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相对介质损耗|介电常数试验仪

简要描述:相对介质损耗|介电常数试验仪是一款专为实验室研制的高精度高压电桥,突破了传统的电桥测量方式,采用变频电源技术,利用单片机和现代化电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算;达到抗干扰力强、测试速度快、精度高、全自动数字化、操作简便;电源采用大功率开关电源,输出45Hz和55Hz纯正弦波,自动加压,可提供最高10千伏的电压。

  • 更新时间:2023-03-21
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详细介绍

相对介质损耗|介电常数试验仪

介电强度、介电常数、体积电阻率、损耗因子----材料电气性能之一

介电强度,是材料抗高电压而不产生介电击穿能力的量度,将试样放置在电极之间,并通过   一系列的步骤升高所施加的电压直到发生介电击穿,以次测量介电强度。尽管所得的结果是以kv/mm为单位的,但并不表明与试样的厚度无关。因此,只有在试样厚度相同的条件下得到各种材料的数据才有可比性。

介电常数, 用于衡量绝缘体储存电能的性能它是两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比。   介电常数代表了电介质的极化程度,也就是对电荷的束缚能力,介电常数越大,对电荷的束缚能力越强。电容器两极板之间填充的介质对电容的容量有影响,而同一种介质的影响是相同的,介质不同,介电常数不同。

体积电阻率,是材料每单位立方体积的电阻,该试验可以按如下方法进行:将材料在500伏特电压下保持1分钟,并测量所产生的电流,体积电阻率越高,材料用做电绝缘部件的效能就越高。 

损耗因子也指耗损正切,是交流电被转化为热能的介电损耗(耗散的能量)的量度,一般情况下都期望耗损因子低些好。

介电性能定义:介电性能是指在电场作用下,表现出对静电能的储蓄和损耗的性质,通常用介电常数和介质损耗来表示.

相对介质损耗|介电常数试验仪-介电常数定义:

介电常数,又称电容率〔permittivity ,是电位移D与电场强度E之比ε= D/E ,其单位为F/m 

介电常数小的电介质,其分子为非极性或弱极性构造,介电常数大的电介质,其分子为极性或强极性构造。

介电常数是表征电介质的最根本的参量,是衡量电介质在电场下的极化行为或储存电荷能力的参数。


电介质电容、介电常数

真空电容       C0=Q0/V=e0s/d

电介质电容     C=Q/V=ereos/d

相对介电常数   εr = C/C0

 Co = Q/V = eoA/d

C = eA/d                   er= e /eo

介电损耗    Dielectric loss 

介质的介电损耗是指电介质在单位时间内每单位体积中将电能转换为热能而损耗的能量。

电介质的介电损耗一般用损耗角正切tand 表示,并定义为:

tand=介质损耗的功率(即有效功率)/无功功率

同时,介电损耗也是表示绝缘材料〔如绝缘油料〕质量的指标之一。介电损耗愈小,绝缘材料的质量愈好,绝缘性能也愈好。

tanδ=1/WCR(式中W为交变电场的角频率;C为介质电容;R为损耗电阻)

tand是频率的函数,是电介质的自身属性,与试样的大小和形状无关。可以和介电常数同时测量,用介质损耗仪、电桥、Q表等测量。

图片15.jpg

                                 电导时tand与频率ω的关系

介电损耗的形式

电介质在电场作用下,内部通过的电流包括:

1电容电流:由样品的几何电容充电引起电流位移电流

2吸收电流:由松弛极化引起,是介质在交变电压作用下引起介质损耗的主要来源;

3漏电电流:由介质电导引起,与自由电荷有关,使介质产生电导损耗。

电介质在电场作用下具体损耗的能量主要包括:

极化损耗:在外电场中各种介质极化的建立引起了电流,此电流与极化松弛等有关,引起的损耗称为极化损耗。

电导损耗:在电场作用下,导电载流子做定向漂移,形成传导电流,电流大小由介质本身性质决定,这局部传导电流以热的形式消耗掉,称之为电导损耗。

电离损耗和构造损耗

介电性能的测量方法

依据所测量的根本原理可分为三大类电桥法②谐振回路法③阻抗矢量法

电桥法:测量范围:~150MHZ

测量原理:根据电桥平衡时两对边阻抗乘积相等,从而来确定被测电容器或介质材料试样的CXtanX

谐振回路法:测量范围:40KHZ200MHZ

测量原理:依据谐振回路的谐振特性进展测量的。根据谐振时角频率ω与回路的电感、电容之间的特定关系式,求得CxtanδX

阻抗矢量法:测量范围:~200MHZ

测量原理:通过矢量电压一电流的比值的测量来确定复阻抗的,进而获得网络、元件或材料的有关参数。

介电性能测试内容主要包括

⑴绝缘电阻率

⑵相对介电常数

⑶介质损耗角正切

⑷击穿电场强度

绝缘电阻率测试

绝缘电阻率测试通常采用三电极系统,可以分别测出试样的体积电阻率ρv和外表电阻率ρs,测量电路图如以下图所示。

                                        体积电阻率测试线路图

                                 外表电阻测量线路图

平板试样

 

管状试样

 

电极材料可用粘贴铝箔、导电橡皮、真空镀铝、胶体石墨等

相对介电常数〔ε测试

相对介电常数通常是通过测量试样与电极组成的电容、试样厚度和电极尺寸求得。

平板试样  

管状试样

介质损耗角正切〔tanδ)的测定

通过测量试样的等效参数经计算求得,也可在仪器上直接读取。

工频、音频下一般都采用电桥法测量,高电压时采用西林电桥法。

                                         西林电桥法

电桥平衡时

 

CN→标准电容

C4→可调电容

R4→固定电阻

R3→可调电阻

当频率为几十千赫到几百兆赫范围时,可用集总参数的谐振法进展测量,如下图


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