1、概述
介电常数测试仪采用数字液晶显示,它以DDS数字直接合成方式产生信号源,频率达160MHz,信号源具有信号失真小,频率精确、信号幅度稳定的优点,更保证了测量精度的精确性,主电容调节用步进马达控制,频率和电容值可设置,电容、电感、Q值、频率、量程都用数字显示,是通过GB1409中的Q表法测试固体/液体绝缘材料介电常数及介质损耗因数的分析仪器。它以单片计算机控制仪器,测量核心采用了频率数字锁定、标准频率测试点自动设定、谐振点自动搜索、Q值量程自动转换、数值显示等新技术,改进了调谐回路,使得调谐测试回路的残余电感减至低值,并保留了原Q表中自动稳幅等技术,使得新仪器在使用时更为方便,测量时更为精确。应用于固体及液体绝缘材料介质损耗及相对介电常数ε的质量检测,真正实现了Q值的数字化,电容、电感、Q值、信号源频率都在一个液晶屏上展示出来。
二、参考标准
GB/T1409—2006测量电气绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波波长存内)下电容率和介质损耗因数的推荐方法;
ASTM D150-11实心电绝缘材料的交流损耗特性和电容率(介电常数)的标准试验方法;
GB1409-2016固体绝缘材料相对介电常数和介质损耗因数的试验方法
ASTM D150固体电绝缘材料的交流损耗特性及介电常数的试验方法
GB/T1693-2007硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法;
GB/T5654-2007液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量;
GBT5594.4-2015电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法;
JJG563-2004高压电容电桥检定规程;
JB1811-92压缩气体标准电容器;
IEC 60250测定电气绝缘材料在工频、音频、射频(包括米波长)下电容率和电介质损耗因数的推荐方法;
三、技术参数
准确度: Cx:±(读数×0.5%+0.5pF);tgδ:±(读数×0.5%+0.00005);
电容量范围:内施高压:3pF~60000pF/10kV;60pF~1μF/0.5kV;
外施高压:3pF~1.5μF/10kV;60pF~30μF/0.5kV;
*分辨率:高0.001pF,4位有效数字;
*介电常数ε测试范围:0-200;
*介电常数ε准确度:0.5%
*介质损耗tgδ测试范围:不限,
*介质损耗tgδ分辨率:0.000001,电容、电感、电阻三种试品自动识别。
试验电流范围:5μA~5A;
*内施高压:设定电压范围:0.5~10kV ;
大输出电流:200mA;
*升降压方式:电压随意设置。比如5123V。
试验频率: 40-70Hz单频随意设置。比如48.7Hz.
频率精度:±0.01Hz
外施高压:接线时大试验电流5A,工频或变频40-70Hz
测量时间:约30s,与测量方式有关;
高压电极直径与表面积:¢98mm(75.43cm2)
测量电极直径与表面积: ¢50 mm(19.63cm2)
电极材料:不锈钢1Cr13Ni9Ti
电极工作面:精面面磨
电极间距:不大于5 mm(0~5mm可调)
电极加热功率: >2*500W
电极高温度:180°
加热时间:30分钟
电极压力:0~1.0Mpa连续可调
百分表示值误差:0.01mm
空极tgδ:≤3×10-5
大测量电压:2000V,50Hz
真空度 :电极可抽真空至3*10-2 Mpa
输入电源:180V~270VAC,50Hz±1%,市电或发电机供电
*计算机接口:标准RS232接口,U盘插口(自动U盘存储数据)。
打印机:微型热敏打印机
环境温度:-10℃~50℃
相对湿度:<90%
主机外形尺寸:490*520*360(长宽高mm)
电极尺寸:400*300*400(长宽高mm)
仪器重量:35kg
四、配置清单:
主机一台
控温仪一台
高温电极一台
电感九只
夹具一套
液体杯一个
测试线一套
电源线一根
数据线一根
说明书一份
合格证一份
保修卡一张
介电常数与耗散因数间的关系
介电常数又称电容率或相对电容率, 是表征电介质或绝缘材料电 性能的一个重要数据,常用 ε 表示。 介质在外加电场时会产生感应 电荷而削弱电场,原外加电场(真空中)与终介质中电场比值即为介 电常数。其表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力, 例如一个电 容板中充入介电常数为 ε 的物质后可使其电容变大 ε 倍。介电常数愈 小绝缘性愈好。如果有高介电常数的材料放在电场中, 场的强度会在 电介质内有可观的下降。介电常数还用来表示介质的极化程度, 宏观 的介电常数的大小, 反应了微观的极化现象的强弱。气体电介质的极 化现象比较弱,各种气体的相对介电常数都接近1 ,液体、固体的介 电常数则各不相同,而且介电常数还与温度、电源频率有关
有些物质介电常数具有复数形式, 其实部即为介电常数, 虚数部 分常称为耗散因数。
通常将耗散因数与介电常数之比称作耗散角正切, 其可表示材料 与微波的耦合能力, 耗散角正切值越大, 材料与微波的耦合能力就越 强。例如当电磁波穿过电解质时,波的速度被减小,波长也变短了。
介质损耗是指置于交流电场中的介质, 以内部发热的形式表现出 来的能量损耗。介质损耗角是指对介质施加交流电压时, 介质内部流 过的电流相量与电压向量之间的夹角的余角。介质损耗角正切是对电 介质施加正弦波电压时, 外施电压与相同频率的电流之间相角的余角 δ 的正切值--tg δ. 其物理意义是:每个周期内介质损耗的能量//每个
周期内介质存储的能量。
介电损耗角正切常用来表征介质的介电损耗。介电损耗是指电 介质在交变电场中, 由于消耗部分电能而使电介质本身发热的现象。 原因是电介质中含有能导电的载流子,在外加电场作用下,产生导电电 流,消耗掉一部分电能,转为热能。任何电介质在电场作用下都有能量
损耗,包括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损耗。
用 tg δ作为综合反应介质损耗特性优劣的指标, 其是一个仅仅取 决于材料本身的损耗特征而与其他因素无关的物理量, tgδ的增大意 味着介质绝缘性能变差, 实践中通常通过测量 tgδ来判断设备绝缘性 能的好坏。
由于介电损耗的作用电解质在交变电场作用下将长生热量, 这些 热会使电介质升温并可能引起热击穿, 因此, 在绝缘技术中, 特别是 当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合,应尽量采用介质损耗因 数, 即电介质损耗角正切 tgδ较低的材料。但是, 电介质损耗也可用 作一种电加热手段,即利用高频电场(一般为0.3--300兆赫兹)对介 电常数大的材料(如木材、纸张、陶瓷等) 进行加热。这种加热由于 热量产生在介质内部, 比外部加热速度更快、热效率更高, 而且热均 匀。频率高于300兆赫时,达到微波波段,即为微波加热(家用微波 炉即据此原理)。
在绝缘设计时, 必须注意材料的 tgδ值。若 tgδ过大则会引起严 重发热,使绝缘材料加速老化,甚至导致热击穿。
一下例举一些材料的 ε 值:
石英-----3.8
绝缘陶瓷-----6.0
纸------70
有机玻璃------2.63
PE-------2.3
PVC--------3.8
高分子材料的 ε 由主链中的键的性能和排列决定
分子结构极性越强, ε 和 tg δ越大。
非极性材料的极化程度较小, ε 和 tg δ都较小。
当电介质用在不同场合时对介电常数与耗散因素的大小有不同 的要求。做电容介质时 ε 大、 tg δ小;对航空航天材料而言, ε 要小 tg δ要大。
另外要注意材料的极性越强受湿度的影响越明显。主要原因是高 湿的作用使水分子扩散到高分子的分子之间, 使其极性增强; 同时潮 湿的空气作用于塑料表面, 几乎在几分钟内就使介质的表面形成一层 水膜, 它具有离子性质, 能增加表面电导, 因此使材料的介电常数和 介质损耗角正切 tgδ都随之增大。故在具体应用时应注意电介质的周 围环境。
电介质在现代生活中经常被用到, 而介电常数与耗散因素是电介 质的两个重要参数, 根据不同的要求, 应当选用具有不用介电常数与 耗散因数的材料, 以达到佳的效果。同时还应当注意外界因素对介 电常数与耗散因数的影响。