Программа работы

Цель работы

Изучение стандартных методов определения диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ при переменном напряжении твердых электроизоляционных материалов, исследование и обоснование влияния температуры на ε и tgδ образцов различных материалов.

Программа работы

2.1 Изучить принцип действия четырехплечевого моста и методику измерения им емкости и тангенса диэлектрических потерь.

2.2 Определить ε и tgδ твердых электроизоляционных материалов при комнатной температуре.

2.3 В интервале температур от комнатной до 100⁰С снять зависимости tgδ и ε от температуры твердых электроизоляционных материалов.

2.4 Построить графики зависимостей tgδ и ε от температуры и сделать выводы.

3. Описание методики измерения tgδ и ε

Относительная диэлектрическая проницаемость определяется измерением емкости конденсатора С_х, в котором применяется испытуемый диэлектрик. По известной емкости С_х определяется диэлектрическая проницаемость, для чего необходимо знать геометрические размеры конденсатора.

На частотах f=50 Гц tgδ и ε определяются на плоских (круг или квадрат) трубчатых и фасонных образцах. Плоские и трубчатые образцы имеют те же размеры, что и при определении r_v и r_s.

Для измерения С и tgδ используется трехэлектродная система, состоящая из высоковольтного, измерительного и охранного электронов, позволяющая уменьшить ошибки измерения, возникающие от краевого эффекта и наличия паразитных емкостей.

На средних частотах (1000 Гц и выше) диэлектрическая проницаемость и угол потерь диэлектрика определяются обычно четырехплечими мостами. Условием равновесия моста является равенство напряжения на прилегающих к вершине плечах моста как о величине, так и по фазе. При мостовом методе измерения одновременно определяются емкость конденсатора и его tgδ. Такие схемы относятся к мостам с одновременным уравновешиванием.

Четырехплечая мостовая схема для определения tgδ и ε содержит в одно плече испытуемый конденсатор, эквивалентная схема которого представлена последовательным соединением r и С_r.

В соседнее плечо включены сопротивление R₄ и конденсатор С₄, а в два других плеча – сопротивления R₂ и R₃ (рис.1)

Схема с последовательным соединением r и С_r может быть уравновешена изменением соотношения R₂/ R₃ и величины R₄.

Условие равновесия моста: z₂ * z₄ = z₃ * z₁, т.е.

R₂(R₄-j*1/ωC₄)=R₃(r-j*1/ ωC_r).

Приравнивания вещественные и мнимые части, находим R₂ * R₄ = R₃ * r, откуда r=R₄*R₂/R₃; R₂/ ωC₄=R₃/ ωC_r откуда C_r= C₄*R₃/R₂

Для последовательной схемы замещения:

tgδ = ωC∙ r.

В лабораторной работе используется универсальный измерительный мост Е – 12 – 2 (упрощенная схема моста дана на (рис.2)).

Рисунок 2 - Упрощенная схема моста

В первое плечо моста включается измеряемая емкость С_х, во второе – «множитель» - одно из сопротивлений R₂. Третье плечо является отсчетным для переключателя S₂ постоянные сопротивления R₃.

Четвертое плечо служит для компенсации сдвига фаз при наличии потерь в измеряемом конденсаторе. Оно содержит отсчетный потенциометр, градуированный в величинах tgδ или Q. При настройке моста с его шкал отсчитывается величина значений С_изм и tgδ. Зная емкость измеряемого конденсатора и его геометрические размеры, из формулы

С= εS / 0.036πh = εS / 0.113h

определяем ε= C_x 0.036 πh / S = C_x 0.113h / S,

где h – толщина диэлектрика, м; S – площадь обкладки конденсатора, м²; С_х – измеренная емкость, пФ.

Измерительный мост включается и настраивается согласно инструкции до эксплуатации прибора.

Дата добавления: 2015-08-05