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介電常數(shù)測試儀測定方法

閱讀:2990發(fā)布時間:2022-4-28

1.實驗?zāi)康?/span>

①了解介電常數(shù)測試儀的基本原理

②掌握介電常數(shù)測試儀的測定方法

2.實驗原理

介電常數(shù)是表征絕緣材料在交流電場下,,介質(zhì)極化程度的一個參數(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下能量損耗的一個參數(shù),,是外施正弦電壓與通過試樣的電流之間的相對的余角正切,。

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

本實驗采用工頻高壓電橋法,。其工作原理為:被測試樣與無損耗標準電容Co是電橋的兩相鄰橋臂,,橋臂R3是無感電阻,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的中點和屏蔽間接有一可調(diào)電容Ca來完成線路的對稱操作,。線路的對稱在這里理解為使“臂R3對屏蔽"及“臂R4對屏蔽"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,,因此不用對他們加以平衡。

保護電壓e的作用是消除放大器P處頂點可能存在的泄漏電流,,為此e是一個將橋P處頂點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定義可計算出:tgδ=2πf C4·R4·10-12

f50HzR410000/πΩ時,,有tgδ= C4·10-6,,即可用C4直接表示tgδ值。根據(jù)式(3-45)計算可得到:

C4=C3·(R4 / R3)·[1+(1/ tg2δ)]

ε=Cs / Co

本方法適用于測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介電常數(shù)與介質(zhì)損耗角正切以及由它們計算出來的相關(guān)參數(shù),,例如損耗因素,。

對有些絕緣材料如橡膠以及橡膠制品,薄膜等的上述性能實驗,,可按照有關(guān)標準或者參考本標準進行,。

3.實驗試樣 

本次實驗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.實驗設(shè)備

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

電極      采用板狀圓形電極

5.實驗數(shù)據(jù)

 

序號

Ca0

ξ


1

52.35

2.20


2

52.67

1.90


3

52.67

1.64


序號

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. 實驗要求試樣厚度不大于3mm的原因?

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

2. 試樣中含有雜質(zhì)的測試結(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,,特別是對于非極性高聚物來說,雜質(zhì)成了引起介電損耗的主要原因,。

3.實驗環(huán)境條件如溫度,、濕度對測定結(jié)果的影響

溫度:溫度變化會引起高聚物的粘度變化,,因而極化建立過程所需要的時間也起變化,。溫度對取向極化(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)動取向容易進行,,介電常數(shù)增加,;另一方面,溫度升高,,分子熱運動加劇,對偶極轉(zhuǎn)動干擾增加,,使極化減弱,,介電系數(shù)下降。對于一般的高聚物來說,在溫度不太高時,,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,。水對熱固性塑料也有影響。


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