Способ определения параметров диэлектрических материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 6424 1)5 6 01 й 27/26. ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИ 1 ЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАН ОБРЕТЕН КО К А ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ. %14литехниЮ,С, Ше ский инсти енко и В,А 88,8)по электротехническим маед, Ю,В, Корицкого. М.; , 511-512, 520-522, 530 идетельство СССР01 В 31/00, 1985,(54) СПОСОБ ОПР РОВ ДИЭЛЕКТРИ (57) Изобретение ским измерениям и но для испыта материалов, Целью повышение точнос 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 величиЪ да,тд д;(56) Справочниктериалам/Под рЭнергия, 1974, с531.Авторское св1 ч.; 1352413, кл. 6 ЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ тносится к электричеможет быть использоваий диэлектрических изобретения является и. Способ заключается в том, что образец материала с известнои геометрической постоянной помещают в ячейку с системой иэ 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. б ил. начению переменного, и ка абсорбции измеряют определяют потери тока ости, сквозную проводилов диэлектрических и иэлектрическую прониомплексной диэлектримости, мнимую часть тричеСкой проницаемоивную проводимость торажениям:11,не деиствующему э после затухания то ток через образец и сквозной проводим мость, тангенсы уг сквозных потерь, д цаемость, модуль к ческой проницае комплексной диэлек сти и удельную акт ку абсорбции по выЕ 1 = 6/Лв Есддуабс=м ЕоЕ 1 19 д,где Тдб = Рабс/О:;Тдб = Рскв/ОРабс= Р - Рскв.Рскв= О 16= О/1;Е 1 - относительная диэлектрическаяпроницаемость;Е, - модуль комплексной диэлектрической проницаемости;Е - мнимая часть комплексной диэлектрической проницаемости;Уабс УДЕЛЬНВЯ аКТИВНВЯ ПРОВОДИМОСТЬтоку абсорбции;тд д, 19 д - тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь соответственно;Р, О - активные и реактивные потерисоответственно.;Рабс - активные потеРи абсоРбЦии;Рскв - потери тока сквозной проводимости;О - величина напряжения;1 - величина постоянного тока;0 - сквозная проводимость;Л - геометрический параметр ячейки;ю- круговая частота переменного напряжения;ЕЬ - диэлектрическая постоянная.На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого спо. соба; на фиг. 2 - векторная диаграммадиэлектрических проницаемостей вещества; на фиг, 3 - векторная диаграмма удельных проводимостей; на фиг. 4 - векторнаядиаграмма токов; на фиг. 5 - диаграммапотерь; 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 4измеряют величину постоянного напряже-.ния, миллиамперметром 5 - установившееся значение сквозного тока утечки, Послеэтого определяют сквозную проводимостьизмеряемого объекта О=О-/1, и находят величину удельной сквозной проводимостиизмеряемого кабеляу = й/Л.10 Затем с помощью переключателя 3 на объект 7 измерения подают переменное напряжение от генератора 2, при этом его действующее значение О. устанавливают равным О-, Вольтметром 4, миллиамперметром 5 и ваттметром 6 измеряют действующие значения напряжения и тока полной утечки О и 1- и активную мощность Р, рэссеиваемую в диэлектрике, Определяют реактивную мощность О, активную сквозную мощность Рскв, активную абсорбционнуюмощность Рабс и тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь 19 д, 19 д, а затем определяют диэлектрическиепараметры изоляции коаксиэльного кабеля(Е 1,Е, 1 Е 1,уабс)Справедливость расчетных выраженийдля диэлектрика, схема замещения которого приведена на фиг. 6, следует из анализавекторных диаграмм (фиг. 2 - 5) для этой схемы замещения. На диаграммах принятыследующие обозначения: Ькв- комплекс эквивалентной диэлектрической проницаемости; Б Е 1 - соответственно его мнимая идействительная части; Й- комплексная диэлектрическая проницаемость; г; - ее мниг.. мая часть; у - удельная сквознаяпроводимость; Б - диэлектрическая посто 30 янная; в- рабочая частота; уакв - комплексэквивалентной удельной проводимости; укомплексная удельная проводимость; у -1удельная мнимая проводимость; уа - удельНВЯ аКтИВНаЯ ПРОВОДИМОСТЬ; Уабс - УДЕЛЬНаЯактивная проводимость току абсорбции,Из векторных диаграмм диэлектрических проницаемостей вещества (фиг. 2) иудельных проводимостей (фиг. 3) следует,40 что тангенс угла полных потерьТд Р = (Е + уу - 1 Ео ) Е 1,тангенсы углов диэлектрических и сквозныхпотерь19 д = Е/Е 1; тд дц = у/а Ео Е 1;относительная диэлектрическая проницаемость веществаЕ 1 =у/Е.атд д,удельная активная проводимость50 уа =ОБА Е 1 19 д;удельная активная проводимость току абсорбцииуабс = Ж Ео Е 1 19 д .Тангенс угла полных потерь определя 55 ется выражением19 6=(дабс+6)/ в Си,=див/вСиа,откуда19= (аабс + 1 скв)/р = 1 а/ р и Щ д =На фиг. 4-6 приняты следующие обоз- начениЯ: Яиэ, Сиз - соответственно активнаЯ ПРОВОДИМОСТЬ И ЕМКОСТЬ МатЕРИаЛа; Яабс - активная проводимость току абсорбции; 0 - . СКВОЗНВЯ ОМИЧЕСКаЯ) ПРОВОДИМОСТЬ; Сабс, Сг - соответственно абсорбционная и геометрическая емкости; 1 - полный ток утечки;а, 1 р - его реактивная и активная составляющие; скв ТОК СКВОЗНОЙ ПРОВОДИМОСТИ 1 абс - ТОК абсоРбции: 1 а абс, 1 р абс - активнаЯ и Реактивная составляющие тока абсорбции; 1 см - ток смещения; 1 с, - ток через герметическую емкость; Зэкв - эквивалентные полные потери; Я - полные потери; О - реактивные потери; Р - активные потери; Рабс - 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 потерьТд д =Яабс/ СОСиз 19 д =б/ ШСиз,1 1119 д =1 а абс/1 Р; ТЯ д =1 скв/1 Р;1 итд д =Рабс/О; тд д =Рскв/О,1Таким 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, исследований развития пред- пробойных 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 ди Б =6/Ла Еотд д 1;1 Е= Е 16 . д дЕ," =Е ряд;уабс = С 1 Ео Е 1 Тд д;1,20 25ГдЕ Тя д = Рабс/О;1ТЯ д =Рскв/О;11Рабс=Р - Рскв306=0/1;Е - относительная диэлектрическаяпроницаемость;1 Е 1 - модуль комплексной диэлектриче скОЙ проницаемости;- мнимая часть комплексной диэлект-трической проницаемости;Уабс - УДЕЛЬНаЯ аКтИВНаЯ ПРОВОДИМОСТЬтоку абсорбции;тд д, тя дп - тангенсы углов диэлектрических и сквозных потерь соответственно;Р, О - активные и реактивные потерисоответственно;Рабс - активные потери абсорбции;Рскв - потери тока сквозной проводимости;О - величина напряжения;1 - величина постоянного тока;Л - геометрический параметр ячейки;и- круговая частота переменного напряжения;Ео - диэлектрическая постоянная;6 скВОзная проВОдимость,электрических и сквозных потерь, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности, принимают величину постоянного напряжения равной дей ствующему значению переменного, напеременном 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:1642411Составитель Л.Мельников Редактор А.Огар Техред М.Моргентал Корректор А,Осаул Заказ 1146 Тираж 422 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10