电介质的介电常数随温度而变化
温度影响气体和液体电介质.由于电介质单位体积内的极化粒子效、热离子松弛极化宰、偶极子转向极化率等都与温度有关,所以电介质的介电常数亦随温度发生变化.
由以上可知介电常数很多时候不是固定的一个值.是由其他条件影响的.会随时改变的.建议以后使用时都改为介电系数更确切.
介电损耗的形式
电介质在电场作用下,内部通过的电流包括:
〔1〕电容电流:由样品的几何电容充电引起电流〔位移电流〕;
〔2〕吸收电流:由松弛极化引起,是介质在交变电压作用下引起介质损耗的主要来源;
〔3〕漏电电流:由介质电导引起,与自由电荷有关,使介质产生电导损耗。
电介质在电场作用下具体损耗的能量主要包括:
⑴极化损耗:在外电场中各种介质极化的建立引起了电流,此电流与极化松弛等有关,引起的损耗称为极化损耗。
⑵电导损耗:在电场作用下,导电载流子做定向漂移,形成传导电流,电流大小由介质本身性质决定,这局部传导电流以热的形式消耗掉,称之为电导损耗。
⑶电离损耗和构造损耗
ZJD-87高压自动抗干扰精密型介电常数介损测试仪是一款专为实验室研制的高精度高压电桥,突破了传统的电桥测量方式,采用变频电源技术,利用单片机和现代化电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算;达到抗干扰能力强、测试速度快、精度高、全自动数字化、操作简便;电源采用大功率开关电源,输出45Hz和55Hz纯正弦波,自动加压,可提供高10千伏的电压。所有接插件均为屏蔽接插口,有效的提高了仪器的测量精度,是专为实验室测试研制的新型介电常数介损测试仪测试仪,广泛的应用到绝缘材料的介质损耗和介电常数的测试。可以在加压,加温,真空条件下,在工频电压下对各类固体绝缘材料(如聚苯乙烯,聚丙烯,电容纸等)的试品作介质损耗因数,相对介电常数测量。在外接电流互感器(量程扩展器)1000/1=1000倍的情况下,可以测试大电流高压电器的介损值。
介损的模拟测量方法
介损的模拟测量方法主要有谐振法、瓦特表法和电桥法。谐振法只适用于低压高频状态下的测量。 瓦特表法是由介质损失的功率和经过的电流计算求得,瓦特表法由于测量准确度低,现已基本淘汰。电桥法采用交流电桥差值比较原理,准确度相对较高,其典型代表是西林电桥,见图1。由电桥平衡条件可得出试品的电容值Cx及Tgδ:
Tgδ=ω C4R4 Cx=(R4/R3)CN
目前有一些数字化自动电桥其实只是采用数字化技术来调节电桥的平衡,而实际的测量原理仍然是用标准电容和电阻与被试品进行比较的模拟方法。
1模拟测量方法的缺点
(1)测试程序复杂,操作工作量大,自动化水平低,易受人为因素的影响。
(2)随着输变电电压等级的提高,强电场干扰严重,使变电站高压电器设备的Tgδ测量误差过大。
(3)当试验电源有较大谐波干扰时,即使基波电压已获平衡,检流计仍不能为零,不能排除与基波相近的谐波干扰。
2介损的数字化测量方法
数字化测量方法的原理是利用传感器从试品上取得所需的信号U和I,经前置预处理电路数字化后送至数据处理部分,即计算机或单片机,算出电流电压之间的相位差△φ,后得到Tgδ的测量值,见图2。
3过零电压比较法
过零电压比较法是测量两个频率相同、幅值相等、相角差小的正弦电压波之间的相角差的方法。满足上述条件的两个正弦波可以分别表示为:u1=A1sinωt;u2=A2sin(ωt+φ)
则任何时刻的电压差为:u3= u2- u1= A2sin(ωt+φ)- A1sinωt
由于A1=A2=A,则上式为:u3=A[sin(ωt+φ)- sinωt]=Bcos(ωt+φ/2) (1)
式中:B=2A sin(φ/2)。当t=0时,式(1)为u3=A sinφ,于是φ=arcsin(u3/A).
该方法特点是电路简单,对启动采样电路、A/D 转换电路要求不高,且以过零点附近两个正弦波的平均电压差来评价两个正弦波的相位差,所以抗干扰能力强。但要求满足的测量条件十分苛刻,如要求两个被测的正弦波谐波分量和谐波相位相等,增大了测量的难度。
4过零时差比较法
过零时差比较法是一种将相位测量变为时间测量的方法,其原理见图3。系统先通过采样电路捕捉电流和电压信号的过零点(图3(b),(c))然后通过一系列的逻辑转换电路形成宽度为△t的方波信号 (图3(d))。由于方波的宽度反映了电流和电压信号的相位差,所以通过测量△t即可求出试品的介损值。
该方法具有测量分辨率高,线性好,易数学化的优点。但误差因素有时对测量结果影响很大,从而限制了该方法的应用。其中重要的误差原因是由于零线漂移和波形畸变而导致信号过零点偏移。
5谐波分析法
谐波分析法就是利用离散傅立叶变换(DFT)对试品的电压和电流信号进行谐波分析,得出基波,再求出介质损耗角。
当考虑高次谐波的影响,主要是3次和5次谐波时,试品上的电压和电流可表示为:
谐波分析法把对波形的处理放在后期的软件程序中进行,简化了硬件线路的结构,提高了系统的可靠性。由于电网频率不稳,加之同步采样环节的误差,造成对采样信号做DFT时产生较大的误差,所以在对信号DFT计算时应采取相应的措施尽量消除频谱泄漏和栅栏效应带来的误差。
6自由矢量法
自由矢量方法的原理来自于电压/电流法测量元件阻抗的原理,根据被测试品的端电压相量和流过被测试品的电流相量之比,可以得到被测试品的阻抗相量,根据Zx的实部和虚部,进一步求得介质损耗角正切Tgδ。
设t0时刻方向上的矢量为参考矢量时,见图4,电压和电流用矢量表示为,