本发明专利技术公开了一种测定应力条件下材料电气强度的装置及测试方法，该装置包括用于封装测试试样的绝缘油桶、测试电极、电气强度测试装置和应力发生系统，测试电极安装于测试试样两侧并通过电极引线与所述电气强度测试装置相连，应力发生系统包括一用于装夹测试试样的夹持装置。本发明专利技术的测试方法包括以下步骤：先将试样封装于绝缘油桶中，并安装测试电极；然后使试样装夹于应力发生系统上并连接电气强度测试装置，再注满绝缘油；启动应力发生系统提供一载荷；再启动电气强度测试装置，随着输出电压的上升记录测试试样在被击穿时的电压值，得到试样的电气强度。本发明专利技术的测试装置结构简单、组装操作方便，测试方法简便，测试成本均较低，测试结果准确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电气强度的测试装置及测试方法，尤其涉及一种应力条件下的电气强度的测试装置及测试方法。
技术介绍
由于绝缘技术的要求，绝缘材料不仅要作为功能材料使用，需要具有优异的绝缘性能，而且还要作为结构材料使用，需要承载一定的外部载荷。例如高压电塔上使用的绝缘子，不仅要起到高压绝缘的作用，同时还需要承载高压电缆的重力及其弧垂产生的拉应力；高速列车绝缘车顶盖，不仅要起到绝缘耐压的作用，还需要承载由于列车高速运行中空气动力学产生的负压，以及列车会车或进入隧道时产生的气体冲击作用。已有研究表明，应力会对材料绝缘性能产生影响，但是应力对绝缘材料电气强度的研究还鲜有报道。另外，当绝缘构件发生电击穿后，会在电击穿处产生裂纹和孔洞，这种缺陷会引起应力集中，导致绝缘材料的承载能力急剧下降。而作为构件使用的绝缘材料，往往需要承载较大的外部载荷，当电击穿裂纹和孔洞形成之后，由于应力集中的影响，裂纹会迅速不断地扩展，甚至最终导致构件的断裂，从而产生严重绝缘事故。因此，研究电击穿前及电击穿后应力对材料电气绝缘强度的影响规律，对绝缘构件的制备和使用具有极其重要的指导意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、组装操作方便、制造和测试成本均较低的测定应力条件下材料电气强度的装置，还相应提供一种利用该装置测试应力条件下材料电气强度的方法和测试电击穿后材料承载能力的方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种测定应力条件下材料电气强度的装置，所述装置包括用于封装测试试样的绝缘油桶、测试电极、电气强度测试装置和应力发生系统，所述测试电极安装于测试试样两侧并通过电极引线与所述电气强度测试装置相连，所述应力发生系统包括一用于装夹测试试样的夹持装置。上述的测定应力条件下材料电气强度的装置中，优选的，所述绝缘油桶上端开口， 下端采用柔性绝缘材料包覆(当作压缩测试时，将下端的柔性绝缘材料替换成刚性绝缘材料即可)。上述的测定应力条件下材料电气强度的装置中，所述绝缘油桶的高度优选等于或大于所述测试试样的标距长度Ltl (尤其是指在拉伸测试时，压缩测试时无限制)，所述绝缘油桶的内径优选取值大于15cm，以保证绝缘油桶内部有足够的空间。作为对上述各装置的进一步改进，所述应力发生系统包括应力控制装置和与应力控制装置连接的应力施加装置；所述绝缘油桶设置在应力施加装置的内腔中；所述夹持装置设于所述绝缘油桶中；所述夹持装置包括上夹具和下夹具，上夹具连接到应力施加装置的顶部，下夹具透过所述绝缘油桶底部的开口连接到所述应力施加装置的底部。上述的测定应力条件下材料电气强度的装置中，所述测试电极优选通过一绝缘夹具安装于测试试样两侧，该绝缘夹具不仅可以保证两测试电极的对称性，还可以使测试电极有效固定在测试点处不轻易发生移动。所述测试电极优选包括球形电极或针-板电极； 所述球形电极的直径优选为IOmm 20mm。上述的测定应力条件下材料电气强度的装置中，所述电气强度测试装置优选包括变压器和升压控制显示装置，所述电极引线与所述变压器相连，所述变压器与所述升压控制显示装置相连。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种用上述的装置测试应力条件下材料电气强度的方法，包括以下步骤(1)试样安装将测试试样封装于所述装置的绝缘油桶中，并于该测试试样两侧对称安装测试电极；(2)系统连接使所述测试试样装夹于所述应力发生系统上，并通过电极引线将所述测试电极连接于所述电气强度测试装置上，再往所述绝缘油桶中注满绝缘油；(3)加载启动应力发生系统，为所述测试试样提供一载荷；(4)升压在所述载荷下，启动电气强度测试装置，并设定该电气强度测试装置的升压速率，随着输出电压的不断上升，记录所述测试试样在被击穿时的电压值，据此得到该测试试样在所述载荷下的电气强度。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的装置测试电击穿后材料承载能力的方法，包括以下步骤(1)试样安装将测试试样封装于所述装置的绝缘油桶中，并于该测试试样两侧对称安装测试电极；(2)系统连接使所述测试试样装夹于所述应力发生系统上，并通过电极引线将所述测试电极连接于所述电气强度测试装置上，再往所述绝缘油桶中注满绝缘油；(3)加载启动应力发生系统，为所述测试试样提供一稳定载荷；(4)升压在所述稳定载荷下，启动电气强度测试装置，并设定该电气强度测试装置的升压速率，使输出电压不断升高，直至测试试样在该应力状态下发生电击穿；(5)测定若上述被电击穿后的测试试样发生断裂，则此时测试试样上施加的应力值即为电击穿后材料的承载能力；若上述被电击穿后的测试试样未发生断裂，则调整所述应力发生系统提供的载荷大小，并重复前述步骤(1) (5)，直至记录到测试试样被电击穿后发生断裂时的应力值大小。上述的方法中，所述测试试样优选为绝缘结构材料制作，所述测试试样的厚度优选在1. 5mm 4. 5mm,测试试样的宽度(或直径)优选在40mm 60mm。与现有技术相比，本专利技术的优点在于本专利技术提供了一种应力条件下测试材料电气强度的装置及方法，本专利技术的方法能够测定拉、压等应力作用下电介质材料的电气强度， 尤其适用于绝缘结构材料(如玻璃钢等)，通过采用本专利技术的方法和装置有助于发现应力对材料电气绝缘强度的影响规律，从而指导绝缘构件结构的优化，设计出具有合理应力布局的绝缘构件，减小应力作用对绝缘性能的负面影响，提高绝缘构件的相对电气强度。为探索应力对电介质材料电气强度的影响规律奠定了基础。附图说明图1为本专利技术实施例1中测定应力条件下材料电气强度的装置的结构示意图。图2为本专利技术实施例2中测试试样的试样形状图(主视)。图3为本专利技术实施例2中测试试样的试样形状图(侧视)。图4为本专利技术实施例2中的测试试样在拉应力σ >3 σ t/10时的试样断裂处照片。图5为本专利技术实施例3中测试试样的试样形状主视图(图中虚线方向表示纤维取向，试样两端上下面为2mm厚的薄铝板)。图6为本专利技术实施例3中测试试样的试样形状俯视图。图7为本专利技术实施例1中绝缘夹具的结构示意图。图8为本专利技术实施例2中的测试试样在拉应力条件下测试电气强度实验所测得的应力-电气强度曲线图。图9为本专利技术实施例4中测试试样的试样形状主视图(图中虚线方向表示纤维取向，试样两端上下面为2mm厚的薄铝板)。图10为本专利技术实施例4中测试试样的试样形状俯视图。图例说明1、绝缘油桶；2、测试试样；3、测试电极；31、电极引线；32、绝缘夹具；33、绝缘环氧板；34、球电极对；35、绝缘螺栓；4、电气强度测试装置；41、变压器；42、升压控制显示装置；5、应力发生系统；51、夹持装置；511、上夹具；512、下夹具；52、应力控制装置；53、应力施加装置。具体实施例方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1 一种如图1所示的测定应力条件下材料电气强度的装置，该装置可用于在拉伸条件下测试材料的电气强度，该装置包括用于封装测试试样2的绝缘油桶1、测试电极3、电气强度测试装置4和应力发生系统5，测试电极3安装于测试试样2两侧并通过电极引线31与电气强度测试装置4相连，应力发生系统5包括一用于装夹测试试样2的夹持装置51。本实施例中，绝缘油桶1上端开口，下端采用柔性绝缘材料包覆，该柔性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，刘钧，肖加余，邢素丽，邬志华，谭艳，田芳，罗赞才，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，株洲电力机车广缘科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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