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介電常數(shù)測(cè)試儀測(cè)定方法

更新時(shí)間:2022-04-28      點(diǎn)擊次數(shù):2460

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

①了解介電常數(shù)測(cè)試儀的基本原理

②掌握介電常數(shù)測(cè)試儀的測(cè)定方法

2.實(shí)驗(yàn)原理

介電常數(shù)是表征絕緣材料在交流電場(chǎng)下,介質(zhì)極化程度的一個(gè)參數(shù),它是充滿此絕緣材料的電容器的電容量與以真空為電介質(zhì)時(shí)同樣電極尺寸的電容器的電容量的比值。介質(zhì)損耗角正切是表征該絕緣材料在交流電場(chǎng)下能量損耗的一個(gè)參數(shù),是外施正弦電壓與通過(guò)試樣的電流之間的相對(duì)的余角正切。

測(cè)定高分子材料介電常數(shù)和介電損耗角正切實(shí)驗(yàn)方法有:工頻高壓電橋法和變電納法。

本實(shí)驗(yàn)采用工頻高壓電橋法。其工作原理為:被測(cè)試樣與無(wú)損耗標(biāo)準(zhǔn)電容Co是電橋的兩相鄰橋臂,橋臂R3是無(wú)感電阻,與它相鄰的臂由電容C4和恒定電阻R4并聯(lián)構(gòu)成。在電阻R4的中點(diǎn)和屏蔽間接有一可調(diào)電容Ca來(lái)完成線路的對(duì)稱操作。線路的對(duì)稱在這里理解為使“臂R3對(duì)屏蔽"及“臂R4對(duì)屏蔽"的寄生電容固定且相等。由于電阻線圈R3中的金屬線比電阻R4長(zhǎng)得多,臂R3的寄生電容也將大于臂R4的寄生電容。附加電容Ca可以增大臂R4的電容泄漏,使其數(shù)值與臂R3的泄漏相等。臂CaCo的寄生電容不大,因此不用對(duì)他們加以平衡。

保護(hù)電壓e的作用是消除放大器P處頂點(diǎn)可能存在的泄漏電流,為此e是一個(gè)將橋P處頂點(diǎn)的電位引向地電位的裝置。

這主類電橋平衡后必然有:Zx·Z4Zs·Z3 ……(3-45

其中 Zxj / (ωCx)  

Zsj / (ωCs)  

Z3=R3   

Z4=[1 / R4+ jωC4]-1

由平衡條件及tgδ定義可計(jì)算出:tgδ=2πf C4·R4·10-12

當(dāng)f50Hz,R410000/πΩ時(shí),有tgδ= C4·10-6,即可用C4直接表示tgδ值。根據(jù)式(3-45)計(jì)算可得到:

C4=C3·(R4 / R3)·[1+(1/ tg2δ)]

ε=Cs / Co

本方法適用于測(cè)試固體電工絕緣材料如絕緣漆、樹脂和膠、浸漬纖維制品、層壓制品、云母及其制品、塑料、薄膜復(fù)合制品、陶瓷和玻璃等的相對(duì)介電常數(shù)與介質(zhì)損耗角正切以及由它們計(jì)算出來(lái)的相關(guān)參數(shù),例如損耗因素。

對(duì)有些絕緣材料如橡膠以及橡膠制品,薄膜等的上述性能實(shí)驗(yàn),可按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者參考本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

3.實(shí)驗(yàn)試樣 

本次實(shí)驗(yàn)采用多型腔圓片模具注塑成型的高密度聚乙烯圓片試樣.直徑120mm厚度3mm(由材料形狀,電極選二電極,板狀電極)

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

ZJD-87高壓自動(dòng)介電常數(shù)測(cè)試儀 北京中航時(shí)代儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)

電極      采用板狀圓形電極

5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

 

序號(hào)

Ca0

ξ


1

52.35

2.20


2

52.67

1.90


3

52.67

1.64


序號(hào)

R3(Ω)

tgδ

t

1

1385

45.4

3.32

2

1587

45.3

3.30

3

1838

40.5

3.30

6.思考題

1. 實(shí)驗(yàn)要求試樣厚度不大于3mm的原因?

答:試樣的厚度如果大于3mm,為了測(cè)得他的介電常數(shù),需要一個(gè)很高的電壓,這樣使得設(shè)備條件更加苛刻,實(shí)驗(yàn)環(huán)境也不安全。

2. 試樣中含有雜質(zhì)的測(cè)試結(jié)果?

答:介電系數(shù)增大,導(dǎo)電介質(zhì)或極性雜質(zhì)的存在,會(huì)增加高聚物的導(dǎo)電電流和極化率,因而使介電損耗增大,特別是對(duì)于非極性高聚物來(lái)說(shuō),雜質(zhì)成了引起介電損耗的主要原因。

3.實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件如溫度、濕度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

溫度:溫度變化會(huì)引起高聚物的粘度變化,因而極化建立過(guò)程所需要的時(shí)間也起變化。溫度對(duì)取向極化(介電常數(shù))有兩種相反的作用,一方面溫度升高,分子間相互作用減弱,粘度下降,使偶極轉(zhuǎn)動(dòng)取向容易進(jìn)行,介電常數(shù)增加;另一方面,溫度升高,分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,對(duì)偶極轉(zhuǎn)動(dòng)干擾增加,使極化減弱,介電系數(shù)下降。對(duì)于一般的高聚物來(lái)說(shuō),在溫度不太高時(shí),前者占主導(dǎo)地位,因而溫度升高,介電常數(shù)增大,到一定范圍,后者超過(guò)前者,介電常數(shù)即開始隨溫度升高而減小。

濕度:濕度越大,水分越多,能明顯增加高聚物介電損耗的極性雜質(zhì)。在低頻下,它主要以離子電導(dǎo)形式增加電導(dǎo)電流,引起介電損耗;在微波頻率范圍,水分子本身發(fā)生偶極松弛,出現(xiàn)損耗峰。對(duì)于極性高聚物,水有不同程度的增塑作用,尤其是聚酰胺類和聚丙烯酸酯類等,結(jié)果將使高聚物的介電損耗峰向較低溫度移動(dòng)。水對(duì)熱固性塑料也有影響。

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