유전체 이론, 절연 특성

절연에 대하여.. 

절연재료라 하더라도 완전한 절연물은 없고 실제로는 미세전류가흐른다. 이전기전도에의한전류를누설전류, 누설전류에 대한 전기저항을 절연저항이라 한다. 절연재료에 인가되는 전압이 크게 되어 어느 값에 도달하면갑자기대전류가흘러도체와같이되는현상을 절연파괴라 한다.

 

전기전도에 대하여..

절연재료의전기전도는기체, 액체, 고체에따라다르다. 절연재료중에미소한누설전류를흐르게하는 carrier는 다음과 같이 구분할 수 있다.

- 절연저항에 따른 재료의 분류

 

 

- 기체 전도 VI 특성

- 액체 전도 VI 특성

- 고체 전도 VI 특성

고체의전기전도는이온, 전자에의한전하가이동하여 생긴다. 보통 누설전류에 기여하는 것은 이온인 경우가 많고재료분자자신의해리에의한이온이나불순물이온 등에 의한 이온전도가 발생한다. 직류전압에 대한 전기전도는 다음 그림과 같이 3부분으로 나눌 수 있다.

① Ic : 전압인가와 동시에 흐르는 급격상승 전류부 (=순간충전전류) →절연체에 형성되는 정전용량과 전자, 원자 분극으로 발생하는 전류성분

 

② Ia : 충전전류에지속적으로흘러완만하게감소하는 전류부 (=흡수전류) →비교적완만한전기분극 (배향분극, 계면분극 등)에 기초를 둔 전류성분

 

③ Iℓ : 전류가 궁극적으로 일정치에 도달한 전류부 (=누설전류) →순수한 누설전류 (=절연저항)를 단시간에 계산하는것은어려우며절연체상호의비교를 행하는의미에서전압인가후1분경과할때의 값을 지표로 한다.

 

이상적인 절연체의 특성을 알아보자..

 

① 이상적인 절연체 전압을 인가하고 양 전극을 단락하면 충전에 소요 되었던 전하량과 방전으로 회수되는 전하량은 같다.

- 이상적인 절연체의 충전과 방전전류

② 실제의 절연체

- 실제 절연체의 충전과 방전전류

실제로는 절연체 표면의 전기전도가 문제가 되는 것이 많다. 절연체의 표면은 기체의 흡착, 산화, 액체의 누유, 분진이나미립자등이부착하여오염되기쉬우며절연체 표면에 부착하는 수분의 영향이 크기 때문이다.

 

국제적인 표준규격으로는 다음과 같은 표준이 있다.

- IEC 60093 : Methods of Tests for Volume Resistivity and Surface Resistivity of Electrical Insulating Materials

- ASTM D 257 : D-C Resistance or Conductance of Insulating Materials

 

측정 방법은 500±5 V의 직류전압을 60초 인가한 후 측정한다.