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ZJD-87高压自动抗干扰精密型介电常数介损测试仪是一款专为实验室研制的高精度高压电桥,突破了传统的电桥测量方式,采用变频电源技术,利用单片机和现代化电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算;达到抗干扰能力强、测试速度快、精度高、全自动数字化、操作简便;电源采用大功率开关电源,输出45Hz和55Hz纯正弦波,自动加压,可提供最高10千伏的电压。所有接插件均为屏蔽接插口,有效的提高了仪器的测量精度,是专为实验室测试研制的新型介电常数介损测试仪测试仪,广泛的应用到绝缘材料的介质损耗和介电常数的测试。可以在加压,加温,真空条件下,在工频电压下对各类固体绝缘材料(如聚苯乙烯,聚丙烯,电容纸等)的试品作介质损耗因数,相对介电常数测量。在外接电流互感器(量程扩展器)/1=倍的情况下,可以测试大电流高压电器的介损值。
介电常数测试过程
如果需要测量固体材料的介电常数,比如陶瓷材料。需要使用介电温谱仪测量。三琦介电温谱仪中的测试夹具依据国际标准ASTMD方法设计,采用平行板电极原理,测试电极由上下电极+保护电极组成。上下电极具有良好的同心度和平行度,保护电极可减少周围空气电容的影响,使得测试数据更加准确可靠。
因此,在测量前,需制备好样品。为了确保测量结果的准确性,样品制备需要遵循以下几点:
1、样品大小:直径5-40mm(电极直径为26.8mm),厚度小于8mm;
2、样品形状制备为圆盘样品,两面镀上电极;
3、样品表面须平整光滑,才能保证与平行电极接触良好。否则,测出的电容值因为存在接触间隙而导致测试的值有误差,影响测试结果。
最后,使用介电温谱仪自动完成材料的高温介电常数测量。其测量软件可同时测量及输出频率谱、电压谱、偏压谱、温度谱、介电温谱数据。支持TXT、Excel、Bmp格式导出。
传统的介质测量方法
1、电桥法
电桥法是介损测量领域长期采用的一种方法,而传统的测量方法主要就是指西林电桥法。分析来看,当前流行的电桥分西林型高压电桥和电流比较仪型高压电桥。其中最为典型的要数西林电桥,所谓的电桥法也即西林电桥法。西林电桥属于比较同类阻抗元件的电桥,它的标准阻抗和被测阻抗都是电容器。在强高压下进行高精度的介损测量是西林电桥的突出优势,倘若采取特殊的措施甚至可以在强磁干扰下进行颇高精度的测量;而电流比较仪型高压电容电桥的原理是用变压器的比例臂代替普通的阻抗臂,以提高测量的准确度,如若配以专门的辅助电路,可以实现自动平衡电桥。
西林电桥法的测量原理是用标准电容和电阻将测试品进行比较性的模拟测量。因为它的模拟电路较为复杂,对元器件的要求比较高。随着电力电子技术和计算机技术的快速发展,数字化测量方法逐渐取代弊端较多的模拟方法,其原理是利用传感器从试验品上取得电压和电流信号,经预处理后再进行数字化,之后输至计算单元,算出相位差,最后得到测量值。由于利用了计算机技术,使得模拟电路结构简化,提高了仪器的性能。目前许多装置就是基于此原理,像PSC型介质损耗自动测量仪,即为利用电流比较仪线路进行平衡的,采用这一装置能够达到很高的测量精度。
2、伏安法
伏安法是最常用也是最成熟的一种传统方法,其工作原理是借助被测试品的端电压向量和流过被测试品电流向量之比,得到被测试品的阻抗向量,根据Zx的实部和虚部,进一步计算求得介质损耗值tgδ。这种测量方法在精密计算机引入后进一步得到更新完善,基于测量系统的不断升级,测量数据的处理效率大大提高,而且精准度也得到保证。电力电子技术的渗入使介质损耗测量技术进入一个新时代。
3、过零点时差比较法
过零点时差比较法是数字化测量介质损耗中较早采用并且效果明显的一种方法。其主要原理是通过比较施加于介质上的电压U和电流I的过零时刻两个值,求得两个值之间的相位差,从而求得介质损耗角。与此同时,再用脉冲技术求得两个值的值差。若计数器显示的脉冲数为n,而计数器的频率为f,则△t=n/f,测量装置对损耗角的分辨率也就是2л/Tf。由此可见,只要计数器频率足够高,就可以保证较高的分辨率。过零点时差比较法的优点在于测量的分辨率高,容易数字化处理,其缺点是极易受谐波干扰,导致测量数值不准,这也是过零点时差比较法使用程度不高的主要原因
4、谐波分析法
谐波分析法的工作程序是首先由波形采集装置u和i的时域波形同步地转换为数字波形并存储,然后计算机将两个数字波形调入内存,用离散傅立叶变换出两个信号的基波,最后由特定的换算公式求出绝缘介质损耗角和等值电容。谐波分析法的关键步骤是基于傅立叶变换作等量,考虑到三角函数的正交性,傅立叶变换求解电压和电流的基波是不受高次谐波的影响,也不会受仪器电子电路所产生的零漂影响,因此可以达到比较高的稳定性和测量精准度。
然而,谐波分析法的软肋也是很明显的。由于现实中电网频率的不稳定与采样误差,极为容易造成对采样信号作DFT时出现偏差,数据不真实影响最终测量结果,因此又多出了一道消除偏差的程序,从而增加了麻烦。
5、异频电源法
异频电源法是一种全新的抗干扰方法。其原理是在介质损耗测量中测试电源频率偏离干扰电源频率,通过频率识别或滤波技术排除干扰电源的影响。实际上tgδ是随着频率的变化而变化的,这就出现了不同频率下的介质损耗测量结果的等同性问题。异频电源频率不能偏离工频太远,否则测量结果与工频下的损耗值失去等同性;但也不能偏离太近,否则又会增大频率分辨的难度,同样会造成较大的误差。技术层面上看,将异频频率和工频频率分辨开来可以采用DFT。理论上只要满足同步采样条件,DFT就不会出现泄漏效应,也就意味着可以准确地将异频电源频率所对应的频谱抽取出来,从而得到该频率波的初相位。
不过,同样由于电网频率的不稳定性,加之同步采样环节存在的某些误差,自然会造成对采样信号作DFT时出现较大的误差,所以在对信号作DFT时应该去针对性的措施来消弭误差,确保测量的tgδ精准度。