陶瓷工頻介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀

陶瓷工頻介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀簡(jiǎn)介

QS37型介質(zhì)損耗測(cè)試儀主要用于測(cè)量高壓工業(yè)絕緣材料的介質(zhì)損失角的正切值及電容量。其采用了西林電橋的經(jīng)典線路。電橋由橋體、指另儀、跟蹤器組成，本電 橋特別適用測(cè)量各類絕緣油和絕緣材料的介損（tgδ）及介電常數(shù)（ε）。

工頻介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀測(cè)量范圍及誤差
在Cn＝100pF R4＝3183.2（Ω）（即10K/π）時(shí)

在Cn＝100pF R4＝318.3（Ω）（即1K/π）時(shí)

輔橋的技術(shù)特性

指零裝置的技術(shù)特性

BR34電容器

簡(jiǎn)介

在每個(gè)高壓實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)中，壓縮氣體標(biāo)準(zhǔn)電容器是一種必要的儀器。在這些場(chǎng)合中，它有許多重要的作用。在電橋電路中壓縮氣體電容器被用來(lái)測(cè)量電容器、電纜、套管、絕緣子、變壓器繞組及絕緣材料的電容和介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）。而且，還可以用作高壓測(cè)量電容分壓裝置的高壓電容。在某些條件下，還可以在局部放電測(cè)量中作高壓耦合電容器。

電容極穩(wěn)定。

氣壓和溫度的變化對(duì)電容的影響可以忽略。

介質(zhì)損耗極小。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

外殼由絕緣套筒及鋼板制成的底和蓋組成，底和蓋用螺栓及環(huán)緊固在絕緣套筒的兩端。在電容器的上下兩端有防暈罩。

電容器外殼內(nèi)裝有同軸高度拋光的圓柱形高低壓電極。

電容器設(shè)有壓力表及氣閥，供觀察內(nèi)部壓力及充放氣使用。

電容器內(nèi)充有SF6氣體

技術(shù)參數(shù)

RY2A型固體絕緣材料測(cè)試電極

本電極適用于固體電工絕緣材料如絕緣漆、樹(shù)脂和膠、浸漬纖制品、層壓制品、云母及其制品、塑料、電纜料、薄膜復(fù)合制品、陶瓷和 玻璃等的相對(duì)介電系數(shù)（ε）與介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）的測(cè)試。本電極的設(shè)計(jì)主要是參照國(guó)標(biāo)GB1409，GB/T1693

本電極采用的是三電極式結(jié)構(gòu)，能有效的消除表面漏電流的影響，使測(cè)量電極下的電場(chǎng)趨于均勻電場(chǎng)。

外型圖:

主要技術(shù)指標(biāo)

環(huán)境溫度：20±5℃

相對(duì)濕度：65±5%

高低壓電極之間距離：0~5mm可調(diào)

百分表示值誤差：0.01mm

高壓電極直徑與表面積   ￠98mm(75.43cm²)

測(cè)量極直徑：50mm  （表面積19.6cm²）

空極tgδ：≤3×10^-5

高測(cè)試電壓：2000V

體積：Ф210mm H180mm

重量：6kg                                                                                       

1.概  述                                                            

   QS37型高壓電橋主要用于測(cè)量高壓工業(yè)絕緣材料的介質(zhì)損失角的正切值及電容量。其采用了西林電橋的經(jīng)典線路。主要可以測(cè)量電容器，互感器，變壓器，各種電工油及各種固體絕緣材料在工頻高壓下的介質(zhì)損耗( tgd)和電容量( Cx)以，其測(cè)量線路采用“正接法”即測(cè)量對(duì)地絕緣的試品。本電橋特別適應(yīng)測(cè)量各類絕緣油和絕緣材料的介損（tgd）及介電常數(shù)（ε）。

2.技術(shù)指標(biāo)

2.1  測(cè)量范圍及誤差

2.2  電橋測(cè)量靈敏度

    電橋在使用過(guò)程中，靈敏度直接影響電橋平衡的分辨程度，為保證測(cè)量準(zhǔn)確度，

希望電橋靈敏度達(dá)到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測(cè)量電壓、標(biāo)準(zhǔn)電容量

成正比。

    在下面的計(jì)算公式中，用戶可根據(jù)實(shí)際使用情況估算出電橋靈敏度水平，在這

個(gè)水平上的電容與介質(zhì)損耗因數(shù)的微小變化都能夠反應(yīng)出來(lái)。

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

         式中：Ｕ為測(cè)量電壓                     伏特（Ｖ）

ω為角頻率 2pf=314(50Hz)                            

          Ｃｎ標(biāo)準(zhǔn)電容器容量                    皮法（pＦ）

          Ｉｇ通用指另儀的電流5×10-10           安培（Ａ）

          Ｒｇ平衡指另儀內(nèi)阻約1500              歐姆（W）

          Ｒ4橋臂R4電阻值3183                  歐姆（W）

          Ｃｘ被測(cè)試品電容值                    皮法（ｐF）

2.3 工作電壓說(shuō)明

    本電橋原理上雖然不受實(shí)驗(yàn)電壓的限制，但在實(shí)際使用中，高電壓往往受副橋防護(hù)電壓和橋臂功率以及標(biāo)準(zhǔn)電容的工作電壓的限制，低電壓又要受到測(cè)量靈敏度的限制。在使用中，本電橋橋頂A，B對(duì)V點(diǎn)的電壓高不超過(guò)11V（見(jiàn)圖2）R3橋臂各盤的電流不超過(guò)下列規(guī)定：

          10X1kW            Imax￡15mA

          10X100W           Imax￡120mA

          10X10W            Imax￡150mA

用戶在使用前應(yīng)注意以上的問(wèn)題。如不清楚，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)電壓及標(biāo)準(zhǔn)電容量，按以下公式來(lái)計(jì)算出大概的工作電流。I=ωV C

2.4 電容量及介損顯示精度：

    電容量： ±0.5%  Cx±3pF  

    介  損： ±0.5％tgd±1×10-4

2.5 輔橋的技術(shù)特性：

    工作電壓±12V，50Hz

    輸入阻抗>1012 W

    輸出阻抗>0.6 W

    放大倍數(shù)>0.99

    不失真跟蹤電壓  0～12V（有效值）

2.6 指另裝置的技術(shù)特性：

    工作電壓±12V

    在50Hz時(shí)電壓靈敏度不低于1×10-6V／格， 電流靈敏度不低于2X10-9A／格

    二次諧波  減不小于25db

三次諧波  減不小于50db

3.1電橋外形圖 

3.2電橋結(jié)構(gòu)介紹

QS37型高壓電橋外形見(jiàn)圖（１）所示。橋體部分為提高抗外部電磁場(chǎng)的干擾，結(jié)構(gòu)上采用雙屏蔽，主體由Ｃｘ，Ｃｎ，Ｒ３，Ｒ４及Ｃ４組成。QS37型高壓電橋由Ｒ３，Ｒ４和Ｃ４兩橋臂組成半橋，另外半橋由Ｃｘ，Ｃｎ兩橋臂通過(guò)雙屏蔽電纜線與Ｒ３，Ｒ４和Ｃ４連接，組成完整的西林電橋。電橋通過(guò)在頂橋A、B之間產(chǎn)生的不平衡電壓，并在指另儀的μA表上觀察電橋平衡情況。為了消除寄生參數(shù)，提高測(cè)量精度，本電橋采用等電位方法來(lái)消除寄生參數(shù)對(duì)主橋影響。這一部分輔與指另儀在本電橋中，已和主橋體有機(jī)的結(jié)合為一體。

3.3 特點(diǎn)

①輔橋自動(dòng)平衡，簡(jiǎn)化操作過(guò)程。

②橋體具有雙層屏蔽，抗干擾能力強(qiáng)。

③電橋所用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，均采用輕壓力開(kāi)關(guān)，具有分檔清淅、手感好、接觸性

能良好、摩擦小、使用壽命長(zhǎng)、全封閉不用清洗等優(yōu)點(diǎn)。

④電橋采用的一切外部插頭，插座，均能與國(guó)外高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器通用。

⑤為使電橋在實(shí)際使用中處于安全工作狀態(tài)在橋頂Ａ，Ｂ與地之間各有一個(gè)

放電管，起輝電壓為交流６０Ｖ左右。

3.4橋體的組成

    電橋各臂的組成

    di一臂：由被測(cè)對(duì)象Ｃｘ組成Ｚ1。

    第二臂：由高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Ｃｎ組成Ｚ2。

    第三臂：由十進(jìn)電阻器１０×（１０００＋１００＋１０＋１＋０．１）歐姆

和滑線電阻（０－0.13）歐姆組成Ｚ3。

    第四臂：由十進(jìn)電容臂１０×（０.１＋０.０１＋０．００１＋０．０００１）

ＵＦ和可變電容器１００ｐＦ組成Ｃ４再與電組Ｒ４并聯(lián)組成Ｚ４。

4.電橋工作原理

QS37型高壓電橋采用典型的西林電橋線路。結(jié)構(gòu)采用了雙層屏蔽。并通過(guò)輔橋的輔助平衡，消除寄生參數(shù)對(duì)電橋平衡的影響。輔橋由電位自動(dòng)電位跟蹤器與內(nèi)層屏蔽（Ｓ）組成。自動(dòng)電位跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂Ｂ處取一輸入電壓，通過(guò)放大后，在內(nèi)屏蔽（Ｓ）產(chǎn)生一個(gè)與Ｂ電位相等的電壓。當(dāng)電橋平衡時(shí)，Ａ，Ｂ，Ｓ三點(diǎn)電位必然相等，從而達(dá)到自動(dòng)跟蹤的目的,見(jiàn)圖2。本電橋在平衡過(guò)程中，輔橋采用自動(dòng)電位跟蹤，在主橋平衡過(guò)程的同時(shí)，輔橋也自動(dòng)跟蹤始終處于平衡的狀態(tài)，用戶只要對(duì)主橋平衡進(jìn)行操作就能得到可靠的所需數(shù)據(jù)。同時(shí)也有效地抑制了電壓波動(dòng)對(duì)平所帶來(lái)的影響。在指另部分，采用了指針式電表指示，視覺(jué)直觀，分辨清楚，克服了以往振動(dòng)式檢流計(jì)的缺點(diǎn)。

4.1 測(cè)試原理及公式推導(dǎo)：

    本裝置所得測(cè)試結(jié)果，是基于電橋處于平衡的基礎(chǔ)上得到的數(shù)據(jù)。當(dāng)電橋處于來(lái)平衡狀態(tài)時(shí)（橋頂Ａ，Ｂ處于電位不相等）指另儀上就有電流指示。其表達(dá)式為：Ｉg=Ｕ

式中： Ｕ為施加在橋體上的測(cè)量電壓

       Ｚ1,Ｚ2,Ｚ3,Ｚ4分別為橋體四個(gè)橋臂的組抗。

       Ｚｇ為指另儀的輸入阻抗。

要使電橋平衡（Ｉｇ）就必使表達(dá)式中的Ｚ2Ｚ3－Ｚ1Ｚ4=０，而以上阻抗又可通過(guò)換算，后得出以下結(jié)論：

       Ｃｘ＝Ｒ４×Ｃｎ／Ｒ３

       tgd = ω· Ｒ４· Ｃ４

為方便用戶讀數(shù)實(shí)際電橋中tgd的數(shù)據(jù)為直讀

在10K/π為C4直讀、1K/π為C4乘以0.1

我們采取相對(duì)固定Ｒ４電阻，分別調(diào)節(jié)Ｒ３和Ｃ４使橋路平衡，從而測(cè)得試品

的電容值Ｃｘ和介質(zhì)損耗ｔｇ。本電橋?yàn)榱酥弊x出損耗值，取電阻Ｒ４的阻值為角

頻率（ｆ＝５０Ｈｚ）若干倍。

4.2 公式說(shuō)明

a．頻率對(duì)介質(zhì)損耗正公式：

        本電橋額定的工作頻率ｆ＝５０Ｈｚ，在實(shí)際工作頻率偏離額定頻率時(shí)可

用修正式進(jìn)行修正：

        ｔｇ＝ｆ'·tgd／f

   式中:ｆ為額定工作頻率（ｆ＝５０Ｈｚ）

        ｆ'為實(shí)際工作頻率

        tgd  為電橋測(cè)得損耗值

        tgd  為被測(cè)試品介質(zhì)耗角正切的實(shí)際值 

b．電容值Ｃｘ的測(cè)量

             Ｃｘ＝Ｒ４Ｃｎ／（Ｒ３＋Ｒ０）

                    Ｃｘ  被測(cè)電容值

              Ｒ４，Ｃｎ  為電橋固有值  

                    Ｒ３  為橋讀數(shù)值  

              Ｒ０為Ｒ３橋臂上零電阻  

上式中可知Ｒ３電阻越大，Ｒ０對(duì)測(cè)量誤差影響越小。

C.將平整干凈的試樣放入上、下電極之間，試樣應(yīng)覆蓋整個(gè)測(cè)量電極表面，在高壓電橋上測(cè)量并記錄此時(shí)的電容CX和損耗角tgδ，此時(shí)tgδ為直讀值。εr以下式計(jì)算：

εr=CX*h/(0.08854*A)

式中:

CX---實(shí)測(cè)電容值(pF)

h----試樣總厚度(cm)

A(電極有效面積)-----π(d+0.2) 2/4(cm) 2

5.裝置的成套性

①ＱＳ37型高壓電橋                                      1套

②FY108型電位自動(dòng)跟蹤器                                 1臺(tái)

③AZ21b型指零儀                                         1臺(tái)

④雙屏蔽測(cè)量電纜                                         2根

⑤轉(zhuǎn)換接線盒                                             1只

⑥電源線                                                 1根

⑦使用說(shuō)明書(shū)                                             1份

6.安全操作規(guī)程

①本儀器必須由專人負(fù)責(zé)保管，使用，非專職操作者應(yīng)在使用前了解和熟悉

本說(shuō)明書(shū)，以免造成不必要的損失和事故。

②每次使用前應(yīng)仔細(xì)檢查接地線是否完好，確保以后方可通電使用。

③接通電源前應(yīng)將靈敏度開(kāi)關(guān)調(diào)到低位置。

④測(cè)量試品前應(yīng)先對(duì)試品進(jìn)行高壓試驗(yàn)，證明在電橋工作電壓下無(wú)噪聲，電離等現(xiàn)象出現(xiàn)，然后才能進(jìn)行測(cè)試（若試品已做過(guò)高壓試驗(yàn)，該項(xiàng)可不必每次測(cè)量都做）。

⑤對(duì)試品施加高壓時(shí)緩慢升高，不可以加突變電壓。

⑥測(cè)試時(shí)操作人員必須集中思想，工作前做好一切準(zhǔn)備工作，測(cè)試地點(diǎn)周圍

應(yīng)有明顯的標(biāo)記或金屬屏蔽圍成高壓危險(xiǎn)區(qū)，以防止非操作人員闖入。

⑦在測(cè)量過(guò)程中，如有放電管發(fā)光時(shí)，則必須及時(shí)切斷電源，仔細(xì)檢查接線

及試品都無(wú)擊穿，待檢查排除故障后，再進(jìn)行高壓測(cè)量工作。

7.操作方法

7.1測(cè)試前的準(zhǔn)備工作

①按圖（3）所示，連接標(biāo)準(zhǔn)電容Ｃｎ與被測(cè)電容Ｃｘ，并且將標(biāo)準(zhǔn)電容與被測(cè)電容盡可能遠(yuǎn)離，以防止互相之間干擾。如選用內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電容器，只需連接被測(cè)試品即可。

②檢查周圍是否有強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，應(yīng)盡量避免。

③檢查大地線是否牢靠，以保證操作人員的安全，應(yīng)檢查電橋上的（⊥）與大

地是否接觸良好。

④檢查電橋的靈敏度開(kāi)關(guān)是否已回另位。

⑤檢查試品的絕緣強(qiáng)度，應(yīng)符合大于２Ｕ＋１的標(biāo)準(zhǔn)。

⑥對(duì)試品施加試驗(yàn)電壓（按部標(biāo)或所規(guī)定的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行）。

7.2試品的測(cè)試

①在不知道被測(cè)試品的大概容量及損耗時(shí)，可先施加少許的電壓，找到粗平衡

點(diǎn)后，再把工作電壓升到所需的值，然后再尋找細(xì)平衡點(diǎn)。

②在測(cè)量時(shí)，靈敏度開(kāi)關(guān)是按從小到大的規(guī)律來(lái)調(diào)節(jié)的。

③在測(cè)量時(shí)，Ｒ３開(kāi)關(guān)時(shí)按從左至右的規(guī)律來(lái)調(diào)節(jié)的。 

④在測(cè)量時(shí)，Ｃ４開(kāi)關(guān)時(shí)按從右至左的規(guī)律來(lái)調(diào)節(jié)的。

⑤整個(gè)測(cè)量步絮：首先檢查接線無(wú)誤后，方可通電試驗(yàn)。第二升起試驗(yàn)電壓，并調(diào)節(jié)靈敏度開(kāi)關(guān)，使ＵＡ表頭有明顯的指示。此時(shí)表明電橋沒(méi)有平衡。第三調(diào)節(jié)Ｒ３開(kāi)關(guān)，順序從左至右。這時(shí)通過(guò)觀察表頭來(lái)觀察電橋的平衡狀況。如表頭已回另，可再加大靈敏度。應(yīng)總保持能明顯地觀察到調(diào)節(jié)Ｒ３時(shí)，電橋的平衡狀況。第四在某一點(diǎn)上用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)Ｒ３已無(wú)法使表頭再回到另位。這時(shí)可調(diào)節(jié)Ｃ４開(kāi)關(guān)，順序時(shí)從右至左，把表頭指針調(diào)節(jié)到小位。第五用戶在調(diào)節(jié)Ｃ４到某一點(diǎn)時(shí)又會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)法將指針調(diào)回另位。這時(shí)又要去調(diào)節(jié)Ｒ３開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)的位數(shù)是上一次調(diào)節(jié)Ｒ３的后位，然后又會(huì)出現(xiàn)第四點(diǎn)時(shí)的問(wèn)題，又必須要調(diào)節(jié)Ｃ４開(kāi)關(guān)．．．就這樣來(lái)回往復(fù)地調(diào)節(jié)Ｒ３和Ｃ４兩組開(kāi)關(guān)，直至靈敏度開(kāi)關(guān)大時(shí)，并指針回另（或指另儀指示到?。１砻麟姌蛞堰_(dá)到平衡。

⑥測(cè)量完畢后或在暫停測(cè)量時(shí)，應(yīng)將另儀的靈敏度開(kāi)關(guān)降至“０”，再將測(cè)量電壓降至另并切斷電源開(kāi)關(guān)，根據(jù)計(jì)算公式，算出被測(cè)試品的容量及介損值。 

8.護(hù)保管及免費(fèi)修理期限

①裝置在運(yùn)輸過(guò)程中或放置儀器時(shí)應(yīng)避免受劇烈震動(dòng)。

②放置或儲(chǔ)存儀器的地點(diǎn)應(yīng)保持干燥，清潔，避免腐蝕性氣體侵入儀器。

③若儀器在長(zhǎng)時(shí)間不用（若不常用）應(yīng)定期給儀器通電，以防止內(nèi)部受潮。

④本電橋?yàn)楦呔葘?shí)驗(yàn)室高壓電橋，應(yīng)注意保管，其環(huán)境溫度為0~+40℃，相對(duì)濕度不超過(guò)８５％，且在空氣中不應(yīng)含有足以引起會(huì)集腐蝕的有害物質(zhì)。

⑤產(chǎn)品自制造廠發(fā)貨日期起36個(gè)月內(nèi)，當(dāng)用戶在*遵守使用說(shuō)明書(shū)中所規(guī)定的保管及使用規(guī)則下，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題和不能正常工作時(shí)，制造廠應(yīng)負(fù)責(zé)免費(fèi)給予修理或更換。

⑥制造廠負(fù)責(zé)終身維修。