Способ определения параметров диэлектрических материалов
Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для испытаний диэлектрических материалов. Целью изобретения является повышение точности. Способ заключается в том, что образец материала с известной геометрической постоянной помещают в ячейку с системой из двух электродов, подают переменное напряжение известной частоты , измеряют активные и реактивные потери , подают постоянное напряжение, равное по величине действующему значению переменного , и после затухания тока абсорбции измеряют ток через образец и определяют потери тока сквозной проводимости, сквозную проводимость, тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь, диэлектрическую проницаемость, модуль комплексной диэлектрической проницаемости , мнимую часть комплексной диэлектрической проницаемости и удельную активную проводимость току абсорбции. Изобретение позволяет более полно исследовать образцы диэлектрика путем комплексного измерения в электрических полях разного рода. 6 ил. сл С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)л G 01 R 27/26.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ1 ЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
I El =Å 6 +òää, Е" =Е1 т9д ;
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4419957/21 (22) 03.05.88 (46) 15.04.91. Бюл. N. 14 (71) Читинский политехнический институт (72) А.Г. Машкин, Ю,С, Шевченко и В.А. Бывалыйй (53) 621.317.335(088.8) (56) Справочник по электротехническим материалам/Под ред. Ю.В, Корицкого. M.:
Энергия, 1974, с, 511 — 512, 520-522, 530531.
Авторское свидетельство СССР
N 1352413, кл. G 01 R 31/00, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для испытаний диэлектрических материалов, Целью изобретения является повышение точности. Способ заключается в
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для проведения неразрушающих испытаний по диагностике качества материалов с диэлектрическими свойствами, в частности электроиэоляции элементов электрических схем.
Цель изобретения — повышение точности и достоверности.
Способ заключается в том, что образец материала с известной геометрической постоянной помещают в ячейку с системой из двух электродов, подают переменное напряжение известной частоты, измеряют активные и реактивные потери, затем подают постоянное напряжение, равное по величи„„5U„„1642411 Al том, что образец материала с известной геометрической постоянной помещают в ячейку с системой из двух электродов, подают переменное напряжение известной частоты, измеряют активные и реактивные потери, подают постоянное напряжение, равное по величине действующему значению переменного, и после затухания тока абсорбции измеряют ток через образец и определяют потери тока сквозной проводимости, сквозную проводимость, тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь, диэлектрическую и ро ни цаемость, модул ь комплексной диэлектрической проницаемости, мнимую часть комплексной диэлектрической проницаемости и удельную активную проводимость току абсорбции.
Изобретение позволяет более полно исследовать образцы диэлектрика путем комплексного измерения в электрических полях разного рода. 6 ил. не действующему значению переменного, и после затухания тока абсорбции измеряют ток через образец и определяют потери тока сквозной проводимости, сквозную проводимость, тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь, диэлектрическую проницаемость, модуль комплексной диэлектрической проницаемости, мнимую часть комплексной диэлектричеСкой проницаемости и удельную активную проводимость току абсорбции по выражениям:
Е1 =G/ЛИЬтя д ;
1642411
) абс„=Г ЕоЕ1 tg ! где щб = Рабс/О;;
tg6 = Рскв/О:
Il
Рабс= Р Рскв
Рскв=
6= u/1:
Е1 — относительная диэлектрическая проницаемость;
I El — модуль комплексной диэлектрической проницаемости;
Š— мнимая часть комплексной диэлектрической проницаемости; уз с — удельная активная проводимость току абсорбции;
tg д, tg д — тангенсы углов диэлектриII ческих и сквозных потерь соответственно;
P, Q — активные и реактивные потери соответственно.;
Pal c активные потери абсорбции;
P«> — потери тока сквозной проводимости;
U — величина напряжения; — величина постоянного тока;
G — сквозная проводимость;
Л вЂ” геометрический параметр ячейки;
cd круговая частота переменного напряжения;
Е4 — диэлектрическая постоянная.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого спо. соба; на фиг. 2 — векторная диаграмма диэлектрических проницаемостей вещества; на фиг, 3 — векторная диаграмма удельных проводимостей; на фиг. 4 — векторная диаграмма токов; на фиг. 5 — диаграмма потерь; на фиг. 6 — схема замещения диэлектрического материала.
Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит источник 1 стабилизированного постоянного тока, генератор 2 синусоидальных сигналов, переключатель 3 режимов измерения, вольтметр 4 постоянного и переменного тока, миллиамперметр 5 постоянного и переменного тока, ваттметр 6 и измеряемый объект 7.
Измерение диэлектрических параметров осуществляют следующим образом.
С помощью переключателя 3 на измеряемый объект 7 подают постоянное напряжение от источника 1, вольтметром 4 измеряют величину постоянного напряже-. ния, миллиамперметром 5 — установившееся значение сквозного тока утечки. После этого определяют сквозную проводимость измеряемого объекта G=U-/I-, и находят величину удельной сквозной проводимости измеряемого кабеля у = 6/Л.
Затем с помощью переключателя 3 на объект 7 измерения подают переменное напряжение от генератора 2, при этом его действующее значение U устанавливают равным U-, Вольтметром 4, миллиамперметром 5 и ваттметром 6 измеряют действующие значения напряжения и тока полной утечки 0и I- и активную мощность Р, рассеиваемую в диэлектрике, Определяют реактивную мощность Q, активную сквозную мощность Рскв, активную абсорбционную мощность Равс и тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь tg д, tg д, а затем определяют диэлектрические параметры изоляции коаксиального кабеля (Е1,Е, Е, абс) .
Справедливость расчетных выражений для диэлектрика, схема замещения которого приведена на фиг. 6, следует из анализа векторных диаграмм (фиг. 2 — 5) для этой схемы замещения. На диаграммах приняты следующие обозначения: 5, в- комплекс эквивалентной диэлектрической проницаемости; Ер E1 — соответственно его мнимая и действительная части; Ю- комплексная диэлектрическая проницаемость; г; — ее мнит .Ц, мая часть; у — удельная сквозная проводимость; ) — диэлектрическая посто30 янная; or рабочая частота; у>кв комплекс у эквивалентной удельной проводимости; комплексная удельная проводимость; у— л удельная мнимая проводимость; yа — удельная активная проводимость; ) абс — удельная активная проводимость току абсорбции, Из векторных диаграмм диэлектрических проницаемостей вещества (фиг. 2) и удельных проводимостей (фиг. 3) следует, 40 что тангенс угла полных потерь щд 1р = (El + yco "Ео 1) E тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь
tgд =Е /Е1; тд д =y/cîÅ Е1; относительная диэлектрическая проницаемость вещества
Е1 =У/Е,вtgд", удельная активная проводимость
7а =ВБ Е1Щд; удельная активная проводимость току абсорбции
yàáñ = Еа Е1 тд °
Тангенс угла полных потерь определя55 ется выражением
tg = (дабс+6)/ со Сиз=див/ oJ Сиз, откуда
tg (3 = (laабс + 1скв)/Ip = 1а/Ip и tg д =
= (Рабс+Рскв) /0=Р/О.
1642411
На фиг. 4-6 приняты следующие обозначениЯ: с1иэ, Сиз — соответственно активнаЯ
ПРОВОДИМОСТЬ И ЕМКОСТЬ МатЕРИаЛа; gaác— активная проводимость току абсорбции; G —.
СКВОЗНая (ОМИЧЕСКая) ПрОВОдИМОСтЬ; Сабс, Сг— соответственно абсорбционная и геометрическая емкости; 1 — полный ток утечки: 1а, Ip—
его реактивная и активная составляющие; ! скв ТОК СКВОЗНОЙ ПРОВОДИМОСТИ; 1абс ТОК абсоРбции: Iа абс Ip абс — активнаЯ и Реактивная составляющие тока абсорбции; lcM — ток смещения; 1с,— ток через герметическую емкость; Зэкв — эквивалентные полные потери; S — полные потери; Q — реактивные потери; Р— активные потери; Pa6c — активные потери тока абсорбции (активные потери от различного вида релаксационных поляризаций); Рскв — активные потери от переноса свободных зарядов (потери тока сквозной проводимости), Следовательно, и тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь
tg д =Яабс/ ИСиз, tg д =6/ И Сиэ, l II
tg д =Ia абс/IP; tg д =1скв/IP;
I и
Щ д =Pабс/Q; tg д =Рскв/О.
Таким образом, зная величины тангенсов углов полных, диэлектрических и сквозных потерь, которые связывают основные характеристики материала с диэлектрическими свойствами, можно полно и объективно судить о его проводящих и абсорбционных свойствах и способности к поляризации, а также просто определять его электрические параметры.
Предлагаемый способ определения параметров диэлектрических материалов может быть применен для контроля качества электроизоляционных изделий, исследования свойств диэлектрических и изоляционных материалов, лабораторных и полевых исследований свойств горных пород, руд и минералов, исследо ва ний развития п редпробойных состояний и др.
Формула изоб ретения
Способ определения параметров диэлектрических материалов, заключающийся в том, что помещают образец с известной геометрической постоянной в ячейку с системой из двух электродов, подают сначала переменное с известной частотой, а затем постоянное напряжение, определяют сквозную проводимость, тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности, принимают величину постоянного напряжения равной дей5 ствующему значению переменного, на переменном напряжении измеряют реактивные и активные потери, а на постоянном после затухания тока абсорбции — ток через образец и определяют потери тока сквозной
10 проводимости, диэлектрическую проницаемость, модуль комплексной диэлектрической проницаемости, мнимую часть комплексной диэлектрической проницаемости и удельную активную проводимость току
15 абсорбции по выражениям:
5 =6/ЛжE,tg д 1;
I ЕI =Е 6 +rgд
Е," =E> tgh ;
) абс = O) Eo Е1 tg д
1, 25 где tg д = РабсИ;
tg д =Рскв/Q;
II
Рабс=Р Рскв
G=U/I;
E> — относительная диэлектрическая проницаемость;
I EI — модуль комплексной диэлектриче35 скОЙ проницаемости; — мнимая часть комплексной диэлект-1 трической проницаемости;
Уабс — УДЕЛЬНаЯ аКтИВНаЯ ПРОВОДИМОСТЬ току абсорбции;
tg д, tg д — тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь соответственно;
P, Q — активные и реактивные потери соответственно;
Р,бс — активные потери абсорбции;
Рскв — потери тока сквозной проводимости;
U — величина напряжения;
I — величина постоянного тока;
Л вЂ” геометрический параметр ячейки; и- круговая частота переменного напряжения;
Fo — ДИЭЛЕКтРИЧЕСКаЯ ПОСТОЯННаЯ;
G скВОзная прОВОдимость.
1642411
1642411
Inp
Рабс
РОВ
Редактор А.Огар
Заказ 1146 Тираж 422 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Тр
9ЬГФ
6 рэФ
Составитель Л.Мельников
Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко
