高频介质损耗因数电容率测试仪 满足标准:
GBT 1409-2006测量电气绝缘材料在音频、高频、工频(包括米波波长在内)下介质损耗因数和电容率的推荐方法
高频介质损耗因数电容率测试仪 技术原理
介电性能定义:
介电常数(ε) 反映材料储能能力,介质损耗角正切(tanδ) 表征能量损耗比例。例如,高压电缆中过高的tanδ会引发绝缘层发热老化25。
信号处理:
通过数字化实时采集电流/电压信号,由单片机进行矢量运算,直接输出Cx和tanδ值57。
高分子材料的损耗
高分子聚合物电介质按单体单元偶极矩的大小可分为极性和非极性两类。一般地,偶极矩在0~0.5D(德拜)范围内的是非极性高聚物;偶极矩在0.5D以上的是极性高聚物。非极性高聚物具有较低的介电常数和介质损耗,其介电常数约为2,介质损耗小于10-4;极性高聚物则具有较高的介电常数和介质损耗,并且极性愈大,这两个值愈高。
高聚物的交联通常能阻碍极性基团的取向,因此热固性高聚物的介电常数和介质损耗均随交联度的提高而下降。酚醛树脂就是典型的例子,虽然这种高聚物的极性很强,但只要固化比较完全,它的介质损耗就不高。相反,支化使分子链间作用力减弱,分子链活动能力增强,介电常数和介质损耗均增大。
高聚物的凝聚态结构及力学状态对介电性景响也很大。结品能抑制链段上偶极矩的取向极化,因此高聚物的介质损耗随结晶度升高而下降。当高聚物结晶度大于70%时,链段上的偶极的极化有时完全被抑制,介电性能可降至 低值,同样的道理,非晶态高聚物在玻璃态下比在高弹态下具有更低的介质损耗。此外,高聚物中的增塑利、杂质等对介电性能也有很大景响。
介质损耗(dielectric loss )指的是绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失,简称介损。
介质损耗因数(dielectric loss factor)指的是衡量介质损耗程度的参数。
电桥法
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· 基于桥路平衡原理:将待测样品与标准电容器/电阻构成电桥电路(如西林电桥),通过调节桥臂元件使电桥平衡,计算样品的电容(Cx)和损耗角正切(tanδ)56。
· 关键参数检测:测量电压与电流的相位差,通过相位差直接计算tanδ18。
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谐振法
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· 基于LC谐振特性:将样品置于谐振回路中,通过测量谐振频率偏移(Δf) 或品质因数(Q值)的变化,间接推算ε和tanδ46。
· 常用替代法:如并联替代法消除分布电容误差,通过两次调谐计算Cx29。
电感测量:
a.测量范围:14.5nH~8.14H。
b.分 档:分七个量程。
0.1~1μH, 1~10μH, 10~100μH,
0.1~lmH, 1~10mH, 10~100mH, 100 mH~1H。
主要技术特性:
介质损耗和介电常数是各种电瓷、装置瓷、电容器等陶瓷,还有复合材料等的一项重要的物理性质,通过测定介质损耗角正切tanδ及介电常数(ε),可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素,为提高材料的性能提供依据;仪器的基本原理是采用高频谐振法,并提供了,通用、多用途、多量程的阻抗测试。它以单片计算机作为仪器的控制,测量核心采用了频率数字锁定,标准频率测试点自动设定,谐振点自动搜索,Q值量程自动转换,数值显示等新技术,改进了调谐回路,使得调谐测试回路的残余电感减至 低,并保留了原Q表中自动稳幅等技术,使得新仪器在使用时更为方便,测量值更为精确。仪器能在较高的测试频率条件下,测量高频电感或谐振回路的Q值,电感器的电感量和分布电容量,电容器的电容量和损耗角正切值,电工材料的高频介质损耗,高频回路有效并联及串联电阻,传输线的特性阻抗等。
宏观结构不均勾性的介质损耗
工程介质材料大多数是不均匀介质。例如陶瓷材料就是如此,它通常包含有晶相、玻璃相和气相,各相在介质中是统计分布口。由于各相的介电性不同,有可能在两相间积聚了较多的自由电荷使介质的电场分布不均匀,造成局部有较高的电场强度而引起了较高的损耗。但作为电介质整体来看,整个电介质的介质损耗必然介于损耗 大的一相和损耗 小的一相之间。
主要配置:
a.测试主机一台;
b.电感9只;
c.夹具一 套
安全措施
(1)高压保护:试品短路、击穿或高压电流波动,能迅速切断高压输出。
(2)CVT保护:设定自激电压的过流点,一旦超出设置的电流值,仪器自动退出测量,不会损坏设备。
(3)接地检测:仪器有接地检测功能,未接地时不能升压测量。
(4)防误操作:具备防误操作设计,能判别常见接线错误,安全报警。
(5)防“容升”:测量大容量试品时会出现电压抬高的“容升”效应,仪器能自动跟踪输出电压,保持试验电压恒定。
西林电桥是测量电容率和介质损耗因数的 经典的装置。它可使用从低于工频(50 Hz-60 Hz)直至 100 kHz的频率范围,通常测定 50 pF-1 000 pF的电容(试样或被试设备通常所具有的电容)这是一个四臂回路(图A. 1)。其中两个臂主要是电容(未知电容 Cx和一个无损耗电容C,)。另外两臂(通常称之为测量臂)由无感电阻R,和 R:组成,电阻 R,在未知电容 Cx的对边上,测量臂至少被一个电容 C,分流 一般地说,电容 C:和两个电阻R,和R:中的一个是可调的。
如果采用电阻R、和(纯)电容 C 的串联等值回路来表示电容 Cx,则图 A. 1所示的电桥平衡时导出 :
R1
Cs=Cn·——
R2
和tanδx=ωCSRS=ωC1R1
如果电阻 R2被一个电容C2分流,则tanδ = 的公式变为:
Tanδx=ωC1R1---ωC2R2
由于频率范围的不同,实际上电桥构造会有明显的不同。例如一个50 pF-1 000 pF的电容在50 Hz时的阻抗为 60 MΩ-3 MΩ,在 100 kHz时的阻抗为 3 000 Ω-1 500Ω.
频率为 100 kHz时,桥的四个臂容易有相同数量级的阻抗,而在 50 Hz-60 Hz的频率范围内则是不可能的。因此,出现了低频和(相对)高频两种不同形式的电桥.
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