ZJD-87自動抗干擾精密型介質損耗測試儀

一、符合標準：

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)下電容率和介質損耗因數的推薦方法;

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

二、產品概述：

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，突破了傳統的電橋測量方式，采用變頻電源技術，利用單片機和現代化電子技術進行自動頻率變換、模/數轉換和數據運算；達到抗干擾能力強、測試速度快、精度高、全自動數字化、操作簡便；廣泛適用于電力行業中變壓器、互感器、套管、電容器、避雷器等設備及相關絕緣材料的介損和介電常數的測量。

三、技術指標：

準確度：Cx:±（讀數×0.5%+0.5pF）；

tgδ:±（讀數×0.5%+0.00005）；ε：0.5%；

抗干擾指標：變頻抗干擾（40-70Hz），最大輸入電流5A；

            內置最高10KV測試電壓輸出，可調分辨率1V；

電容量范圍：內施高壓：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位有效數字；

計算機接口：標準RS232接口；

外形尺寸：8U標準機箱；

儀器重量：25kg；

離子位移極化—— Ionic Polarization

電介質中的正負離子在電場作用下發生可逆的彈性位移。 正離子沿電場方向 移動，負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，不導致介電損耗。

介質損耗

•損耗的形式

•介質損耗的表示方法

•介質損耗和頻率、溫度的關系

•無機介質的損耗

介質損耗定義：

電介質在單位時間內消耗的能量稱為電介質損耗功率，簡稱電介質損耗。或：電場作用下的能量損耗，由電能轉變為其它形式的能，如熱能、光能等，統稱為介質損耗。它是導致電介質發生熱擊穿的根源。

損耗的形式：

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

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。

介質損耗的表示：

當容量為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電性或極性，電容上的電流為：

G是由自由電荷產生的純電導，G=?S/d， C=?S/d

如果電荷的運動是自由的， 則G實際上與外電壓額率無關；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。

介質弛豫和德拜方程：

1）介質弛豫：在外電場施加或移去后，系統逐漸達到平衡狀 態的過程叫介質弛豫。 介質在交變電場中通常發生弛豫現象，極化的弛豫。在介質上加一電場，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)漸漸達到一穩定值。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：

頻率對在電介質中不同的馳豫現象有關鍵性的影響。 設低頻或靜態時的相對介電常數為ε(0)，稱為靜態相對介電常數；當頻率ω→∞時，相對介電常數εr’ →ε∞（ ε∞代表光頻 相對介電常數）。則復介電常數為：

影響介質損耗的因素：

1、頻率的影響

ω→0時，此時不存在極化損 耗,主要由電導損耗引起。 tgδ=δ/ωε，則當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的貢獻 逐漸減小，因而εr隨ω↑而↓。 在這一頻率范圍內，由于ωτ <<1，故tgδ隨ω↑而↑。

當ω很高時，εr→ε∞，介電常數僅 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。如果介質電導顯著變大，則tgδ的最大值變得平坦， 最后在很大的電導下，tgδ無最大值，主要表現為電導損耗特征：tgδ與ω成反。

2、溫度的影響

當溫度很低時,τ較大，由德拜關系式可知，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↑

當溫度較高時，τ較小，此時ω2τ2<<1

隨溫度↑，τ↓，所以tgδ ↓。這時電導上升并不明顯，主要決定于極化過程：

當溫度繼續升高，達到很大值時， 離子熱運動能量很大，離子在電場作用下的定向遷移受到熱運動的阻礙，因而極化減弱，εr↓。此時電導損耗劇烈↑，tgδ也隨溫度 ↑而急劇上升↑。

3.濕度的影響 

• 介質吸潮后，介電常數會增加，但比電導的增加要慢，由于電導損耗增大以及松馳極化損耗增加，而使tgδ增大。 

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

降低材料的介質損耗的方法

（1）選擇合適的主晶相：盡量選擇結構緊密的晶體作為主晶相。

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

(3)盡量減少玻璃相。有較多玻璃相時，應采用“中和效應”和“壓抑效應”，以降低玻璃相的損耗。 (4）防止產生多晶轉變，多晶轉變時晶格缺陷多，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，防止產品急冷急熱。 

(6)控制好最終燒結溫度，使產品“正燒”，防止“生燒”和“過燒”以減少氣孔率。此外，在工藝過程中應防止雜質的混入，坯體要致密。

關鍵詞：介質損耗測試儀 介電常數測試儀