高频介电常数介质损耗测试仪

高频介电常数介质损耗测试仪  工作特性

   1．Q值测量

  a．Q值测量范围：2～1023；

  b．Q值量程分档：30、100、300、1000、自动换档或手动换档；

c．标称误差

高频介电常数介质损耗测试仪  主要技术特性：

介质损耗和介电常数是各种电瓷、装置瓷、电容器等陶瓷，还有复合材料等的一项重要的物理性质，通过测定介质损耗角正切tanδ及介电常数(ε)，可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据；仪器的基本原理是采用高频谐振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗测试。它以单片计算机作为仪器的控制，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最低，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，测量值更为精确。仪器能在较高的测试频率条件下，测量高频电感或谐振回路的Q值，电感器的电感量和分布电容量，电容器的电容量和损耗角正切值，电工材料的高频介质损耗，高频回路有效并联及串联电阻，传输线的特性阻抗等。

信号源频率覆盖范围

振荡频率：

a．振荡频率范围：10kHz～50MHz；

b．频率分段（虚拟）

10～99.9999kHz

100～999.999kHz

1～9.99999MHz

10～60MHz

c．频率误差：3×10-5±1个字。

产品特点

1、运行于WIN  XP/WIN7/WIN8系统下的独立安装软件，界面友好，操作简单

2、实验显示曲线，数据自动储存，自动查找

3、多种用途可以进行交、直流试验试验准确、可靠、安全

4、计算机控制试验过程，自动判断停止，自动复位

5、超压、过流、短路、漏电、误操作等多种保护

介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角（功率因数角Φ）的余角δ称为介质损耗角。

损耗因子也指耗损正切，是交流电被转化为热能的介电损耗（耗散的能量）的量度，一般情况下都期望耗损因子低些好 [1]  。

形式

各种不同形式的损耗是综合起作用的。由于介质损耗的原因是多方面的，所以介质损耗的形式也是多种多样的。介电损耗主要有以下形式：

1）漏导损耗

实际使用中的绝缘材料都不是完善的理想的电介质，在外电场的作用下，总有一些带电粒子会发生移动而引起微弱的电流，这种微小电流称为漏导电流，漏导电流流经介质时使介质发热而损耗了电能。这种因电导而引起的介质损耗称为“漏导损耗”。由于实阿的电介质总存在一些缺陷，或多或少存在一些带电粒子或空位，因此介质不论在直流电场或交变电场作用下都会发生漏导损耗。

2）极化损耗

在介质发生缓慢极化时（松弛极化、空间电荷极化等），带电粒子在电场力的影响下因克服热运动而引起的能量损耗。

一些介质在电场极化时也会产生损耗，这种损耗一般称极化损耗。位移极化从建立极化到其稳定所需时间很短（约为10-16～10-12s），这在无线电频率（5×1012Hz 以下）范围均可认为是极短的，因此基本上不消耗能量。其他缓慢极化（例如松弛极化、空间电荷极化等）在外电场作用下，需经过较长时间（10-10s或更长）才达到稳定状态，因此会引起能量的损耗。

若外加频率较低，介质中所有的极化都能完全跟上外电场变化，则不产生极化损耗。若外加频率较高时，介质中的极化跟不上外电场变化，于是产生极化损耗。 [2]

3）电离损耗

电离损耗（又称游离损耗）是由气体引起的，含有气孔的固体介质在外加电场强度超过气孔气体电离所需要的电场强度时，由于气体的电离吸收能量而造成指耗，这种损耗称为电离损耗。

4）结构损耗

在高频电场和低温下，有一类与介质内邻结构的紧密度密切相关的介质损耗称为结构损耗。这类损耗与温度关系不大，耗功随频率升高而增大。

试验表明结构紧密的晶体成玻璃体的结构损耗都很小，但是当某此原因（如杂质的掺入、试样经淬火急冷的热处理等）使它的内部结构松散后。其结构耗就会大大升高。

5）宏观结构不均勾性的介质损耗

工程介质材料大多数是不均匀介质。例如陶瓷材料就是如此，它通常包含有晶相、玻璃相和气相，各相在介质中是统计分布口。由于各相的介电性不同，有可能在两相间积聚了较多的自由电荷使介质的电场分布不均匀，造成局部有较高的电场强度而引起了较高的损耗。但作为电介质整体来看，整个电介质的介质损耗必然介于损耗最大的一相和损耗最小的一相之间。

使用方法

高频Q表是多用途的阻抗测量仪器，为了提高测量精度，除了使Q表测试回路本身残余参量尽可能地小，使耦合回路的频响尽可能地好之外，还要掌握正确的测试方法和残余参数修正方法。

1．测试注意事项

a．本仪器应水平安放；

b．如果你需要较精确地测量，请接通电源后，预热30分钟；

c．调节主调电容或主调电容数码开关时，当接近谐振点时请缓调；

d．被测件和测试电路接线柱间的接线应尽量短，足够粗，并应接触良好、可靠，以减少因接线的电阻和分布参数所带来的测量误差；

e．被测件不要直接搁在面板顶部，离顶部一公分以上，必要时可用低损耗的绝缘材料如聚苯乙烯等做成的衬垫物衬垫；

f．手不得靠近试件，以免人体感应影响造成测量误差，有屏蔽的试件，屏蔽罩应连接在低电位端的接线柱。

2．高频线圈的Q值测量（基本测量法）

仪器特点：

☆接线简单（正接法两根线，反接可使用一根线），所有电缆线均有接地屏蔽，所以都能拖地使用，测量电压缓升、缓降，全自动测量，结果直读，无须换算。

☆多种测量方式 可选择正/反接线、内/外标准电容器和内/外试验电压进行测量。正接线可测量高压介损。

☆ 抗震性能 仪器可承受长途运输中强烈震动颠簸而不会损坏。

☆ 抗干扰能力强 采用自动跟踪干扰抵偿电路，将矢量运算法与移相法结合，有效地消除强电场干扰对测量的影响，适用于500kV及其以下电站的现场试验。

☆CVT测量 独特自激法测量CVT功能，不需外加任何设备，可完成不可拆头CVT的测量。一次接线（三根电缆，不用倒线），一个测量过程（大约1分钟），两个最终测量结果（C1和C2的介损及电容值）。测量过程中文显示，能实时监测自激电流值和试验电压（高压）值。能消除引线对测试的影响，测量结果准确可靠。

☆ 安全措施

（1）高压保护：试品短路、击穿或高压电流波动，能迅速切断高压输出。

（2）CVT保护：设定自激电压的过流点，一旦超出设置的电流值，仪器自动退出测量，不会损坏设备。

（3）接地检测：仪器有接地检测功能，未接地时不能升压测量。

（4）防误操作：具备防误操作设计，能判别常见接线错误，安全报警。

（5）防“容升”：测量大容量试品时会出现电压抬高的“容升”效应，仪器能自动跟踪输出电压，保持试验电压恒定。

☆ VFD显示 采用新颖的大屏幕VFD点阵显示器，在严冬和盛夏都能清晰显示。全中文操作菜单，操作提示各种警告信息，直观明了，不需查阅说明书即可操作。

☆打印 仪器附有微型打印机，以中文方式打印输出测量结果及状态。

☆RS232 仪器具有RS232接口，与计算机连接便于数据的统计和处理及保存。

☆可选购与计算机通信应用程序。

低频电桥

 一般为高压电桥，这不仅是由于灵敏度的缘故，也因为在低频下正是高电压技术特别对电介质损耗关注的问题。电容臂和测量臂两者的阻抗大小在数量级上相差很多，结果，绝大部分电压都施加在电容Cx和 C}上，使电压分配不平衡 上面给出的电桥平衡条件只是当低压元件对高压元件屏蔽时才成立。同时，屏蔽必须接地，以保证平衡稳定。如图A. 2所示。屏蔽与使用被保护的电容 C、和 C、是一致的，这个保护对于Ch来说是必不可少的。

 由于选择不同的接地方法，实际上形成了两类电桥。

维修

1．新购仪器的检查

新购的仪器最好能先用LKI-1电感组，将各个电感在各个不同频率测试Q值，把测试的情况，例使用的电感号、测试频率Q读数、电容读数等多次测得数及测试环境条件逐一详细记录，并把记录保存起来，以供以后维修时作参考。

LKI-1电感组是专供测试时作辅助电感用的，不能把这些电感当作高精度的标准电感看待。随着测试环境条件不同，测得电感器Q值和分布电容可能略有不同。

2．使用和保养

高频Q表是比较精密的阻抗测量仪器，在合理使用和注意保养情况下，才能保证长期稳定和较高的测试精度。

a．熟悉本说明书，正确地使用仪器；

b．使仪器经常保持清洁、干燥；

c．本仪器保用期为18个月，如发现机械故障或失去准确度，可以原封送回本厂，免费修理。

电感：

线圈号    测试频率    Q值    分布电容p       电感值  

  9         100KHz      98       9.4           25mH

  8         400KHz     138       11.4        4.87mH

  7         400KHz    202       16           0.99mH

  6           1MHz     196       13          252μH

  5           2MHz     198       8.7        49.8μH

  4         4.5MHz    231       7             10μH

  3          12MHz      193     6.9         2.49μH

  2          12MHz      229     6.4        0.508μH            

  1   25MHz，50MHz   233，211    0.9       0.125μH

电桥测量灵敏度

    电桥在使用过程中，灵敏度直接影响电桥平衡的分辨程度，为保证测量准确度，

希望电桥灵敏度达到一定的水平。通常情况下电桥灵敏度与测量电压，标准电容量

成正比。

    在下面的计算公式中，用户可根据实际使用情况估算出电桥灵敏度水平，在这

个水平上的电容与介质损耗因数的微小变化都能够反应出来。

          DC/C或Dtgd=Ig/UwCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)   

         式中：Ｕ为测量电压                     伏特（Ｖ）

ω为角频率 2pf=314(50Hz)                            

          Ｃｎ标准电容器容量                    皮法（pＦ）

          Ｉｇ通用指另仪的电流5X10-10            安培（Ａ）

          Ｒｇ平衡指另仪内阻约1500              欧姆（W）

          Ｒ４桥臂R4电阻值3183                 欧姆（W）

          Ｃｘ被测试品电容值                    皮法（ｐF）

标准配置：

高配Q表 一只  

试验电极  一只 （c类）

电感      一套（9只）

电源线    一条

说明书    一份

合格证    一份

保修卡    一份

电气绝缘材料的性能和用途

 1、电介质的用途

 电介质一般被用在两个不同的方面:

 用作电气回路元件的支撑，并且使元件对地绝缘及元件之间相互绝缘;

 用作电容器介质

2、影响介电性能的因素

 下面分别讨论频率、温度、湿度和电气强度对介电性能的影响。

2.1频率

 因为只有少数材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很宽的频率范围内它们的 。r和 tans几乎是恒定的，且被用作工程电介质材料，然而一般的电介质材料必须在所使用的频率下测量其介质损耗因数和电容率。

 电容率和介质损耗因数的变化是由于介质极化和电导而产生，最重要的变化是极性分子引起的偶极子极化和材料的不均匀性导致的界面极化所引起的.

2.2温度

 损耗指数在一个频率下可以出现一个最大值，这个频率值与电介质材料的温度有关。介质损耗因数和电容率的温度系数可以是正的或负的，这取决于在测量温度下的介质损耗指数最大值位置。

2.3湿度

 极化的程度随水分的吸收量或电介质材料表面水膜的形成而增加，其结果使电容率、介质损耗因数和直流电导率增大。因此试验前和试验时对环境湿度进行控制是必不可少的.

 注:湿度的显著影响常常发生在 1MHz以下及微波频率范围内

2.4电场强度

 存在界面极化时，自由离子的数目随电场强度增大而增加，其损耗指数最大值的大小和位置也随此而变。

 在较高的频率下，只要电介质中不出现局部放电，电容率和介质损耗因数与电场强度无关