陶瓷介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀  陶瓷材料的損耗

陶瓷材料的介質(zhì)損耗主要來源于電導(dǎo)損耗、松弛質(zhì)點的極化損耗和結(jié)構(gòu)損耗。此外，表面氣孔吸附水分、油污及灰塵等造成的表面電導(dǎo)也會引起較大的損耗。

在結(jié)構(gòu)緊密的陶瓷中，介質(zhì)損耗主要來源于玻璃相。為了改善某些陶瓷的工藝性能，往往在配方中引人此易熔物質(zhì)（如黏土），形成玻璃相，這樣就使損耗增大。如滑石瓷、尖晶石瓷隨黏土含量增大，介質(zhì)損耗也增大。因面一般高頻瓷，如氧化鋁瓷、金紅石等很少含有玻璃相。大多數(shù)電陶瓷的離子松弛極化損耗較大，主要的原因是：主晶相結(jié)構(gòu)松散，生成了缺固濟體、多品型轉(zhuǎn)變等。

陶瓷介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀  儀器特點：

☆接線簡單（正接法兩根線，反接可使用一根線），所有電纜線均有接地屏蔽，所以都能拖地使用，測量電壓緩升、緩降，全自動測量，結(jié)果直讀，無須換算。

☆多種測量方式 可選擇正/反接線、內(nèi)/外標(biāo)準(zhǔn)電容器和內(nèi)/外試驗電壓進行測量。正接線可測量高壓介損。

☆ 抗震性能 儀器可承受長途運輸中強烈震動顛簸而不會損壞。

☆ 抗干擾能力強 采用自動跟蹤干擾抵償電路，將矢量運算法與移相法結(jié)合，有效地消除強電場干擾對測量的影響，適用于500kV及其以下電站的現(xiàn)場試驗。

☆CVT測量 獨特自激法測量CVT功能，不需外加任何設(shè)備，可完成不可拆頭CVT的測量。一次接線（三根電纜，不用倒線），一個測量過程（大約1分鐘），兩個最終測量結(jié)果（C1和C2的介損及電容值）。測量過程中文顯示，能實時監(jiān)測自激電流值和試驗電壓（高壓）值。能消除引線對測試的影響，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

☆ 安全措施

（1）高壓保護：試品短路、擊穿或高壓電流波動，能迅速切斷高壓輸出。

（2）CVT保護：設(shè)定自激電壓的過流點，一旦超出設(shè)置的電流值，儀器自動退出測量，不會損壞設(shè)備。

（3）接地檢測：儀器有接地檢測功能，未接地時不能升壓測量。

（4）防誤操作：具備防誤操作設(shè)計，能判別常見接線錯誤，安全報警。

（5）防“容升”：測量大容量試品時會出現(xiàn)電壓抬高的“容升”效應(yīng)，儀器能自動跟蹤輸出電壓，保持試驗電壓恒定。

☆VFD顯示 采用新穎的大屏幕VFD點陣顯示器，在嚴(yán)冬和盛夏都能清晰顯示。全中文操作菜單，操作提示各種警告信息，直觀明了，不需查閱說明書即可操作。

☆打印 儀器附有微型打印機，以中文方式打印輸出測量結(jié)果及狀態(tài)。

☆RS232儀器具有RS232接口，與計算機連接便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和處理及保存。

☆可選購與計算機通信應(yīng)用程序。

維修

1．新購儀器的檢查

新購的儀器最好能先用LKI-1電感組，將各個電感在各個不同頻率測試Q值，把測試的情況，例使用的電感號、測試頻率Q讀數(shù)、電容讀數(shù)等多次測得數(shù)及測試環(huán)境條件逐一詳細(xì)記錄，并把記錄保存起來，以供以后維修時作參考。

LKI-1電感組是專供測試時作輔助電感用的，不能把這些電感當(dāng)作高精度的標(biāo)準(zhǔn)電感看待。隨著測試環(huán)境條件不同，測得電感器Q值和分布電容可能略有不同。

2．使用和保養(yǎng)

高頻Q表是比較精密的阻抗測量儀器，在合理使用和注意保養(yǎng)情況下，才能保證長期穩(wěn)定和較高的測試精度。

a．熟悉本說明書，正確地使用儀器；

b．使儀器經(jīng)常保持清潔、干燥；

c．本儀器保用期為18個月，如發(fā)現(xiàn)機械故障或失去準(zhǔn)確度，可以原封送回本廠，免費修理。

標(biāo)準(zhǔn)配置：

高配Q表 一只  

試驗電極 一只（c類）

電感     一套（9只）

電源線   一條

說明書   一份

合格證   一份

保修卡   一份

測試注意事項

a．本儀器應(yīng)水平安放；

b．如果你需要較精確地測量，請接通電源后，預(yù)熱30分鐘；

c．調(diào)節(jié)主調(diào)電容或主調(diào)電容數(shù)碼開關(guān)時，當(dāng)接近諧振點時請緩調(diào)；

d．被測件和測試電路接線柱間的接線應(yīng)盡量短，足夠粗，并應(yīng)接觸良好、可靠，以減少因接線的電阻和分布參數(shù)所帶來的測量誤差；

e．被測件不要直接擱在面板頂部，離頂部一公分以上，必要時可用低損耗的絕緣材料如聚苯乙烯等做成的襯墊物襯墊；

f．手不得靠近試件，以免人體感應(yīng)影響造成測量誤差，有屏蔽的試件，屏蔽罩應(yīng)連接在低電位端的接線柱。

高分子材料的損耗

高分子聚合物電介質(zhì)按單體單元偶極矩的大小可分為極性和非極性兩類。一般地，偶極矩在0~0.5D（德拜）范圍內(nèi)的是非極性高聚物；偶極矩在0.5D以上的是極性高聚物。非極性高聚物具有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，其介電常數(shù)約為2，介質(zhì)損耗小于10-4；極性高聚物則具有較高的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，并且極性愈大，這兩個值愈高。

高聚物的交聯(lián)通常能阻礙極性基團的取向，因此熱固性高聚物的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均隨交聯(lián)度的提高而下降。酚醛樹脂就是典型的例子，雖然這種高聚物的極性很強，但只要固化比較完全，它的介質(zhì)損耗就不高。相反，支化使分子鏈間作用力減弱，分子鏈活動能力增強，介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均增大。

高聚物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及力學(xué)狀態(tài)對介電性景響也很大。結(jié)品能抑制鏈段上偶極矩的取向極化，因此高聚物的介質(zhì)損耗隨結(jié)晶度升高而下降。當(dāng)高聚物結(jié)晶度大于70%時，鏈段上的偶極的極化有時完全被抑制，介電性能可降至最低值，同樣的道理，非晶態(tài)高聚物在玻璃態(tài)下比在高彈態(tài)下具有更低的介質(zhì)損耗。此外，高聚物中的增塑利、雜質(zhì)等對介電性能也有很大景響。

性能和用途

 1、電介質(zhì)的用途

 電介質(zhì)一般被用在兩個不同的方面:

 用作電氣回路元件的支撐，并且使元件對地絕緣及元件之間相互絕緣;

 用作電容器介質(zhì)

2、影響介電性能的因素

 下面分別討論頻率、溫度、濕度和電氣強度對介電性能的影響。

2.1頻率

 因為只有少數(shù)材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很寬的頻率范圍內(nèi)它們的。r和tans幾乎是恒定的，且被用作工程電介質(zhì)材料，然而一般的電介質(zhì)材料必須在所使用的頻率下測量其介質(zhì)損耗因數(shù)和電容率。

 電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的變化是由于介質(zhì)極化和電導(dǎo)而產(chǎn)生，最重要的變化是極性分子引起的偶極子極化和材料的不均勻性導(dǎo)致的界面極化所引起的.

2.2溫度

 損耗指數(shù)在一個頻率下可以出現(xiàn)一個最大值，這個頻率值與電介質(zhì)材料的溫度有關(guān)。介質(zhì)損耗因數(shù)和電容率的溫度系數(shù)可以是正的或負(fù)的，這取決于在測量溫度下的介質(zhì)損耗指數(shù)最大值位置。

2.3濕度

 極化的程度隨水分的吸收量或電介質(zhì)材料表面水膜的形成而增加，其結(jié)果使電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電導(dǎo)率增大。因此試驗前和試驗時對環(huán)境濕度進行控制是必不可少的.

 注:濕度的顯著影響常常發(fā)生在1MHz以下及微波頻率范圍內(nèi)

2.4電場強度

 存在界面極化時，自由離子的數(shù)目隨電場強度增大而增加，其損耗指數(shù)最大值的大小和位置也隨此而變。

 在較高的頻率下，只要電介質(zhì)中不出現(xiàn)局部放電，電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)與電場強度無關(guān)

表征：

電介質(zhì)在恒定電場作用下，介質(zhì)損耗的功率為

　　W=U2/R=（Ed）2S/ρd=σE2Sd

定義單位體積的介質(zhì)損耗為介質(zhì)損耗率為

ω=σE2

在交變電場作用下，電位移D與電場強度E均變?yōu)閺?fù)數(shù)矢量，此時介電常數(shù)也變成復(fù)數(shù)，其虛部就表示了電介質(zhì)中能量損耗的大小。

D，E，J之間的相位關(guān)系圖

D，E，J之間的相位關(guān)系圖

如圖所示，從電路觀點來看，電介質(zhì)中的電流密度為

J=dD/dt=d（εE）/dt=Jτ iJe

式中Jτ與E同相位。稱為有功電流密度，導(dǎo)致能量損耗；Je，相比較E超前90?，稱為無功電流密度。

定義

tanδ=Jτ/Je=ε〞/εˊ

式中，δ稱為損耗角，tanδ稱為損耗角正切值。

損耗角正切表示為獲得給定的存儲電荷要消耗的能量的大小，是電介質(zhì)作為絕緣材料使用時的重要評價參數(shù)。為了減少介質(zhì)損耗，希望材料具有較小的介電常數(shù)和更小的損耗角正切。損耗因素的倒數(shù)Q=（tanδ）-1在高頻絕緣應(yīng)用條件下稱為電介質(zhì)的品質(zhì)因素，希望它的值要高。

    西林電橋是測量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的最經(jīng)典的裝置。它可使用從低于工頻(50 Hz-60 Hz)直至100 kHz的頻率范圍，通常測定50 pF-1 000 pF的電容(試樣或被試設(shè)備通常所具有的電容)這是一個四臂回路(圖A. 1)。其中兩個臂主要是電容(未知電容Cx和一個無損耗電容C,)。另外兩臂(通常稱之為測量臂)由無感電阻R，和R:組成，電阻R,在未知電容Cx的對邊上，測量臂至少被一個電容C,分流 一般地說，電容C:和兩個電阻R,和R:中的一個是可調(diào)的。

    如果采用電阻R、和(純)電容C的串聯(lián)等值回路來表示電容Cx，則圖A. 1所示的電橋平衡時導(dǎo)出:

       R1

Cs=Cn?——

       R2

和tanδx=ωCSRS=ωC1R1

如果電阻R2被一個電容C2分流，則tanδ =的公式變?yōu)椋?img src="http://www.tbxl3n.cn/upload/beiguangjyy/202207190941554630.png" />

Tanδx=ωC1R1---ωC2R2

由于頻率范圍的不同，實際上電橋構(gòu)造會有明顯的不同。例如一個50 pF-1 000 pF的電容在50 Hz時的阻抗為60 MΩ-3 MΩ，在100 kHz時的阻抗為3 000Ω-1 500Ω.

頻率為100 kHz時，橋的四個臂容易有相同數(shù)量級的阻抗，而在50 Hz-60 Hz的頻率范圍內(nèi)則是不可能的。因此，出現(xiàn)了低頻和(相對)高頻兩種不同形式的電橋.

  低頻電橋

 一般為高壓電橋，這不僅是由于靈敏度的緣故，也因為在低頻下正是高電壓技術(shù)特別對電介質(zhì)損耗關(guān)注的問題。電容臂和測量臂兩者的阻抗大小在數(shù)量級上相差很多，結(jié)果，絕大部分電壓都施加在電容Cx和C}上，使電壓分配不平衡 上面給出的電橋平衡條件只是當(dāng)?shù)蛪涸Ω邏涸帘螘r才成立。同時，屏蔽必須接地，以保證平衡穩(wěn)定。如圖A. 2所示。屏蔽與使用被保護的電容C、和C、是一致的，這個保護對于Ch來說是必不可少的。

 由于選擇不同的接地方法，實際上形成了兩類電橋。

帶屏蔽的簡單西林電橋

 橋的B點(在測量臂邊的電源接線端子)與屏蔽相連并接地。

 屏蔽能很好地起到防護高壓邊影響的作用，但是增加了屏蔽與接到測量臂接線端M和N的各根導(dǎo)線之間電容.此電容承受跨接測量臂兩端的電壓 這樣會引人一個通常使tans的測量精度限于0.1%數(shù)量級的誤差，當(dāng)電容CX和CN不平衡時尤為顯著。

帶瓦格納(Wagner)接地電路的西林電橋

 圖A.2示出了使電橋測量臂接線端與屏蔽電位相等的方法。這種方法是通過使用外接輔助橋臂ZA、ZB(瓦格納接地電路)，并使這兩個輔助橋臂的中間點P接到屏蔽并接地。調(diào)節(jié)輔助橋臂(實際為

ZB)以使在ZA和ZB上的電壓分別與電橋的電容臂和測量臂兩端的電壓相等.顯然，這個解決方法包括兩個橋即主橋AMNB和輔橋AMPB(或ANPB)同時平衡。通過檢測器從一個橋轉(zhuǎn)換到另一個橋逐

次地逼近平衡而最終達(dá)到二者平衡.用這種方法精度可以提高一個數(shù)量級，這時，實際上該精度只決定于電橋元件的精密度平衡用這種方法精度可以提高一個數(shù)量級，這時，實際上該精度只決定

于電橋元件的精密度。

     必須指出，只有當(dāng)電源的兩端可以對地絕緣時才使用上述特殊的解決方法。如果不可能對地絕緣，則必須使用更復(fù)雜的裝置(雙屏蔽電橋)。

高頻西林電橋

    這種電橋通常在中等的電壓下工作，是比較靈活方便的一種電橋;通常電容CN是可變的(在高壓電橋中電容CN通常是固定的)，比較容易采用替代法。

    由于不期望電容的影響隨頻率的增加而增加，因此仍可有效使用屏蔽和瓦格納接地線路。

高頻電橋

由于它不再是一個高壓電橋，因此承受電壓U1的臂能容易地引人可調(diào)元件;替代法在此適用

 還應(yīng)指出，帶有分開的初級繞組的電橋允許電源和檢測器互換位置。其平衡與在次級繞組中對應(yīng)

的安匝數(shù)的補償相符.

GB/T 1409-2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在15 Hz-300 MHz的頻率范圍內(nèi)測量電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)的方法，并由此計算某些數(shù)值 ，如損耗指數(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)中所敘述的某些方法，也能用于其他頻率下測量.

    本標(biāo)準(zhǔn)適用于測量液體、易熔材料以及固體材料。測試結(jié)果與某些物理條件有關(guān)，例如頻率、溫度、

濕度，在特殊情況下也與電場強度有關(guān)有時在超過1 000 V的電壓下試驗，則會引起一些與電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)無關(guān)的效應(yīng)，對此不予論述.

  電介質(zhì)的用途

 電介質(zhì)一般被用在兩個不同的方面:

 用作電氣回路元件的支撐，并且使元件對地絕緣及元件之間相互絕緣;

 用作電容器介質(zhì)