Dielectric Absorption คืออะไร ทำไมค่า Insulation Resistance ถึงเพิ่มขึ้นระหว่างการวัด

02/04/69 08:20 น.

อธิบายปรากฏการณ์ Dielectric Absorption ที่ส่งผลให้ค่า Insulation Resistance เพิ่มขึ้นระหว่างการวัด พร้อมหลักการทำงานของฉนวน พฤติกรรมกระแส และแนวทางวัดค่าให้แม่นยำ

หลักการทำงานของฉนวน

วัสดุฉนวน (Insulating Material) ไม่ได้เป็นเพียงตัวต้านทาน (Resistance) อย่างเดียว แต่สามารถแทนได้ด้วยวงจรสมมูลที่ประกอบด้วย:

Capacitance (ความจุไฟฟ้า) → เก็บประจุ
Insulation Resistance (ความต้านทานฉนวน) → กระแสรั่วไหล

ดังนั้น DUT (Device Under Test) จะมีพฤติกรรมเหมือน RC Network (Resistor + Capacitor หลายชุดรวมกัน)

กระบวนการวัดค่า Insulation Resistance

ช่วงที่ 1: ทันทีที่จ่ายแรงดัน (Initial Charging Phase)

เมื่อเริ่มจ่ายแรงดัน ตัว Capacitor จะถูกชาร์จก่อน ทำให้มีกระแสไฟฟ้าสูงมาก (Large current) ซึ่งทำให้เครื่องมือแปลผลว่าความต้านทานต่ำ ดังนั้น สรุปได้ว่าในช่วงแรก ค่าที่วัดได้ยังไม่ใช่ค่าที่แท้จริงของฉนวน

ช่วงที่ 2: หลังจากเวลาผ่านไป (Steady State)

เมื่อ Capacitor ถูกชาร์จเต็มแล้ว กระแสชาร์จจะลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ เหลือเพียงกระแสรั่ว (Leakage current) เท่านั้น ในขณะนี้เราจะสามารถวัดค่า Insulation Resistance ที่แท้จริงได้

Dielectric Absorption เกิดขึ้นยังไง

แม้จะดูเหมือนว่าคาปาซิเตอร์ถูกชาร์จจนเต็มแล้ว แต่ความจริงภายในฉนวนยังมีโครงสร้างที่ซับซ้อน ทำให้เกิดการจัดเรียงตัวของประจุ (polarization) หลายระดับ ส่งผลให้ยังมีการสะสมประจุแบบ “ช้า ๆ” ต่อเนื่องอยู่ภายใน

กระบวนการนี้อาจใช้เวลาตั้งแต่หลายชั่วโมงไปจนถึงหลายวัน ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุ ดังนั้นในการวัดครั้งแรก ค่าอาจออกมาต่ำ เพราะฉนวนยังดูดซับประจุอยู่ แต่เมื่อเวลาผ่านไปแล้ววัดซ้ำ จะพบว่าค่าความต้านทานสูงขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "Dielectric Absorption"

ผลกระทบต่อการวัดจริง

ปัญหาที่พบ

ค่า Insulation Resistance (IR) ไม่คงที่
เมื่อวัดซ้ำ ค่าที่ได้มีแนวโน้ม “สูงขึ้น”
ส่งผลให้ความน่าเชื่อถือในการวัด (Repeatability) ลดลง

สาเหตุหลัก

Dielectric Absorption → ฉนวนมีการเก็บและคายประจุ ทำให้ค่าที่วัดเปลี่ยนตามเวลา
อุณหภูมิ (Temperature) → มีผลต่อค่าความต้านทานของฉนวน
ความชื้น (Humidity) → ทำให้ค่าการรั่วไหลของกระแสเปลี่ยนไป

แนวทางปฏิบัติที่ถูกต้อง

1) กำหนดเวลาในการวัดให้เท่ากัน เช่น วัดที่ 1 นาที (1-minute value) เพื่อให้เปรียบเทียบกันได้

2) คายประจุ (Discharge) ให้เพียงพอ ก่อนวัดซ้ำต้อง Discharge ถ้าไม่ทำ ค่าจะเพี้ยน

3) ควบคุมสภาพแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ, ความชื้น เพื่อให้ผลการวัด Reproducible

สรุป

Dielectric Absorption เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้การวัด Insulation Resistance มีความซับซ้อนมากกว่าที่เห็น การเข้าใจพฤติกรรมของฉนวนในเชิงเวลา (Time-dependent behavior) ไม่เพียงช่วยให้ตีความค่าที่วัดได้ถูกต้อง แต่ยังเป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบขั้นตอนการวัดให้มีความแม่นยำและสามารถทำซ้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ