電容器薄膜材料工頻介電常數(shù)測量儀

一、電橋的特點(diǎn)；

橋體內(nèi)附電位跟蹤器及指零儀，外圍接線及少。

電橋采用接觸電阻小，機(jī)械壽命長的十進(jìn)開關(guān)，保證測量的穩(wěn)定性

儀器具有雙屏蔽，能有效防止外部電磁場的干擾。

儀器內(nèi)部電阻及電容元件經(jīng)特殊老化處理，使儀器技術(shù)性能穩(wěn)定可靠。

內(nèi)附高壓電源精度3%

內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)電容損耗﹤0.00005，名義值100pF

二、電橋簡介：

主要用于測量高壓工業(yè)絕緣材料的介質(zhì)損失角的正切值及電容量。主要可以測量電容器、互感器、變壓器、絕緣紙、電容器薄膜等各種電工油及各種固體絕緣材料在工頻高壓下的介質(zhì)損耗（tgδ）和電容量（ Cx），其測量線路采用“正接法”即測量對地絕緣的試品。由于電橋內(nèi)附有一個(gè)2500KV的高壓電源及一臺高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器，并將副橋和檢流計(jì)與高壓電橋有機(jī)的結(jié)合在一起，特別適應(yīng)測量各類絕緣油和絕緣材料的介損（tgδ）及介電常數(shù)（ε）。
▲橋體本身帶有5kV/100pF標(biāo)準(zhǔn)電容，測量材料介損更為方便。
▲橋體內(nèi)附電位跟蹤器及指另儀，外圍接線及少。
▲橋體采用了多樣化的介損測量線路。

電容器薄膜材料工頻介電常數(shù)測量儀

三、技術(shù)指標(biāo)：

2-1測量范圍及誤差。

本電橋的環(huán)境溫度為20±5℃，相對濕度為30%-80%條件下，應(yīng)滿足下列表中的技術(shù)指示要求。

在Cn=100 pF R4=3183.2（Ω）時(shí)。

測量項(xiàng)目 測量范圍 測量誤差。

電容量Cx 40pF—20000pF ±0.5% Cx±2pF。

介損損耗tgδ  0-1   ±1.5% tgδx±0.0001。

在Cn=100 pF R4=318.3（Ω）時(shí)。

測量項(xiàng)目 測量范圍 測量誤差。

電容量Cx 4pF—2000pF ±0.5% Cx±3pF。

介損損耗tgδ  0-0.1 ±1.5% tgδx±0.0001。

2-2電橋測量靈敏度

電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平穩(wěn)衡的分辨程度，為保證測量準(zhǔn)確度，希望電橋靈敏度達(dá)到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓，標(biāo)準(zhǔn)電容量成正比。

在下面的計(jì)算公式中，用戶可根據(jù)實(shí)際情況估算出電橋靈敏度水平，在這個(gè)水平上的電容與介質(zhì)損耗因數(shù)的微小變化都能夠反應(yīng)出來。

ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx);

式中: U 為測量電壓 伏特 (V);

ω為角頻率2πf=314(50Hz);

Cn標(biāo)準(zhǔn)電容器容量 法拉(F);

Ig通用指零儀的電流5×10-10 安培(A);

Rg平衡指零儀內(nèi)阻約1500 歐姆(Ω);

R4橋臂R4阻值3183 歐姆(Ω);

Cx被測試品電容值 法拉(pF);

2-3工作電壓說明

在使用中，本電橋頂A，B對V點(diǎn)的電壓高不超過11V，R3橋臂各盤的電流不超過下列規(guī)定：

10×1kΩ 1max≤15mA;

10×100Ω 1max≤120mA;

10×10Ω l max≤150mA;

用戶在使用前應(yīng)注意以上的問題。如不清楚，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)電壓及標(biāo)準(zhǔn)電容量，按以下公式來計(jì)算出大概的工作電流。

I=ω V C

2-4輔橋的技術(shù)特性：

不失真跟蹤電壓0～11V（有效值）

2-5指零裝置的技術(shù)特性：

在50Hz時(shí)電壓靈敏度不低于1×10-6V/格

電流靈敏度不低于2×10-9 A/格

二次諧波 減不小于25dB

三次諧波 減不小于50dB

3-2計(jì)算公式

Cx=R4× Cn / R3    R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]

tgδ=ω·R4·C4     R4[Ω]  C4[F]

當(dāng)R4=10K/π

tgδ=C4     

當(dāng)R4=1K/π

tgδ=0.1C4  

我們采取相對固定R4電阻，分別調(diào)節(jié)R3和C4使橋跟平衡，從而測得試品的電容值Cx和介質(zhì)損耗tg。本電橋?yàn)榱酥弊x出損耗值，取電阻R4的阻值為角頻率（f=50Hz）若干倍。

3-3 公式說明

.頻率對介質(zhì)損耗正公式：

本電橋額定的工作頻率f=50Hz，在實(shí)際工作頻率偏離額定頻率時(shí)可用修正式進(jìn)行修正：

tg=f^’·tgδ / f

式中：f    為額定工作頻率（f=50Hz）

f’   為實(shí)際工作頻率

tgδ  電橋測得損耗值

tgδ  為被測試品介質(zhì)損耗角正切的實(shí)際值

四、安全操作規(guī)程

●本儀器必須有專人負(fù)責(zé)保管，使用，非專職操作者應(yīng)在使用前了解和熟悉本說明書，以免造成不必要的損失和事故。

●每次使用前應(yīng)仔細(xì)檢查接地線是否完好，確保以后方可通電使用。

●接通電源前應(yīng)將靈敏度開關(guān)調(diào)到低位置。

●測量試品前應(yīng)先對試品進(jìn)行高壓試驗(yàn)，證明在電橋工作電壓下無噪聲，電離等現(xiàn)象出現(xiàn)，然后才能進(jìn)行測試。

●對試品施加高壓時(shí)緩慢升高，不可以加突變電壓。

●測試時(shí)操作人員必須集中思想，工作前做好一切準(zhǔn)備工作，測試地點(diǎn)周圍應(yīng)有明顯的標(biāo)記或金屬屏蔽圍成高壓危險(xiǎn)區(qū)，以防止非操作人員闖入。

●在測量過程中，如有放電管發(fā)光時(shí)，則必須及時(shí)切斷電源，仔細(xì)檢查接線及試品都無擊穿，待檢查排除故障后，再進(jìn)行高壓測量工作。

五、裝置成套性

絕緣油介損測量電極（油杯）

1）概述

絕緣油介損測量電極（俗稱：油杯）是用于對各種電纜油，變壓器油，電容器油等液體絕緣材料的介質(zhì)損耗因數(shù)（tgδ），相對介電常數(shù)（εr）和直流電阻率（ρ）的精密測量。RY1型絕緣油介損測量電極在原理和結(jié)構(gòu)上參考了IEC標(biāo)準(zhǔn)，與在我國廣泛應(yīng)用的瑞士Tettex2930性能指標(biāo)一樣。

本產(chǎn)品是一種帶有屏蔽保護(hù)極，極間距離為2mm圓柱形空氣電容器。它能有效地壓抑和消除雜散電容影響，提高測量精度。與我公司生產(chǎn)的YG122液體電極控溫儀配合使用時(shí)還能十分方便地沒量在規(guī)定溫度（室溫～180℃范圍內(nèi)）的介質(zhì)損耗因數(shù)和介電常數(shù)。

2）主要技術(shù)指標(biāo)

（1）兩極空間距離2mm；

（2）空杯電容量60±5p；

（3）測量電壓 工頻2000V；

（4）空杯tgδ ≤5*10-5；

（5）液體容量 約40cm3；

（6）電極材料 不銹鋼；

（7）體積240mm（直徑）*220mm（高）；

（8）重量 約10kg；

六、安全操作規(guī)程

1. 本儀器必須有專人負(fù)責(zé)保管，使用，非專職操作者應(yīng)在使用前了解和熟悉本說明書，以免造成不必要的損失和事故。

2. 每次使用前應(yīng)仔細(xì)檢查接地線是否完好，確保以后方可通電使用。

3. 接通電源前應(yīng)將靈敏度開關(guān)調(diào)到低位置。

4. 測量試品前應(yīng)先對試品進(jìn)行高壓試驗(yàn)，證明在電橋工作電壓下無噪聲，電離等現(xiàn)象出現(xiàn)，然后才能進(jìn)行測試（若試品己做過高壓試驗(yàn)，該項(xiàng)可不必每次測量都做）。

5. 對試品施加高壓時(shí)緩慢升高，不可以加突變電壓。

6. 測試時(shí)操作人員必須集中思想，工作前做好一切準(zhǔn)備工作，測試地點(diǎn)周圍應(yīng)有明顯的標(biāo)記或金屬屏蔽圍成高壓危險(xiǎn)區(qū)，以防止非操作人員闖入。

7. 在測量過程中，如有放電管發(fā)光時(shí)，則必須及時(shí)切斷電源，仔細(xì)檢查接線及試品都無擊穿，待檢查排除故障后，再進(jìn)行高壓測量工作。

自動跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓，通過放大后，在內(nèi)屏蔽（S）產(chǎn)生一個(gè)與B電位相等的電壓。當(dāng)電橋在平衡時(shí)，A,B,S三點(diǎn)電位必然相等，從而達(dá)到自動跟蹤的目的。本電橋在平衡過程中，輔橋采用自動電位跟蹤，在主橋平衡過程的同時(shí)，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態(tài)，用戶只要對主橋平衡進(jìn)行操作就能得到可靠的所需數(shù)據(jù)。同時(shí)也有效的抑制了電壓波動對平衡所帶來的影響。在指零部分，采用了指針式電表指示，視覺直觀，分辨清楚，克服了以往振動式檢流計(jì)的缺點(diǎn)。

七、相關(guān)介紹

介電常數(shù)又稱電容率或相對電容率，是表征電介質(zhì)或絕緣材料電性能的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，常用ε表示。 介質(zhì)在外加電場時(shí)會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場，原外加電場與終介質(zhì)中電場比值即為介電常數(shù)。其表示電介質(zhì)在電場中貯存靜電能的相對能力，例如一個(gè)電容板中充入介電常數(shù)為ε的物質(zhì)后可使其電容變大ε倍。介電常數(shù)愈小絕緣性愈好。如果有高介電常數(shù)的材料放在電場中，場的強(qiáng)度會在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。    

介電常數(shù)還用來表示介質(zhì)的極化程度，宏觀的介電常數(shù)的大小，反應(yīng)了微觀的極化現(xiàn)象的強(qiáng)弱。氣體電介質(zhì)的極化現(xiàn)象比較弱，各種氣體的相對介電常數(shù)都接近1，液體、固體的介電常數(shù)則各不相同，而且介電常數(shù)還與溫度、電源頻率有關(guān)。一些物質(zhì)介電常數(shù)具有復(fù)數(shù)形式，其實(shí)部即為介電常數(shù)，虛數(shù)部分常稱為耗散因數(shù)。通常將耗散因數(shù)與介電常數(shù)之比稱作耗散角正切，其可表示材料與微波的耦合能力，耗散角正切值越大，材料與微波的耦合能力就越強(qiáng)。例如當(dāng)電磁波穿過電解質(zhì)時(shí)，波的速度被減小，波長也變短了。介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀適用于科研單學(xué)、學(xué)校、工廠等單位對無機(jī)非金屬新材料性能的應(yīng)用研究。