工频介电常数介质损耗设备

工频介电常数介质损耗设备外壳由绝缘套筒及钢板制成的底和盖组成，底和盖用螺栓及环紧固在绝缘套筒的两端。在电容器的上下两端有防晕罩。电容器外壳内装有同轴高度抛光的圆柱形高低压电极。电容器内充有SF66气体

工频介电常数介质损耗设备概述

1-1电桥简介:

     BQS-37a型高压电桥是本公司推出的新一代高压电桥，主要用于测量工业绝缘材料的介质损耗(tgδ)及介电常数（ε）。符合GB1409、GB5654及GB/T1693, ASTM D150-1998(2004) 固体电绝缘材料的交流损耗特性及介电常数的试验方法其采用了西林电桥的经典线路，内附0-5000的数显高压电源及100PF标准电容器，并可按用户要求扩装外接标准电容线路。

1-2电桥的特点；

 l桥体内附电位跟踪器及指零仪，外围接线及少。

l电桥采用接触电阻小，机械寿命长的十进开关，保证测量的稳定性

l仪器具有双屏蔽，能有效防止外部电磁场的干扰。

l仪器内部电阻及电容元件经特殊老化处理，使仪器技术性能稳定可靠。

l内附高压电源精度3%

l内附标准电容损耗﹤0.00005，名义值100pF

技术指标

2-1测量范围及误差

本电桥的环境温度为20±5℃，相对湿度为30%-80%条件下，应满足下列表中的技术指示要求。

在Cn=100 pF      R4=3183.2（Ω）时

在Cn=100 pF    R4=318.3（Ω）时

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稳衡的分辨程度，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。

     ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)

式中: U 为测量电压                              伏特  (V)

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

     Cn标准电容器容量                          法拉(F) 

     Ig通用指零仪的电流5×10-10                  安培(A)  

     Rg平衡指零仪内阻约1500                    欧姆(Ω)

     R4桥臂R4阻值3183                         欧姆(Ω)

     Cx被测试品电容值                           法拉(pF)

2-3工作电压说明

在使用中，本电桥顶A，B对V点的电压最高不超过11V，R3桥臂各盘的电流不超过下列规定：

10×1kΩ                             1max≤15mA

10×100Ω                            1max≤120mA

10×10Ω                             l max≤150mA

用户在使用前应注意以上的问题。如不清楚，可根据实验电压及标准电容量，按以下公式来计算出大概的工作电流。

                    I=ω V C  

2-4辅桥的技术特性：

不失真跟踪电压0～11V（有效值）

2-5指零装置的技术特性：

在50Hz时电压灵敏度不低于1×10-6V/格

                电流灵敏度不低于2×10-9 A/格

二次谐波 减不小于25dB

三次谐波 减不小于50dB

电桥工作原理

BQS-37a型高压电桥采用典型的西林电桥线路。C4桥臂在基本量程时，与R4桥臂并联，测量数值为正损耗因数。结构采用了双层屏蔽。并通过辅桥的辅助平衡，消除寄生参数对电桥平衡的影响。辅桥由电位自动电位跟踪器与内层屏蔽（S）组成。自动跟踪器由电子元器件组成。它在桥顶B处取一输入电压，通过放大后，在内屏蔽（S）产生一个与B电位相等的电压。当电桥在平衡时，A,B,S三点电位必然相等，从而达到自动跟踪的目的。本电桥在平衡过程中，辅桥采用自动电位跟踪，在主桥平衡过程的同时，辅桥也自动跟踪始终处于平衡的状态，用户只要对主桥平衡进行操作就能得到可靠的所需数据。同时也有效的抑制了电压波动对平衡所带来的影响。在指零部分，采用了指针式电表指示，视觉直观，分辨清楚，克服了以往振动式检流计的缺点。

测试原理

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，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。

本测试装置是由二只测微电容器组成，平板电容器一般用来夹持被测样品，园筒电容器是一只分辨率高达0.0033pF的线性可变电容器，配用仪器作为指示仪器，绝缘材料的损耗角正切值是通过被测样品放进平板电容器和不放进样品的Q值变化，由园筒电容器的刻度读值变化值而换算得到的。同时，由平板电容器的刻度读值变化而换算得到介电常数。

性能特点：

1.    平板电容器

极片尺寸：φ25.4mm\φ50mm

极片间距可调范围和分辨率：≥10mm，±0.01mm

2.    园筒电容器

电容量线性：0.33pF / mm±0.05 pF

长度可调范围和分辨率：≥0～20mm，±0.01mm

3.  夹具插头间距：25mm±1mm

4.  夹角损耗角正切值：≤4×10－4（1MHz时）

5、数显电极

电容器介质损耗测量仪校准规范

1范围

本规范适用于各型电容器介质损耗测量仪的校准，也适用于多功能LCR表中增设 的电容器介质损耗角正切如）合（或。值）的校准。

2引用文献

本规范引用以下文献：

JJG66—1990《高频电容损耗标准》

使用本规范时，应注意上述引用文献的现行有效版本。

3术语

电容器损耗标准量具——由低损耗的空气介质（或云母介质）固定电容器与高频电 阻串联并外加屏蔽罩组成的实物量具。

损耗量具的初损耗值——未串接高频电阻时的电容器固有损耗值Do。

损耗量具的大损耗值一串联高频电阻A后，损耗量具的损耗值〃校。其损耗值为 初损耗加上高频电阻引起的损耗值之和。

4概述

电容器介质损耗是电容器的重要质量指标之一，其给值可以使用专门的电容器介质 损耗仪，或者使用多功能LCR表中增设的电容器介质损耗O （或tanS值）显示或读数。

专门测量电容器损耗角正切的仪器，其原理可等效为直流惠斯登电桥，其中一臂由 振荡器的直流板阻组成，其余之臂为纯电阻。测。时实质上是将被测件与随机配套的 损耗标准件的O值进行比对。因此，在校准该型损耗仪时，应校准D （或tanS）表头 刻度误差及校准随机损耗校试件，只有二者都合格后才能符合技术条件的要求。

针对LCR表中增设的电容器损耗角正切测量功能的校准，只需对照LCR表中tan<5 （或O值）的显示值和损耗角正切量具的标准值即可判定是否符合技术条件的要求。

电容器介质损耗是电容器介质损耗角正切的简称，可由下图等效并以公式（1）表 述。

tan= D - CRaj （1）

o h 上—o

图1电容器介质损耗的典型表示

5计量特性

1. 电容量范围：（10- 10000） pF

注：不同型号的仪器容量范围可处于其中某一段或全部。

1. D 的测量范围：0.5 x IO" ~ 25 x 10"4

2. O 的测量误差：土（3~ 10）%〃±0.5x IO'

5.4工作频率：1MHz和0.3MHz或由LCR表和损耗量具同时规定工作频率。

6校准条件

6.1环境条件

环境温度：（20±5）无

相对湿度：<65%

大气压强：（86- 106） kPa

电 源：220V ± 22V, 50Hz ± 1Hz

周围应保持整洁，无影响正常工作的机械振动及电磁干扰。

6.2校准用标准设备

6.2.1高频电容器介质损耗角正切标准量具

电容量：10pF, 35pF, lOOpF, 300pF, lOOOpF, 3000pF, 9000pF

损耗值：0.5 x IO" ~ 25 x IO"

损耗值误差：±l%O±0.5x 10*

6.2.2电容测量仪

工作误差：±0.1% （1kHz时）

6.2.3电阻测量仪

工作误差：土 0.1% （直流或10kHz以下时）

6.3其他要求

仪器送校时应附有使用说明书，复校时应附上次的校准证书。

被校仪器应结构完整，无影响工作的机械损伤（如：旋钮松动、表针弯曲、度盘不 清晰等）；

被校仪器应能正常电气操作（如：能正常给出测量值和调节初试工作状态）； 被校仪器有明晰的型号、产品编号等标识。

7校准项目和校准方法

7.1损耗测量值的校准

注：对于专门的老式电容器介质损耗测量仪来说，此项校准即为tan$表头刻度的校准°

7.1.1按图2所示连接损耗标准量具

7.1.2调整受校仪表的工作状态，使其给出损耗量具的特定频率下电容损耗测量值。测 （或 tan<5测）。

7.1.3按下式计算受校仪器电容损耗测量的误差值：

(2)

图2损耗值的校准连接

7.1.4按附录A表A.1填写校准结果。

7.2电容损耗校试件的校准

注：此项目针对某些传统的电容损耗测量仪随仪器配套的校试用损耗件的校准。配套损耗校试 件的给出值对保证电容损耗仪的测量准确度至关重要，有时损耗仪用户可以单独送校这些校试件。 7.2.1损耗校试件的等效电路和基本参量如图3和表1所示：

图3损耗校试件等效电路

表1损耗校试件的基本参量

7.2.2容量校准

用工作误差土0.1%的电容测量仪测量图3中A-1两端的容量，扣除电缆的分布电 容得到C值。

7.2.3串联电阻校准

用工作误差土 0.1%的电阻测量仪器测量图3中1-2两端的电阻值得到R值。

7.2.4按公式（3）计算校试件的损耗值：

D 校=2WRC+D。 （3）

式中：f 频率，单位Hz；

R——电阻，单位Q;

C——电容，单位F；

D.——损耗量具的初损耗（见术语）。

注：对于传统使用的电容暮介质损耗仪所配套的损耗校试件可认为：

对于空气介质：O°=0.5x1（T4

对于云母介质：Oo=0.3xl0」

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