介質(zhì)損耗角正切的測(cè)定

一、介質(zhì)損失角正切值的性質(zhì)

介電損耗角正切。表征電介質(zhì)材料在施加電場(chǎng)后介質(zhì)損耗大小的物理量，以tgδ表示，δ是介電損耗角。它表征每個(gè)周期內(nèi)介質(zhì)損耗的能量與其貯存能量之比。高分子材料多系絕緣性好的材料，廣泛的用于電子及電工行業(yè)。使用時(shí)不希望絕緣材料本身能量損耗大，因而測(cè)量出介質(zhì)損耗因數(shù)就能評(píng)價(jià)材料的介質(zhì)本身能量損耗。工業(yè)上多選用介質(zhì)損耗因數(shù)小的高分子材料作為絕緣材料。通常極性橡膠的tanδ比非極性橡膠的大。它還與試驗(yàn)采用的頻率、溫度緊密相關(guān)。在一定溫度下，只有在某一頻率范圍內(nèi)，分子偶極取向雖可追隨電場(chǎng)變化，但不完全同步，有部分電能被吸收而發(fā)熱，tanδ出現(xiàn)**值。同樣在一定頻率下，惟有某一溫度區(qū)域內(nèi)tanδ才會(huì)出現(xiàn)極大值，當(dāng)頻率升高時(shí)，介質(zhì)損耗峰移向高溫端。 

二、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切的測(cè)定

1、介電常數(shù)(ε)

絕緣材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生極化。極間電容量增加，頻率不同，極化也不同。

電容器極板間有電介質(zhì)存在時(shí)的電容量Cx與同樣形狀和尺寸的真空電容量Co之比為介電常數(shù)：

ε＝Cx/Co(無單位)

ε──它表示電容器的極板間不是真空而有電解質(zhì)存在時(shí)，電容器的電容增加的倍數(shù)。可以看出ε是表征儲(chǔ)藏電能力大小的一個(gè)物理量。

2、測(cè)量方法

本實(shí)驗(yàn)采用高壓西林電橋法是將被測(cè)試樣作為工頻高壓電橋的一個(gè)橋臂。根據(jù)電橋平衡時(shí)的參數(shù)，計(jì)算試樣的介質(zhì)損耗角正切值和介電常數(shù)。（只做常溫下測(cè)量）

西林電橋由Cx、Cs、R₃、C₄、及R₄構(gòu)成。 不平衡電壓在橋頂A、B之間。通過Fy49型電子管放大器在ABLa型振動(dòng)式檢流計(jì)上能觀察到不平衡電壓。（即檢流計(jì)光帶變寬）。調(diào)整主輔電橋可使電橋平衡，檢流計(jì)光帶收窄。

1）、主電橋由以下各部分組成：

**臂AC由被測(cè)對(duì)象Cx組成Zj；

第二臂BC由BR26型標(biāo)準(zhǔn)電容器Cs組成Z₂；

第三臂AD由可變的十進(jìn)位電阻箱R₃組成Z₃；

第四臂BD由可變的十進(jìn)位電容箱C₄及與它并聯(lián)的固定電阻R₄組成Z₄。

2）、電橋平衡原理

在高壓西林電橋的CD對(duì)角線加50赫茲的試驗(yàn)電壓（通常用1─2千伏），在AB對(duì)角線上接平衡指示器IG（檢流計(jì)），在上圖中標(biāo)出了各臂的交流阻抗Z。 當(dāng)電橋平衡時(shí)，電橋?qū)蔷€頂點(diǎn)A、B的電位數(shù)值及相位均應(yīng)相等。這時(shí)IG＝0；電橋平衡時(shí)，電橋的相對(duì)臂的阻抗乘積相等：Zx×Z₄＝Z₃×Zs 。在交流電路中以串聯(lián)等效線路表示被測(cè)的試樣有損電容器。利用電橋平衡條件，可求出tgδ和Cx。

（1）、被測(cè)試樣電容值   Cx＝CsR₄/R₃（微微法）（pf）

（2）、被測(cè)試樣介質(zhì)損耗角tgδ＝ωR₄C₄

其中：R₄＝31832Ω。Cs＝0.0000905(μf),角頻率ω＝2πf  f＝50(Hz)

則tgδ＝C4。（可直接從儀器上測(cè)出）。(μf)

3、使用方法

1）準(zhǔn)備工作

(1)、連接各部件導(dǎo)線，將電橋“ ⊥”和“地”相連接。

(2)、安全設(shè)備和接地檢查。

(3)、檢查附近有無電磁場(chǎng)干擾或機(jī)械振動(dòng)影響，應(yīng)盡量避免。

(4)、將放大器提前15分鐘接通電源，以便穩(wěn)定工作。

(5)、對(duì)試品施加試驗(yàn)電壓（按部標(biāo)或國(guó)際所規(guī)定的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行）。

2）調(diào)節(jié)電橋平衡的步驟：

(1)、將檢流計(jì)靈敏度調(diào)節(jié)器放在**位置，Fy49 型放大器靈敏度指向**位置（測(cè)量過程中放大器靈敏度調(diào)節(jié)器指**位置，也可按實(shí)際情況決定）。

(2)、R₃旋鑰放在31832Ω，C₄旋鑰全部指零位置，Ca至中間的SG格處。

(3)、接通整套設(shè)備的電源約5分鐘后，方可進(jìn)行工作。

(4)、將電鍵J₁打在對(duì)稱1，電鍵J₂打在“屏蔽”位置，調(diào)節(jié)“數(shù)值”和“相位”（即輔助裝置部分）旋鈕，使檢流計(jì)光帶趨向*窄。

(5)、將電鍵J₂打在“橋體”位置，調(diào)節(jié)R₃和Ca使檢流計(jì)光帶趨向*窄。

(6)、反復(fù)調(diào)整使J₂在“橋體”及“屏蔽”任一位置檢流計(jì)光帶均為*窄， 這時(shí)記下Ca值得Ca₁。

(7)、將J₁打在對(duì)稱2位置，重復(fù)(4)、(5)、(6)記下Ca₂值，則測(cè)量的Ca＝(Ca₁+Ca₂)/2，以后在本次測(cè)量時(shí)Ca不得變動(dòng)。

(8)、注意。當(dāng)電鍵從一位置打到另一個(gè)位置， 應(yīng)將檢流計(jì)靈敏度調(diào)節(jié)器放置在**位置，以免檢流計(jì)損壞。

(9)、正常的電橋零平衡完畢時(shí)電橋讀數(shù)（供參考）如下：

C₄＝0時(shí)，Ca為40～60格。R₃＝31832Ω±2Ω

3）、實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)果處理 ：tgδ＝C₄值（從儀器讀?。?，記錄在下表內(nèi)：