"ГОСТ Р 71905-2024. Национальный стандарт Российской Федерации. Диэлектрики неорганические. Метод определения электрической прочности"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 24.12.2024 N 1976-ст)

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Всероссийский научно-исследовательский институт радиоэлектроники" (ФГБУ "ВНИИР")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 303 "Электронная компонентная база, материалы и оборудование"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 декабря 2024 г. N 1976-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на неорганические диэлектрики: стекла, ситаллы, фотоситаллы, стеклокристаллические цементы и керамические материалы (далее - материалы), применяемые в изделиях электронной техники, и устанавливает метод определения электрической прочности E_пр.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 859 Медь. Марки

ГОСТ 982 Масла трансформаторные. Технические условия

ГОСТ 1571 Скипидар живичный. Технические условия

ГОСТ 2789 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 5775 Масло конденсаторное. Технические условия

ГОСТ 6433.1 Материалы электроизоляционные твердые. Условия окружающей среды при подготовке образцов и испытании

ГОСТ 6507 Микрометры. Технические условия

ГОСТ 8711 (МЭК 51-2-84) Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам

ГОСТ 10354 Пленка полиэтиленовая. Технические условия

ГОСТ 15527 Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки

ГОСТ 25706 Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования

ГОСТ 29298 Ткани хлопчатобумажные и смешанные бытовые. Общие технические условия

ГОСТ Р 51999 Спирт этиловый технический синтетический ректификованный и денатурированный. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3.1 Метод основан на определении напряженности электрического поля в момент пробоя образца материала.

3.2 Измерение электрической прочности материала проводят при постоянном напряжении в условиях: окружающая температура 15 °C - 35 °C и влажность 45% - 75% по ГОСТ 6433.1, конденсаторное масло по ГОСТ 5775 или трансформаторное масло по ГОСТ 982.

4.1 Образец представляет собой круглую или квадратную пластину, изготовленную из материала.

4.2 Размер образца и шероховатость поверхности должны соответствовать рисункам 1 и 2.

Образцы стекла должны иметь минимальные размеры.

4.3 Толщина образца S для каждого материала должна соответствовать данным, приведенным в таблице 1.

4.4 Образец не должен иметь трещин, вмятин, пузырей, царапин и других дефектов, видимых невооруженным глазом. В образцах порошковых стекол и стеклокристаллических цементов допускаются поры, а на поверхности - раковины.

Примечание - Технологический процесс изготовления образцов должен соответствовать стандартам или технологической документации на материал.

5.1 Электродами должны быть проводящие покрытия, нанесенные на поверхность A образца вжиганием серебросодержащей пасты или коллоидно-графитового препарата - аквадага (см. рисунки 1, 2).

Технологический процесс нанесения электродов - в соответствии с приложением А.

5.2 Электроды должны иметь форму круга диаметром от 10 до 12 мм.

5.3 Расположение электродов на круглых образцах приведено на рисунке 1, на квадратных - на рисунке 2.

5.4 Проводящее покрытие должно быть плотным, равномерным, без просветов, видимых через лупу с увеличением 5x, иметь сопротивление по всей поверхности не более 100 Ом между двумя точками, расположенными на расстоянии 1 см друг от друга.

6.1 Испытания следует проводить на установке, электрическая схема которой приведена на рисунке 3.

Установка содержит измерительную ячейку E и одно из следующих устройств:

а) высоковольтный выпрямитель типа В100-20, который состоит из трансформатора T, выпрямительного устройства A₂ и защитного сопротивления R;

б) аппарат АИИ-70 (или АИИ-50), который состоит из трансформатора T, выпрямительного устройства A₂, конденсатора C и защитного сопротивления R.

6.2 Установка должна удовлетворять следующим требованиям:

а) величина защитного сопротивления - не менее 1,0 Ом на 1 В высокого напряжения испытательного трансформатора;

б) регулирующее устройство должно обеспечивать плавный подъем напряжения со скоростью порядка 1 кВ/с;

в) испытательное напряжения в момент пробоя образца (пробивное напряжение) должно быть измерено на стороне низкого напряжения трансформатора вольтметром класса не ниже 2,5 по ГОСТ 8711. Вольтметр должен быть проградуирован с помощью киловольтметра класса 1,5 по ГОСТ 8711 в значениях выпрямленного высокого напряжения. Пример градуировочной кривой приведен в приложении Б.

6.3 Измерительная ячейка (см. рисунок 4) состоит из бачка с конденсаторным или трансформаторным маслом, верхнего и нижнего электродов.

Электроды изготавливают из латуни марок Л96, Л90, Л85, ЛАЖ 60-1-1 по ГОСТ 15527 или меди марок М1Е или М1РЕ по ГОСТ 859.

Рабочие поверхности электродов должны иметь параметр шероховатости не более 0,32 мкм по ГОСТ 2789. Верхний подвижный электрод диаметром 8 - 10 мм заканчивается полусферой, нижний диаметром 6 - 8 мм - плоскостью с радиусом закругления 1 мм.

Расстояние между электродами и стенками бачка должно быть не менее 50 мм.

В промежутках между испытаниями бачок с маслом плотно закрывают полиэтиленовой пленкой или крышкой.

6.4 Для испытания применяют:

а) электропечь сопротивления камерная лабораторная СНОЛ-1,6.2,5.1/9-3 УХЛ 4.2 по [1];

б) микрометр с ценой деления 0,01 мм типа МК по ГОСТ 6507;

в) лупу просмотровую пластмассовую ЛП-5-5x по ГОСТ 25706;

г) щипцы тигельные - по [2];

д) пасту серебросодержащую 11-04-16 [3] или коллоидно-графитовый препарат (аквадаг) марки ВПЭЛТ по [4] или марки ЭЛНВ по [5];

е) спирт этиловый синтетический - по ГОСТ Р 51999;

ж) масло конденсаторное - по ГОСТ 5775 или масло трансформаторное по ГОСТ 982;

и) кисть художественную - по [6];

к) пленку полиэтиленовую - по ГОСТ 10354;

л) скипидар - по ГОСТ 1571;

м) бязь хлопчатобумажную - по ГОСТ 29298.

7.1 Для испытания берут такое количество образцов, чтобы число измерений было не менее 10 (см. рисунки 1, 2).

7.2 Наносят на образцы электроды. Технологический процесс нанесения проводящих покрытий приведен в приложении А.

7.3 Измеряют толщину образца микрометром с погрешностью 0,01 мм не менее, чем в трех точках вблизи электрода. За толщину образца принимают среднее арифметическое результата всех измерений толщины образца.

7.4 Протирают спиртом образцы с электродами непосредственно перед испытанием.

7.5 Проверяют по ГОСТ 5775 электрическую прочность конденсаторного или трансформаторного масла перед заливкой в ячейку.

8.1 Открывают измерительную ячейку, устанавливают верхний электрод на нижний и с помощью тигельных щипцов устанавливают образец так, чтобы проводящее покрытие на образце совпадало с электродами.

8.2 Закрывают дверь ограждения в соответствии с 10.1 (перечисление а), включают установку, повышают подаваемое на образец напряжение до пробивного и снимают показания вольтметра на стороне низкого напряжения после отключения источника высокого напряжения.

8.3 Выключают установку, открывают дверь ограждения и заземленной штангой дополнительно разряжают верхний электрод.

8.4 Вынимают пробитый образец и устанавливают следующий. Измерения повторяют в соответствии с 8.2.

8.5 Проводят пять испытаний. Если какой-либо из результатов испытания отклоняется более, чем на 15% от среднего арифметического значения (см. 9.3), проводят пять дополнительных испытаний.

9.1 Определяют пробивное напряжение образца U_i по градуировочной кривой (см. приложение Б).

9.2 Значение электрической прочности E_пр.i, МВ/м, каждого образца вычисляют по формуле

где t_ср.i - толщина образца, м.

9.3 Среднее арифметическое значение электрической прочности E_пр.ср. вычисляют по формуле

где n - число образцов.

9.4 Вычисляют среднее квадратичное отклонение отдельного измерения от среднего арифметического значения

где .

9.5 Проверяют результаты измерений на наличие грубых погрешностей. В случае выполнения условия i-й результат измерения исключают из расчета и вновь рассчитывают E_пр.ср. по 9.3.

9.6 Среднее квадратичное отклонение среднего арифметического значения вычисляют по формуле

9.7 Доверительный интервал среднего арифметического отклонения вычисляют по формуле

где k - коэффициент Стьюдента, значение которого в зависимости от количества образцов при доверительной вероятности 0,95 составляет:

а) k = 2,7 при n = 5;

б) k = 2,3 при n = 10.

9.8 Определяют значение электрической прочности

9.9 Пример записи результатов испытания приведен в приложении В.

10.1 В целях обеспечения безопасности труда при работе на высоковольтной установке необходимо предусмотреть следующее:

а) для предупреждения поражения электрическим током - постоянное ограждение высоковольтной части установки, удовлетворяющее следующим требованиям:

1) высота ограждения - не ниже 1,7 м; расстояние от токоведущих частей установки до ограждения - не менее 1 м,

2) ограждение должно иметь дверь, снабженную блокировкой, сигнализацией и предупредительными плакатами,

3) дверь ограждения должна быть постоянно закрыта и открываться только при установке образца,

4) при открывании двери должно происходить автоматическое заземление высоковольтного ввода,

5) должна быть обеспечена автоматическая защита установки, отключающая напряжение на высоковольтной стороне трансформатора при любых возможных замыканиях на корпус трансформатора, корпус регулирующего устройства и т.д.,

6) изоляция пола около измерительной ячейки трансформатора и регулирующего устройства осуществляется с помощью изолирующих ковриков,

7) оператор установки должен быть обеспечен диэлектрическими перчатками и диэлектрическими ботами,

8) ограждение установки, корпус высоковольтного трансформатора, регулирующего устройства и штанги должны быть заземлены отдельными ответвителями,

9) должны быть выполнены требования [7] и [8];

б) для предупреждения опасности рентгеновского облучения предусматривают металлические экраны толщиной не менее 0,5 мм, отделяющие установку от работающих в помещении людей;

в) для предупреждения опасности отравления предусматривают:

1) местную вытяжную вентиляцию над электропечью для вжигания серебросодержащей пасты,

2) плотно закрывающуюся тару для хранения спирта и скипидара в объеме сменной потребности с четкими надписями,

3) спецодежду и защитные средства в соответствии с [9].

10.2 На рабочем месте должны находиться инструкции по эксплуатации установки, по технике безопасности и производственной санитарии при работе с установкой. На постоянном ограждении должна быть укреплена электрическая схема установки, утвержденная главным энергетиком.

10.3 Контроль за заземлением электрооборудования, изоляцией электрических контактов, предупреждением рентгеновского облучения должен проводить ответственный за электрооборудование, назначенный начальником лаборатории, перед каждым включением оборудования.

10.4 Ответственность за соблюдение настоящих требований возлагается на администрацию предприятия: директора, главного инженера, начальника отдела, начальника лаборатории, ответственных за состояние техники безопасности на рабочих местах.

А.1.1 Серебросодержащую пасту тщательно перемешивают со скипидаром до образования однородной сметанообразной массы.

А.1.2 Образцы протирают спиртом и подсушивают на воздухе в течение 2 - 3 мин.

А.1.3 Наносят на образцы слой серебросодержащей пасты кистью с помощью специальных трафаретов.

А.1.4 Подсушивают образцы на воздухе при температуре от 15 °C до 35 °C в течение 2 - 3 ч.

А.1.5 Помещают образцы в печь и нагревают со скоростью не более 5 °C/мин.

Образцы стекол нагревают до температуры 350 °C и выше, но не более, чем на 30 °C выше нижней границы отжига. Образцы ситаллов, фотоситаллов и керамических материалов нагревают до температуры от 500 °C до 560 °C. Образцы стеклоцементов нагревают до температуры от 330 °C до 350 °C.

При достижении этих температур электропечь выключают, и образцы охлаждают в электропечи до температуры от 15 °C до 35 °C.

А.1.6 Вынимают образцы из электропечи и определяют качество серебряного проводящего покрытия на соответствие требованиям 5.4. В местах дефектов серебряное проводящее покрытие зачищают шлифовальной шкуркой и наносят вторично.

А.2.1 Протирают образцы спиртом и высушивают при температуре от 15 °C до 35 °C в течение 2 - 3 мин.

А.2.2 Тщательно перемешивают аквадаг.

А.2.3 Наносят на образцы кистью слой аквадага с помощью специальных трафаретов.

А.2.4 Подсушивают образцы на воздухе при температуре от 15 °C до 35 °C в течение 30 - 40 мин. Для сокращения времени сушки допускается применение различных сушильных устройств.

А.2.5 Проводящие покрытия должны соответствовать требованиям 5.4. Измерение сопротивления проводят тераомметром типа Е6-13М, используя в качестве электродов щупы из комплекта приборов.

А.2.6 Если сопротивление проводящего покрытия более 100 Ом, то наносят второй слой аквадага или прогревают образцы до температуры 300 °C.

Дата испытания:

Образец: стекло N 10 (опытное)

Условия подготовки и испытания образцов:

М (15-35) 45-75, конденсаторное или трансформаторное масло.

Поэтому ни один из результатов не исключается из расчета