ZJD-87自動抗干擾精密型介質(zhì)損耗測試儀

一、符合標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T1409測量電氣絕緣材料在工頻,、音頻,、高頻(包括米波波長存內(nèi))下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法;

GB/T 5654-2007液體絕緣材料相對電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率的測量;

二,、產(chǎn)品概述：

ZJD-87型自動抗干擾精密介損測試儀是一款專為實驗室研制的高精度高壓電橋,，突破了傳統(tǒng)的電橋測量方式，采用變頻電源技術(shù),，利用單片機(jī)和現(xiàn)代化電子技術(shù)進(jìn)行自動頻率變換,、模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)運(yùn)算；達(dá)到抗干擾能力強(qiáng),、測試速度快,、精度高、全自動數(shù)字化,、操作簡便,；廣泛適用于電力行業(yè)中變壓器,、互感器、套管,、電容器,、避雷器等設(shè)備及相關(guān)絕緣材料的介損和介電常數(shù)的測量。

三,、技術(shù)指標(biāo)：

準(zhǔn)確度：Cx:±（讀數(shù)×0.5%+0.5pF）,；

tgδ:±（讀數(shù)×0.5%+0.00005）；ε：0.5%,；

抗干擾指標(biāo)：變頻抗干擾（40-70Hz）,，最大輸入電流5A；

            內(nèi)置最高10KV測試電壓輸出,，可調(diào)分辨率1V,；

電容量范圍：內(nèi)施高壓：3pF～60000pF/10kV；60pF～1μF/0.5kV,；

外施高壓：3pF～1.5μF/10kV,；60pF～30μF/0.5kV；

外接量程擴(kuò)展器時可以測試幾千安培下高壓電器的介損值,；

分辨率：最高0.001pF,，4位有效數(shù)字；

計算機(jī)接口：標(biāo)準(zhǔn)RS232接口,；

外形尺寸：8U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,；

儀器重量：25kg；

離子位移極化—— Ionic Polarization

電介質(zhì)中的正負(fù)離子在電場作用下發(fā)生可逆的彈性位移,。 正離子沿電場方向 移動,，負(fù)離子沿反電場方向移動。由此形成的極化稱為 離子位移極化,。

離子在電場作用下偏移平衡位置的移動相當(dāng)于形成一個感生偶極矩,。

離子位移極化所需時間大約為10-12～10-13秒 。不以熱的形式耗散能量,，不導(dǎo)致介電損耗,。

介質(zhì)損耗

•損耗的形式

•介質(zhì)損耗的表示方法

•介質(zhì)損耗和頻率、溫度的關(guān)系

•無機(jī)介質(zhì)的損耗

介質(zhì)損耗定義：

電介質(zhì)在單位時間內(nèi)消耗的能量稱為電介質(zhì)損耗功率,，簡稱電介質(zhì)損耗,。或：電場作用下的能量損耗，由電能轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>其它形式的能,，如熱能,、光能等，統(tǒng)稱為介質(zhì)損耗,。它是導(dǎo)致電介質(zhì)發(fā)生熱擊穿的根源,。

損耗的形式：

電導(dǎo)損耗：在電場作用下,，介質(zhì)中會有泄漏電流流過，引起電導(dǎo)損耗,。 實質(zhì)是相當(dāng)于交流、直流電流流過電阻做功,，故在這兩種 條件下都有電導(dǎo)損耗,。絕緣好時，液,、固電介質(zhì)在工作電 壓下的電導(dǎo)損耗是很小的,， 

極化損耗：只有緩慢極化過程才會引起能量損耗，如偶極子 的極化損耗,。 

游離損耗：氣體間隙中的電暈損耗和液,、固絕緣體中局部放 電引起的功率損耗稱為游離損耗。

介質(zhì)損耗的表示：

當(dāng)容量為C0=?0S/d的平板電容器上 加一交變電壓U=U0eiwt,。則：

1,、電容器極板間為真空介質(zhì)時， 電容上的電流為：

2,、電容器極板間為非極性絕緣材料時,，電容上的電流為：

3、電容器極板間為弱導(dǎo)電性或極性,，電容上的電流為：

G是由自由電荷產(chǎn)生的純電導(dǎo),，G=?S/d， C=?S/d

如果電荷的運(yùn)動是自由的,， 則G實際上與外電壓額率無關(guān),；如果這些電荷是被 符號相反的電荷所束縛， 如振動偶極子的情況,，G 為頻率的函數(shù),。

介質(zhì)弛豫和德拜方程：

1）介質(zhì)弛豫：在外電場施加或移去后，系統(tǒng)逐漸達(dá)到平衡狀 態(tài)的過程叫介質(zhì)弛豫,。 介質(zhì)在交變電場中通常發(fā)生弛豫現(xiàn)象,，極化的弛豫。在介質(zhì)上加一電場,，由于極化過程不是瞬時的,，極化包括兩項：

P(t) = P0 + P1(t)

P0代表瞬時建立的極化(位移極化)， P1代表松弛極化P1(t)漸漸達(dá)到一穩(wěn)定值,。這一滯后 通常是由偶極子極化和空間電荷極 化所致,。 當(dāng)時間足夠長時， P1(t)→ P 1 ∞ ,， 而總極化P(t) → P∞ ,。

2）德拜(Debye)方程：

頻率對在電介質(zhì)中不同的馳豫現(xiàn)象有關(guān)鍵性的影響,。 設(shè)低頻或靜態(tài)時的相對介電常數(shù)為ε(0)，稱為靜態(tài)相對介電常數(shù),；當(dāng)頻率ω→∞時,，相對介電常數(shù)εr’ →ε∞（ ε∞代表光頻 相對介電常數(shù)）。則復(fù)介電常數(shù)為：

影響介質(zhì)損耗的因素：

1,、頻率的影響

ω→0時,，此時不存在極化損 耗,主要由電導(dǎo)損耗引起。 tgδ=δ/ωε,，則當(dāng)ω→0時,， tgδ→∞。隨著ω升高,，tgδ↓,。

隨ω↑，松弛極化在某一頻率開始跟不上外電場的變化,， 松弛極化對介電常數(shù)的貢獻(xiàn) 逐漸減小,，因而εr隨ω↑而↓。 在這一頻率范圍內(nèi),，由于ωτ <<1,，故tgδ隨ω↑而↑。

當(dāng)ω很高時,，εr→ε∞,，介電常數(shù)僅 由位移極化決定，εr趨于最小值,。 由于ωτ >>1,，此時tgδ隨ω↑而↓。 ω→∞時,，tgδ→0,。

tgδ達(dá)最大值時ωm的值由下式求出:

tgδ的最大值主要由松弛過程決定。如果介質(zhì)電導(dǎo)顯著變大,，則tgδ的最大值變得平坦,， 最后在很大的電導(dǎo)下，tgδ無最大值,，主要表現(xiàn)為電導(dǎo)損耗特征：tgδ與ω成反,。

2、溫度的影響

當(dāng)溫度很低時,τ較大,，由德拜關(guān)系式可知,，εr較小，tgδ也較小,。此時,，由于ω2τ2>>1,由德拜可得：

隨溫度↑,，τ↓，所以εr,、tgδ↑

當(dāng)溫度較高時,，τ較小，此時ω2τ2<<1

隨溫度↑,，τ↓,，所以tgδ ↓。這時電導(dǎo)上升并不明顯,，主要決定于極化過程：

當(dāng)溫度繼續(xù)升高,，達(dá)到很大值時,， 離子熱運(yùn)動能量很大,，離子在電場作用下的定向遷移受到熱運(yùn)動的阻礙，因而極化減弱,，εr↓,。此時電導(dǎo)損耗劇烈↑，tgδ也隨溫度 ↑而急劇上升↑,。

3.濕度的影響 

• 介質(zhì)吸潮后,，介電常數(shù)會增加，但比電導(dǎo)的增加要慢,，由于電導(dǎo)損耗增大以及松馳極化損耗增加,，而使tgδ增大。 

• 對于極性電介質(zhì)或多孔材料來說,，這種影響特別突出,，如，紙內(nèi)水分含量從4％增加到10％時,，其tgδ可增加100倍,。

降低材料的介質(zhì)損耗的方法

（1）選擇合適的主晶相：盡量選擇結(jié)構(gòu)緊密的晶體作為主晶相。

（2）改善主晶相性能時,，盡量避免產(chǎn)生缺位固溶體或填隙固溶體,，最好形成連續(xù)固溶體。這樣弱聯(lián)系離子少,，可避免損耗顯著增大,。 

(3)盡量減少玻璃相。有較多玻璃相時,，應(yīng)采用“中和效應(yīng)"和“壓抑效應(yīng)",，以降低玻璃相的損耗。 (4）防止產(chǎn)生多晶轉(zhuǎn)變,，多晶轉(zhuǎn)變時晶格缺陷多,，電性能下降,，損耗增加。 

(5）注意焙燒氣氛,。含鈦陶瓷不宜在還原氣氛中焙燒,。燒成過程中升溫速度要合適，防止產(chǎn)品急冷急熱,。 

(6)控制好最終燒結(jié)溫度,，使產(chǎn)品“正燒"，防止“生燒"和“過燒"以減少氣孔率,。此外,，在工藝過程中應(yīng)防止雜質(zhì)的混入，坯體要致密,。

關(guān)鍵詞：介質(zhì)損耗測試儀 介電常數(shù)測試儀