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工頻介電常數介質損耗測試儀（材料介電擊穿強度試驗儀）

來源：技術文章更新時間：2014-08-07 瀏覽：2245次

工頻介電常數介質損耗測試儀概述

1-1電橋簡介:

GDAT-B型高壓電橋是本公司推出的新一代高壓電橋，主要用于測量工業絕緣材料的介質損耗(tgδ)及介電常數（ε）。符合GB1409及GB5654,其采用了西林電橋的經典線路，內附0-2500的數顯高壓電源及100PF標準電容器，并可按用戶要求擴裝外接標準電容線路。

1-2電橋的特點；

l橋體內附電位跟蹤器及指零儀，外圍接線及少。

l電橋采用接觸電阻小，機械壽命長的十進開關，保證測量的穩定性

l儀器具有雙屏蔽，能有效防止外部電磁場的干擾。

l儀器內部電阻及電容元件經特殊老化處理，使儀器技術性能穩定可靠。

l內附高壓電源精度3%

l內附標準電容損耗﹤0.00005，名義值100pF

工頻介電常數介質損耗測試儀技術指標

2-1測量范圍及誤差

本電橋的環境溫度為20±5℃，相對濕度為30%-80%條件下，應滿足下列表中的技術指示要求。

在Cn=100 pF R4=3183.2（Ω）時

測量項目	測量范圍	測量誤差
電容量Cx	40pF—20000pF	±0.5% Cx±2pF
介損損耗tgδ	0-1	±1.5% tgδx±0.0001

在Cn=100 pF R4=318.3（Ω）時

測量項目	測量范圍	測量誤差
電容量Cx	4pF—2000pF	±0.5% Cx±3pF
介損損耗tgδ	0-0.1	±1.5% tgδx±0.0001

2-2電橋測量靈敏度

電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平穩衡的分辨程度，為保證測量準確度，希望電橋靈敏度達到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓，標準電容量成正比。

在下面的計算公式中，用戶可根據實際情況估算出電橋靈敏度水平，在這個水平上的電容與介質損耗因數的微小變化都能夠反應出來。

ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)

式中: U 為測量電壓伏特 (V)

ω為角頻率2πf=314(50Hz)

Cn標準電容器容量法拉(F)

Ig通用指零儀的電流5×10^-10 安培(A)

Rg平衡指零儀內阻約1500 歐姆(Ω)

R4橋臂R4阻值3183 歐姆(Ω)

Cx被測試品電容值法拉(pF)

2-3工作電壓說明

在使用中，本電橋頂A，B對V點的電壓zui高不超過11V，R3橋臂各盤的電流不超過下列規定：

10×1kΩ 1max≤15mA

10×100Ω 1max≤120mA

10×10Ω l max≤150mA

用戶在使用前應注意以上的問題。如不清楚，可根據實驗電壓及標準電容量，按以下公式來計算出大概的工作電流。

I=ω V C

2-4輔橋的技術特性：

不失真跟蹤電壓0～11V（有效值）

2-5指零裝置的技術特性：

在50Hz時電壓靈敏度不低于1×10^-6V/格

電流靈敏度不低于2×10^-9A/格

二次諧波減不小于25dB

三次諧波減不小于50dB

工頻介電常數介質損耗測試儀電橋工作原理

GDAT-B型高壓電橋采用典型的西林電橋線路。C4橋臂在基本量程時，與R4橋臂并聯，測量數值為正損耗因數。結構采用了雙層屏蔽。并通過輔橋的輔助平衡，消除寄生參數對電橋平衡的影響。輔橋由電位自動電位跟蹤器與內層屏蔽（S）組成。自動跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓，通過放大后，在內屏蔽（S）產生一個與B電位相等的電壓。當電橋在平衡時，A,B,S三點電位必然相等，從而達到自動跟蹤的目的。本電橋在平衡過程中，輔橋采用自動電位跟蹤，在主橋平衡過程的同時，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態，用戶只要對主橋平衡進行操作就能得到可靠的所需數據。同時也有效的抑制了電壓波動對平衡所帶來的影響。在指零部分，采用了指針式電表指示，視覺直觀，分辨清楚，克服了以往振動式檢流計的缺點。

3-1 橋體的組成

電橋各臂的組成

*臂：由被測對象Cx組成Z₁。

第二臂：由高壓標準電容器Cn組成Z₂。

第三臂：由十進電阻器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并聯組成Z4。

3-2計算公式

Cx=R4× Cn / R3 R4[Ω] R3[Ω] Cn[pF] Cx[pF]

tgδ=ω·R4·C4 R4[Ω] C4[F]

當R4=10K/π

tgδ=C4

當R4=1K/π

tgδ=0.1C4

我們采取相對固定R4電阻，分別調節R3和C4使橋跟平衡，從而測得試品的電容值Cx和介質損耗tg。本電橋為了直讀出損耗值，取電阻R4的阻值為角頻率（f=50Hz）若干倍。

3-3 公式說明

.頻率對介質損耗正公式：

本電橋額定的工作頻率f=50Hz，在實際工作頻率偏離額定頻率時可用修正式進行修正：

tg=f^’·tgδ / f

式中：f 為額定工作頻率（f=50Hz）

f’ 為實際工作頻率

tgδ 電橋測得損耗值

tgδ 為被測試品介質損耗角正切的實際值

四、工頻介電常數介質損耗測試儀安全操作規程

本儀器必須有專人負責保管，使用，非專職操作者應在使用前了解和熟悉本說明書，以免造成不必要的損失和事故。
每次使用前應仔細檢查接地線是否完好，確保以后方可通電使用。
接通電源前應將靈敏度開關調到zui低位置。
測量試品前應先對試品進行高壓試驗，證明在電橋工作電壓下無噪聲，電離等現象出現，然后才能進行測試（若試品己做過高壓試驗，該項可不必每次測量都做）。
對試品施加高壓時緩慢升高，不可以加突變電壓。
測試時操作人員必須集中思想，工作前做好一切準備工作，測試地點周圍應有明顯的標記或金屬屏蔽圍成高壓危險區，以防止非操作人員闖入。
在測量過程中，如有放電管發光時，則必須及時切斷電源，仔細檢查接線及試品都無擊穿，待檢查排除故障后，再進行高壓測量工作。

五．工頻介電常數介質損耗測試儀操作方法

5.1 測試前的準備工作

①按圖（3）所示，連接標準電容Ｃｎ（選用外接標準電容時），與被測電容Ｃｘ，并且將標準電容與被測電容盡可能遠離，以防止互相之間干擾。如選用內部標準電容器，只需連接被測試品即可。

②檢查周圍是否有強電磁場干擾，應盡量避免。

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關是否已回另位。

⑤檢查試品的絕緣強度，應符合大于2U+1的標準。

⑥對試品施加試驗電壓（按部標或所規定的專業標準進行）。

5.2 試品的測試

①在不知道被測試品的大概容量及損耗時，可先施加少許的電壓，找到粗平衡點后，再把工作電壓升到所需的值，然后再尋找細平衡點。

②在測量時，靈敏度開關是按從小到大的規律來調節的。

③在測量時，R3開關時按從左至右的規律來調節的。

④在測量時，C4開關時按從右至左的規律來調節的。

⑤整個測量步絮：首先檢查接線無誤后，方可通電試驗。第二升起試驗電壓，并調節靈敏度開關，使UA表頭有明顯的指示。此時表明電橋沒有平衡。第三調節R3開關，順序從左至右。這時通過觀察表頭來觀察電橋的平衡狀況。如表頭已回另，可再加大靈敏度。應總保持能明顯地觀察到調節R3時，電橋的平衡狀況。第四在某一點上用戶會發現，調節R3已無法使表頭再回到另位。這時可調節C4開關，順序時從右至左，把表頭指針調節到zui小位。第五用戶在調節C4到某一點時又會發現無法將指針調回另位。這時又要去調節R3開關，調節的位數是上一次調節R3的zui后位，然后又會出現第四點時的問題，又必須要調節C4開關．．．就這樣來回往復地調節R3和C4兩組開關，直至靈敏度開關zui大時，并指針回另（或指另儀指示到zui小）。表明電橋已達到平衡。

⑥測量完畢后或在暫停測量時，應將另儀的靈敏度開關降至“0”，再將測量電壓降至另并切斷電源開關，根據計算公式，算出被測試品的容量及介損值。