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固體絕緣材料介質(zhì)損耗儀角正切值試驗(yàn)儀
定義解釋：
介質(zhì)損耗：絕緣材料在電場(chǎng)作用下，由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng)，在其內(nèi)部引起的能量損耗。也叫介質(zhì)損失，簡(jiǎn)稱介損。在交變電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)內(nèi)流過(guò)的電流相量和電壓相量之間的夾角（功率因數(shù)角Φ）的余角δ稱為介質(zhì)損耗角。
概念：
電介質(zhì)在外電場(chǎng)作用下，其內(nèi)部會(huì)有發(fā)熱現(xiàn)象，這說(shuō)明有部分電能已轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量稱為電介質(zhì)的損耗功率，或簡(jiǎn)稱介質(zhì)損耗（diclectric loss）。介質(zhì)損耗是應(yīng)用于交流電場(chǎng)中電介質(zhì)的重要品質(zhì)指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗不但消耗了電能，而且使元件發(fā)熱影響其正常工作。如果介電損耗較大，甚至?xí)鸾橘|(zhì)的過(guò)熱而絕緣破壞，所以從這種意義上講，介質(zhì)損耗越小越好。
介電強(qiáng)度，是材料抗高電壓而不產(chǎn)生介電擊穿能力的量度，將試樣放置在電極之間，并通過(guò) 一系列的步驟升高所施加的電壓直到發(fā)生介電擊穿，以次測(cè)量介電強(qiáng)度。盡管所得的結(jié)果是以kv/mm為單位的，但并不表明與試樣的厚度無(wú)關(guān)。因此，只有在試樣厚度相同的條件下得到各種材料的數(shù)據(jù)才有可比性。 介電常數(shù), 用于衡量絕緣體儲(chǔ)存電能的性能. 它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時(shí)的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時(shí)的電容量之比。 介電常數(shù)代表了電介質(zhì)的極化程度，也就是對(duì)電荷的束縛能力，介電常數(shù)越大，對(duì)電荷的束縛能力越強(qiáng)。電容器兩極板之間填充的介質(zhì)對(duì)電容的容量有影響，而同一種介質(zhì)的影響是相同的，介質(zhì)不同，介電常數(shù)不同。 體積電阻率，是材料每單位立方體積的電阻，該試驗(yàn)可以按如下方法進(jìn)行：將材料在500伏特電壓下保持1分鐘，并測(cè)量所產(chǎn)生的電流，體積電阻率越高，材料用做電絕緣部件的效能就越高。 損耗因子也指耗損正切，是交流電被轉(zhuǎn)化為熱能的介電損耗（耗散的能量）的量度，一般情況下都期望耗損因子低些好。 |
介電性能定義：介電性能是指在電場(chǎng)作用下,表現(xiàn)出對(duì)靜電能的儲(chǔ)蓄和損耗的性質(zhì)，通常用介電常數(shù)和介質(zhì)損耗來(lái)表示.
介電常數(shù)定義：
介電常數(shù)，又稱電容率〔permittivity 〕,是電位移D與電場(chǎng)強(qiáng)度E之比ε= D/E ，其單位為F/m 。
介電常數(shù)小的電介質(zhì)，其分子為非極性或弱極性構(gòu)造，介電常數(shù)大的電介質(zhì)，其分子為極性或強(qiáng)極性構(gòu)造。
介電常數(shù)是表征電介質(zhì)的最根本的參量，是衡量電介質(zhì)在電場(chǎng)下的極化行為或儲(chǔ)存電荷能力的參數(shù)。
固體絕緣材料介質(zhì)損耗儀角正切值試驗(yàn)儀參數(shù)設(shè)置：
序號(hào) | 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
1 | Q值測(cè)量 | |
2 | Q值測(cè)量范圍 | 2～1023 |
3 | Q值量程分檔 | 30、100、300、1000、自動(dòng)換檔或手動(dòng)換檔 |
4 | 標(biāo)稱誤差 | |
5 | 頻率范圍 | （100kHz～10MHz）（10MHz～160MHz） |
6 | 固有誤差 | ≤5％±滿度值的2% ≤6％±滿度值的2% |
7 | 工作誤差 | ≤7％±滿度值的2% ≤8％±滿度值的2% |
8 | 電感測(cè)量范圍 | 4.5nH~7.9mH |
9 | 電容測(cè)量 | 1~205 |
10 | 主電容調(diào)節(jié)范圍 | 18～220pF |
11 | 準(zhǔn)確度 | 150pF以下±1.5pF；150pF以上±1% |
12 | 信號(hào)源頻率覆蓋范圍 | CH3:10～99.9999MHz,CH1:100～160MHz |
13 | 頻率范圍 | CH1:0.1～0.999999MHz, CH2: 1～9.99999MHz |
14 | Q合格指示預(yù)置功能 | 預(yù)置范圍：5～1000 |
15 | 正常工作條件： | |
16 | 環(huán)境溫度 | 0℃～+40℃ |
17 | 相對(duì)濕度 | <80％ |
18 | 電源 | 220V±22V，50Hz±2.5Hz |
19 | 消耗功率 | 約25W |
20 | 凈重 | 約7kg |
21 | 外型尺寸 | （l×b×h）mm：380×132×280 |
應(yīng)用
電阻器、電容器、電感器都是電路的基本元件。電路基本元件參數(shù)是電路測(cè)試的基本內(nèi)容之一。電路參數(shù)測(cè)試儀器是基本測(cè)試儀器。由于電路元件的工作頻率范圍不同，測(cè)試的方法和測(cè)試的儀器也有所不同。對(duì)于工作在低頻電路中的元件大多采用電橋法和萬(wàn)用電橋；對(duì)于工作在高頻電路中的元件，大多采用諧振法和Q表等。
一、諧振法測(cè)元件參數(shù)的基本原理
諧振測(cè)試法是根據(jù)諧振回路的諧振特性建立起來(lái)的測(cè)電路元件參數(shù)的方法。諧振測(cè)試法的基本電路如圖。它是由LC諧振回路、高頻振蕩電路和諧振指示電路三部分組成。振蕩電路提供高頻信號(hào)，它與諧振回路之間的藕合程度應(yīng)足夠弱，使反映到諧振回路中的阻抗小到可以忽略不計(jì)。諧振指示器用來(lái)判別回路是否處于諧振狀態(tài)，它可以用并聯(lián)在回路兩端的電壓表或串聯(lián)在回路中的電流表?yè)?dān)任。同樣要求諧振指示電路的內(nèi)阻對(duì)回路的影響小到可以忽略不計(jì)。
（一）電容量的測(cè)試
諧振法測(cè)電容器有直接法和替代法兩種。
1．直接法
用直接法測(cè)試電容量的電路與圖的基本電路相同。選用一適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)電感L，與被測(cè)電容Cx組成諧振電路，調(diào)節(jié)高頻振蕩電路的頻率，當(dāng)電壓表的讀數(shù)達(dá)最大，即諧振回路達(dá)到串聯(lián)諧振狀態(tài)。這時(shí)振蕩電路輸出信號(hào)的頻率f 將等于測(cè)量回路的固有頻率fo，即
由此可求得電容Cx值，
式中電容的單位是F（法），頻率的單位是Hz（赫），電感的單位是H（亨）。若上述各量的單位分別用pF，MHz，uH，則Cx式可寫(xiě)為：
由于諧振頻率fo可由振蕩電路的度盤(pán)讀得，電感線圈的電感量是已知的，即可由上式計(jì)算被測(cè)電容量Cx。
由直接法測(cè)得的電容量是有誤差的，因?yàn)樗臏y(cè)試結(jié)果中包括了線圈的分布電容和引線電容，為了消除這些誤差，宜改用替代法。
2．替代法
用替代法測(cè)試電容量有并聯(lián)替代法和串聯(lián)替代法兩種。串聯(lián)和并聯(lián)替代法，采用替代原理，必須進(jìn)行兩次測(cè)試。被測(cè)元件接入前使電路諧振；被測(cè)元件接入已調(diào)諧好的電路后會(huì)使電路失諧，然后重新調(diào)整電路中的標(biāo)準(zhǔn)元件，以補(bǔ)償（替代）被測(cè)元件造成的失諧。測(cè)量結(jié)果需計(jì)算后方能得到。這是一種間接測(cè)量的方法。
（1）并聯(lián)替代法
用并聯(lián)替代法測(cè)試電容量的電路如圖8-2所示，進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先將標(biāo)準(zhǔn)可變電容器放在電容量甚大的刻度位置CS1上，調(diào)節(jié)振蕩電路的頻率使串聯(lián)諧振回路諧振。然后將被測(cè)電容器接在Cx接線柱上，與標(biāo)準(zhǔn)可變電容器并聯(lián)，振蕩電路保持原來(lái)的頻率不變，減小標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容量到CS2，使串聯(lián)諧振回路恢復(fù)諧振。在這種情況下，
CS1= CS2+Cx
即可求得被測(cè)電容Cx的值為:
Cx= CS1- CS2
并聯(lián)替代法測(cè)量電容量 |
顯然，并聯(lián)替代法只能測(cè)電容量小于標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的變化范圍的電容器。由于通常標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容量變化范圍有限，例如一個(gè)能從500pF變化到40pF的電容器的電容量變化范圍為460pF。按照上述測(cè)試方法，只能測(cè)試電容量小于460pF的電容。當(dāng)被測(cè)電容量大于標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容量變化范圍時(shí)，則可根據(jù)被測(cè)電容量的估算數(shù)值選擇一個(gè)適當(dāng)容量的電容器作輔助元件，再用上述方法進(jìn)行測(cè)試。選擇輔助電容器時(shí)，必須使已知輔助電容器的電容量與標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的變化范圍之和大于被測(cè)電容器的電容量。例如用電容量變化范圍為460pF的標(biāo)準(zhǔn)可變電容器來(lái)測(cè)被測(cè)電容量約為680pF的電容時(shí)，必須選擇一個(gè)電容量大于220pF的已知電容作輔助元件。
測(cè)試時(shí)，首先把已知電容接在Cx接線柱上，標(biāo)準(zhǔn)可變電容器放在電容量所在的刻度位置CS1上，調(diào)節(jié)振蕩電路的頻率使串聯(lián)諧振回路諧振。然后拆去Cx接線柱上的已知電容，接上被測(cè)電容。振蕩電路保持原來(lái)的頻率不變。減小標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容量到CS2,使串聯(lián)諧振回路恢復(fù)諧振。在這種情況下
CS1+C已知=CS2+Cx
即可求得被測(cè)電容Cx的值為:
Cx=CSl-CS2 +C已知
（2）串聯(lián)替代法
測(cè)電容量大于標(biāo)準(zhǔn)可變電容器容量變化范圍的另一種方法是串聯(lián)替代法。串聯(lián)替代法測(cè)電容的電路如圖8-3所示。進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先將標(biāo)準(zhǔn)可變電容放在電容量甚小的刻度位置CS1上，調(diào)節(jié)振蕩電路的頻率使串聯(lián)諧振回路諧振。然后將被測(cè)電容串聯(lián)在諧振回路中，振蕩電路保持原來(lái)的頻率不變，增加標(biāo)準(zhǔn)可變電容量到CS2，使串聯(lián)諧振回路恢復(fù)諧振。在這種情況下
CS1=l/(1/CS2+1/Cx)
即可測(cè)得被測(cè)電容Cx的值為
串聯(lián)替代法測(cè)量電容量 |
Cx=(CS1•CS2)(CS2-CS1)
（二）電感量的測(cè)試
1．直接法
在圖若選用已知標(biāo)準(zhǔn)電容Cs和被測(cè)電感Lx組成諧振回路，按測(cè)試電容的同樣方法，調(diào)節(jié)振蕩電路的輸出頻率，使諧振回路達(dá)到諧振狀態(tài)，由式 可得被測(cè)電感Lx的值為
式中電容的單位是法，頻率的單位是赫，電感的單位是亨。若上述各量的單位分別用pF，MHz，uH，則上式可寫(xiě)為 。上式中fo可由振蕩電路的度盤(pán)讀得，Cs可由標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的度盤(pán)讀得，由上式即可計(jì)算得被測(cè)電感量Lx。
實(shí)際上按諧振法設(shè)置的測(cè)試儀器，測(cè)電感時(shí)為了能直接讀數(shù)，通常是在某些頻率點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)試。由式 可知，當(dāng)fo為定值時(shí)，Lx與Cs成反比例關(guān)系，所以，在標(biāo)準(zhǔn)可變電容器Cs的刻度盤(pán)上附加直讀電感的刻度，就可以直接讀出被測(cè)電感Lx值，而無(wú)需計(jì)算。
用直接法測(cè)得的電感量是有誤差的，因?yàn)閷?shí)際上式 中的電容值還包括線圈的分布電容和引線電容，而標(biāo)準(zhǔn)可變電容的刻度中不包括這兩項(xiàng)電容值，使測(cè)試結(jié)果為正誤差，即測(cè)試值大于實(shí)際值。若要消除誤差，應(yīng)采用替代法。
2．替代法
與測(cè)電容一樣，也有并聯(lián)替代法和串聯(lián)替代法兩種。測(cè)小電感時(shí)用圖所示的串聯(lián)替代法，測(cè)大電感時(shí)用圖的并聯(lián)替代法。由于具體的測(cè)試方法與測(cè)電容的替代法相仿，故不再贅述。
