现压力传递、压力均匀、薄膜试样、铝箔电极完好的效果，从而保证击穿效果良好。

13、4.本电极系统设计小巧紧凑，电极方向呈180°，便于在垂直方向上施加机械拉力。

14、5.多应力的施加过程中往往容易对电极或薄膜试样造成破坏，故对电极系统设计要求很高。本发明可以保证多应力施加后，试样完好，可以同时施加复杂电压、高温、拉力、压力，实现击穿电压测试，效果良好。本发明可以实现多应力同时作用下的击穿电压测量。

技术特征：

1.一种多应力作用下的薄膜材料击穿测试电极系统，其特征在于：包括聚酰亚胺薄片ii(7)，聚酰亚胺薄片ii(7)上依次铺设有退火铝箔地电极(6)、退火铝箔高压电极(4)、聚酰亚胺薄片i(3)、橡胶垫(2)及承压块(1)。

2.根据权利要求1所述的一种多应力作用下的薄膜材料击穿测试电极系统，其特征在于：所述退火铝箔地电极(6)与退火铝箔高压电极(4)相对呈180°设置。

3.根据权利要求1所述的一种多应力作用下的薄膜材料击穿测试电极系统，其特征在于：所述退火铝箔高压电极(4)位于薄膜试样(5)上方，退火铝箔地电极(6)位于薄膜试样(5)的下方。

4.根据权利要求3所述的一种多应力作用下的薄膜材料击穿测试电极系统，其特征在于：所述退火铝箔地电极(6)与退火铝箔高压电极(4)的哑光面接触薄膜试样(5)。

5.根据权利要求1所述的一种多应力作用下的薄膜材料击穿测试电极系统，其特征在于：所述退火铝箔地电极(6)与退火铝箔高压电极(4)结构相同，退火铝箔地电极(6)形状为圆形，引线部分设计有倒角。

6.根据权利要求1所述的一种多应力作用下的薄膜材料击穿测试电极系统，其特征在于：所述承压块(1)底面形状大小与退火铝箔地电极(6)与退火铝箔高压电极(4)承受电场的形状大小完全一致。

技术总结
本发明公开了一种多应力作用下的薄膜材料击穿测试电极系统，包括聚酰亚胺薄片II，聚酰亚胺薄片II上依次铺设有退火铝箔地电极、退火铝箔高压电极、聚酰亚胺薄片I、橡胶垫及承压块。本发明解决了现在电极系统存在的由于气隙导致击穿使试验数据受到影响、多应力无法有效施加、施加过程中薄膜试样和铝箔电极容易被破坏及传热不良的问题。

技术研发人员：陈庚,佟宇晶,屠幼萍,刘馨,赵子轩,刘硕,王璁,王伟
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14