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液体工频介电常数介质损耗测试仪强度剖量着影响常常发生在 1xMHz以卜发破表质率范围内。
汞电极不能用于高温,即使在室温下用时,也应采取措施,这是因为它的蒸气是有毒的。
在标准大气压下,不含二氧化碳的干燥空气的相对电容率c,等于1.00053。因此,用这种电极构形在空气中的电容C,来代替 C。测量相对电容率ε,时,也有足够的精确度。
对于介质损耗阴数的需量,这种类型的电慢在高频下个能满足要求,廊非试样的表面和金属极都非靠平整,图1所示的电极系统也要求试样厚度均匀。
凡是注日期的引用文件,标准,然向,鼓励根据本标准达战协议的各方错死是否可使用这些文件的板本适用于本标准。
有时在超过1000V的电压下试验,则会引起一些与电容率和介质损耗因数无关的效应,对此不予论述。
有些家用额耗角正切"来表示介质测耗调数",因为颜耗的测量结果是用损规角的正的来*的。
液体工频介电常数介质损耗测试仪
需要测低损耗因数值时,很重要的一点是导线率联电阻引人的损耗要尽可能地小,即被测电容和该电阻的乘积要尽可能小。同样,被测电容对总电容的比值要尽可能地大。弟一点表示导线电阻要尽可能低及试样电容要小。第二点表示接有试样桥臂的总电存要尽可能小,且试样电容要大。因此试样电容醉好取值为 20 pF,在测量回路中,与试样并联的电喜不应大于约5pF。
因为只有少数材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很宽的频率范围内它们的t,和un几乎是恒定的,且被用作L程电介质材料,然而一般的电介发材科必须在所使用的频率下测是其介质损耗因数和电容率.
对表面加有电极的试样的电容,若采用测微计电极测量时,只要试样直径比测微计电极足够小,则只需要进行概间法向电容的修正。采用其他的一些方法来测量网电极试样时.边缘电容和对地电容的计算将带来一些误差,因为它们的误差都可达到试样电容的2%~40%。根据目前有关这些电容资料,计算边缘电容的误差为10%,计算对地电容的误差为25%。因此带来总的误差是百分之几十到百分之几。当电极不接地时,对地电容误差可大大减小,
由绝缘材料作为介质的电容器上所施加的电压与由此而产生的电流之间的相位差的余角,介质损耗因数 dielectrie sspationfhctur anb
阴极蒸发或高真空蒸发金属电极假如处理结果既不改变也不破坏绝缘材料的性能,而且材料承受高真空时也不过度逸出气体,则本方法是可以采用的。这一类电极的边缘应界限分明。
试样和电极固体绝缘材料 试样的几何形状测定材料的电容率和介质损耗因数,醉好采用板状试样.也可采用管状试样,
范围本标准规定了在15 Hz~300 MHz的频率范围内测量电容率、介质损耗因数的方法,并由此计算某些数值,如损耗指数。本标准中所叙述的某些方法,也能用于其他频率下测量。
IEC 60247∶1978 液体绝缘材料相对电容率,介质报耗因数和直流电阻率的测量 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
在一个测量系统中,绝缘材料的电容率是在流系捷中绝缘材料的相对电容率,与真空电气常数的乘积。
永电极和其他液体金属电极把试样夹在两块互相配合好的凹模之间,凹模中充有液体金属,该液体金属必须是纯净的。
式(9),(10)、(11)中,C2,R,C,R,tmz同式(7),(8)。
在 SI制中,决对电容率用法/米(F/m)表示。而且,在SI单位中,电气常数t为。-8.854×10-识 F/m~素×10-在本标准中.用皮法和厘米来计算电容.真空电气常款为∶c,- R-1np年-..s(10)R。=—………………………( 11)*C,R-acR
用作电气回路元件的支撑,并且使元件对地绝缘及元件之间相互绝缘;用作电 容器介质。
损耗角δ的正E切。
规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
高电容率的管状试样,其内电极相外电极明以伸展到管状试样的全部长度上,可以不用保护电极。大直径的管状或圈筒形试样,其电极系统可以是圆形或矩形的搭接,并且只对管的部分圆周进行试验。这种试样可按板状试样对待,金属馆、沉积金属膜或配合较好的金属芯轴内电极与金属筒或沉积金属膜的外电极和保扩电极 起使用。如采用金属情做内电极,为了保证电授和试闸之间的良好接触,需在管内采用一个弹性的可膨胀的夹具。
显然以并联电路表示一个具有介质损耗的绝峻材料通靠鼻合活的,但存单一新率下,有时出需要以电容C。
在测定电容率需要较高精度时,醉大的误差来自试样尺寸的误差,尤其是试样厚度的误差,因此厚度应是够大,以满足测量所需要的精确度。厚度的选取决定于试样的制备方法和各点间厚度的变化。对1%的精确度来讲,1.5 mm的厚度就足够了,但是对于更高精确度,醉好是采用较厚的试样,侧如 6mm~12 mm。测量厚度必须使测量点有规则地分布在整个试样表面上,且厚度均匀度在±1%内。如果材料的密度是已知的,则可用称量法测定厚度。选取试样的面积时应能提供满是精度要求的试样电容。测量10F的电容时,使用有良好屏蔽保护的仪器。由于现有仪器的极限分辨能力约1pF,因此试样应薄些,直径为 10 cm 或更大些
对于带有保护电极的试样,其测量精度只考虑慢间法向真空电容时有计算误差。但由被保护电极和保护电极之间的间隙太宽而引起的误差通常大到百分之零点几,而校正只能计算到其本身值的百分之几。如果试样厚度的测量能精确到±0.005 mm.则对平均厚度为1.6mm的试样,其厚度测量误差能达到自分之零点儿。圆形试样的直径能测定到±0.1%的精度,但它是以平方的形式引人谈差的,辇合这些因素,极间法向真空电容的测量误差为±0.5%。
电场强度存在界面极化时,自由离子的数目随电场强度增大而增加,其损耗指数醉大值的大小和位置也随此翻变,
锌或钢电极可以喷波在试样上,它们能直接在粗糙的表面上成膜。这种电极还能喷在布上,国为它门不穿透非常小的孔眼。
导电泽气,能使试样的条件处理在涂上电极后进行,对研究湿度的影响时特别有用。此种电极的缺点是试样涂上银漆后不能马上进行
电容器的电极之间及电极周围的空间全部充以绝缘材料时,其电容C。与同排电段构形的真空电容C。之比∶ .-3.....武申∶,——-相对电容率;
在较高的频率下,只要电介质中不出现局部放电,电容率和介质损耗因数与电场强度无关。
介质损耗因数 tan6介质损耗因数 un》 按照所用的测量装置给定的公式,根据测出的数值来计算。 0.3 精度要求
式中∶---复相对电容率, t,-—-损耗指数;、,-—-相对电容率 tuano---介质损耗因数法,有模耗韵电容器在任何输定的频率下能用电存C.和电阻R,的率积电路表示,成用电市G,和电题R,(或电等
温度损耗物数在一个频率下可以出现一个醉大值,这个颗率值与电介质材料的温度有关。介质损耗因数和电容率的温度系数可以是正的或负的,这取决于在测量温度下的介质损耗指数醉大值位置。
C)的井联电降粪柔,并职等值电路m-=Cg- ……4?)
加蚂试样上的电极电极可选用中任意一种。如果不用保护环,而且试样上下的脚个电极难以对齐时,其中一个电极应比另一个电极大些。已经加有电极的试样应放置在两个金属电极之间,这两个金属电极要比试样上的电极稍小些。对于平板形和圆柱形这两种不同电极结构的电容计算公式以及边峰电容近似计算
和电题 R。的率联电路来表示。
相对电容率relative permittivity E。
电容率和介质损耗因数的变化是由于介质极化和电导而产生,最重要的变化是极性分子引起的偶极子极化和材料的不均勺性导致的界面级化所引起的。
介质)惯耗指数 【aiscetrie los ndex该材料的损耗因数 nm》与相对电容率E,的乘积。复相对电容率 compe rhatie permittity由相对电容率和损耗指数结合而得到的;属=g,je…………………………e,-。………………………………(4tnd=………………………………
C。-—申联电容; R—-—-单颗电烈
本标准适用于测量液体、易熔材料以及固体材料。测试结果与某些物理条件有关,例如频率、温度、湿度,在特殊情况下也与电场强度有关。
伍德合金和其他低熔点合金能代替泵。但是这些合金通常含有镉,偶象果一样,也是毒性元素。这些合金只有在良好抽风的房间或在抽风柜中才能用于100℃以上,且操作人员应知道可能产生的健康危害。
的经验公式由表1 给出。
无论申联表示法还是井联表示法,其介重相耗固着 un显相等的。报如测量电路依据中联元件来产生结果,且ur8太大雨在式(9中不能被温略,则在计算电容赏必须先计置排联电容,
在第5章和附录A中所规定的精度是;电容率精度为±1%,介质损耗因数的精度为±(5%± 0.05》,这些精度至少取决于三个因素;即电容和介质损耗因数的实测精度;所用电极装置引起的这些量的校正精度,极间法向直空电容的计靠精度(见表 1),在较低频率下,电容的测量精度能达士(0.1%士0.02 pF),介质损耗因数的测量精度能达±(2%± 0.00 05)。在较高频率下,其误差增人,电容的测量精度为±(0.5%±0.1 pF),介质损耗因数的测量精度为±(2%±0,0002)。
管状试样对管状试样而言,最合适的电极系统将取决于它的电容率、管繁厚度、直径和所要求的测量精度。一般情况下,电极系统应为一个内电极和一个稍为窄一些的外电极和外电极凋端的保护电极组成,外电极和保护电极之间的间隙应比管壁厚度小。对小直径和中等直径的管状试样,外表面可加三条情带或沉积金属带,中间一条用作为外电极(测量电极),两端各有一条用作保护电极。肉电极可用汞,沉积金属膜或配合较好的金属芯轴。
es= 0.088 54 pF/em介质损耗角 dhectrtk hms ngk
采用测微计电极时,数量级是0.03的介质损耗因数可测到真值的±0.000 3,数量级0.0002的介
试样上不加电极表雨电导率很纸的试件可以不加电慢雨待试样插人电极系统中测量,在这个电极系统中,试样的一氮或两侧有一个充
电气绝缘材料的性能和用途 电介质的用途电介质一般被用在两个不同的方面,
率联元件与并联元样之网,波立下列关系,
C---并联电容;路--并联电阻。
影响介电性能的因素下面分别讨论频率、温度、温度和电气强度对介电性能的影响。
Cx——充有绝缘材料时电容器的电极电容; C 真空中电容器的电极电容。
本标准中的计算和测量是根据电流(w=2x )正弦波形作出的。
对于非常准确的测量,在厚度的测量能达到足够的精度时,可采用试样上不加电极的系统。对于相对电容率不都过10的管状试样,醉便的电极是用金属筋、汞或沉积金属膜。相对电容率在10以上的管状试样,应采用沉积金属膜电极;烧管上可采用烧熔金属电极。电极可像带材一样包覆在管状试样的全部圆周或部分氮周上。
极化的程度随水分的吸收量或电介质材料表面水膜的形成而增加,其结果使电容率,介质损耗因致和直流电导率增大。因此试验前和试验时对环境湿度进行控制是毕不可少的。