Elektrische & Dielektrische Eigenschaften

Isolierwiderstand

Der Isolierwiderstand technischer Gläser wird durch den spezifischen Volumenwiderstand und den spezifischen Oberflächenwiderstand bestimmt. Einschmelzgläser von SCHOTT haben bei Raumtemperatur einen elektrischen Volumenwiderstand zwischen 1013 und 1020 Ohm x cm und bieten dadurch eine gute Isolierung. Unter normalen Bedingungen (T = 20°C, 50% relative Feuchte) wird dieser hohe elektrische Volumenwiderstand durch den Oberflächenwiderstand, der deutlich niedriger ist, bedeutungslos. Der Oberflächenwiderstand wird im Wesentlichen durch die Absorption von Wassers auf der freien Glasoberfläche bestimmt und hängt somit vom chemischen Widerstand der verwendeten Glasdichtungen ab.

Aus diesem Grund verwendet SCHOTT Einschmelzgläser mit hohem chemischem Widerstand. Die gegenwärtigen Glas-Metall-Durchführungen haben unter Normalbedingungen je nach Art des verwendeten Glases einen Isolationswiderstand zwischen 1010 und 1012 Ohm, weitgehend unabhängig vom elektrischen Kriechweg. Für einen noch höheren Isolierwiderstand (1012 bis 1013 Ù) und den Gebrauch in sehr feuchtem Klima, kann SCHOTT eine Spezialbehandlung der Oberfläche durchführen.

Bei Temperaturen über 100°C verschwindet die Wirkung des Wasserfilms fast vollständig. Der Isolierwiderstand wird allein vom Volumenwiderstand bestimmt. Da es sich bei den Einschmelzgläsern um Ionen-Leiter handelt, wächst ihre elektrische Leitfähigkeit mit zunehmender Temperatur, d.h. die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands ist negativ. Die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes für bestimmte Glasdichtungen wird in Abb. 16 dargestellt.


Spezifischer elektrischer Widerstand ρ der Einschmelzgläser von SCHOTT als eine Funktion der Glastemperatur.

Überschlagspannung & Dielektrische Eigenschaften

Glas hat eine hohe dielektrische Durchschlagfestigkeit von ungefähr 20 kV/mm. Bei Glas-Metall-Durchführungen entspricht der charakteristische Überschlagswiderstand dem Kriechabstand zwischen den unter Spannung stehenden Metallelementen. Dieser ist wesentlich niedriger. Abb. 17 zeigt eine zulässige Wechselstromspannung (50 Hz) als eine Funktion des Kriechabstandes.

Standardmäßige Glas-Metall-Durchführungen haben eine intrinsische Kapazität von 0.5 bis zu 3 pF mit Verlustfaktoren von tan ä = 25 bis 250 x 10-4. Die intrinsische Kapazität (CE) und der Verlustfaktor (tan δ) der Glas-Metall-Durchführungen werden in einem Typentest mit 1 MHz bei Raumtemperatur bestimmt. Diese Werte hängen im Wesentlichen von den dielektrischen Eigenschaften des eingesetzten Einschmelzglases und den geometrischen Charakteristika der Glas-Metall-Einschmelzung ab. Auf Anfrage kann die Toleranz der intrinsischen Kapazität der Glas-Metall-Einschmelzung auf ungefähr ± 10% beschränkt werden.

Strombelastbarkeit der Glas-Metall-Dichtungen
 
Abb. 18 zeigt die Strombelastbarkeit der Drähte aus verschiedenen Einschmelzlegierungen und von Kupferleitern als eine Funktion des Drahtdurchmessers. Durch die in diesem Beispiel benutzte Stromlast steigt die Temperatur des Leiters unter normalen Bedingungen um 30K.

Die eingeschmolzenen Leiter können höheren Stromlasten ausgesetzt werden, wenn Stoßbelastungen (extrem kurze Starkstromimpulse) vermieden werden und für eine effiziente Wärmeableitung gesorgt wird. Bei Spezialeinschmelzungen, die gegen extrem hohe Stromlasten widerstandsfähig sind (bis zu einigen tausend Amp.), werden Einschmelzlegierungsröhrchen mit eingelöteten Kupferleitern verwendet.

Werden die Leiter sehr hohen Stromlasten mit steilkantigen Stromimpulsen (Power-up-Bedingung) ausgesetzt, so sollten die elektrodynamischen Kräfte auf die Einschmelzungen (Pintsch-Effekt) nicht vernachlässigt werden. Produkte für solche Spezialanwendungen können auf Anfrage auf Stromstoß typgeprüft werden.
 
Die für den Test zulässige Wechselspannung Ueff (50 Hz) als eine Funktion des Kriechabstands KW zwischen zwei unter Spannung stehenden Elektroden.



Die Strombelastbarkeit I der verschiedenen Einschmelzlegierungen und von Kupfer
für einen Temperaturanstieg des Metalls von 30 K als eine Funktion des Leiterdurchmessers D