介质损耗角正切、介质损耗指数测量

介电损耗是绝缘材料在电场影响下耗散的能量。

电介质在电场中耗散能量的能力通常用介电损耗角、介电损耗角正切来表征……在测试中，电介质被认为是电容器的电介质，测量其电容和角度。 δ，补充电容电路中电流和电压之间的相位角为90°。这个角度称为介电损耗角。

在交流电压下，电流在绝缘体中流动，电流与施加的电压同相，角度为 φ（图 1），小于 90 度。由于存在主动阻力，电子邮件以小角度 δ 出现。

米。 1.有损耗的通过电介质的电流矢量图： U — 电介质上的电压； I 是通过电介质的总电流； Ia、Ic——分别为总电流的有源分量和容性分量； ϕ 为施加电压与总电流之间的相移角； δ 是总电流与其电容分量之间的角度

电流的有功分量Ia与容性分量Ic之比称为介质损耗角的正切，用百分比表示：

在没有损耗的理想电介质中，角度 δ = 0，因此 tan δ = 0。润湿和其他绝缘缺陷会导致介电损耗电流的有效分量和 tgδ 增加。由于在这种情况下，有源元件的增长速度远快于电容元件，因此 tan δ 指标反映了绝缘状态的变化及其损耗。使用少量的绝缘材料，就可以检测出已发展的局部和集中缺陷。

介电损耗角正切测量

为了测量电容和介电损耗角（或 tgδ），电容器的等效电路表示为一个理想电容器与一个有源电阻串联（串联电路）或一个理想电容器与一个有源电阻并联（并联电路） ).

对于串联电路，有功功率为：

P = (U2ωtgδ)/(1 + tg2δ), tgδ = ωCR

对于并联电路：

P = U2ωtgδ, tgδ = 1 /(ωСR)

其中 B.——理想电容器的电容量；R——有源电阻。

介质损耗感测角通常不超过百分之一或十分之一（因此介质损耗角通常以百分比表示），则1+tg2δ≈1，串并联等效电路损耗P=U2ωtgδ，tgδ=1/ ( ωCR)

损耗值与施加在电介质上的电压和频率的平方成正比，在选择高压和高频设备的电绝缘材料时必须考虑到这一点。

随着施加到电介质的电压增加到一定值 UО，存在于电介质中的气体和液体夹杂物开始电离，而由于电离引起的额外损失，δ开始急剧增加。在 U1，气体被电离和还原（图 2）。

米。 2、电离曲线tgδ=f(U)

在低于 UО（通常为 3 — 10 kV）的电压下测得的平均介电损耗角正切。选择电压以方便测试设备，同时保持足够的仪器灵敏度。

意思是在 20°C 的温度下归一化的介电损耗正切 (tgδ)，因此测量应在接近归一化温度 (10 — 20 ОС) 的温度下进行。在此温度范围内，介电损耗的变化很小，对于某些类型的绝缘，测量值无需重新计算即可与 20°C 的归一化值进行比较。

为了消除漏电流和外部静电场对被测物和测量电路周围的测量结果的影响，安装了保护环和屏幕形式的保护装置。接地屏蔽的存在会导致杂散电容；为了补偿它们的影响，通常采用保护方法——电压值和相位可调。

它们是最常见的 电桥测量电路 电容正切和介电损耗。

由导电桥引起的局部缺陷最好通过测量直流绝缘电阻来检测。 tan δ 的测量使用 MD-16、P5026 (P5026M) 或 P595 类型的交流电桥进行，这些电桥本质上是电容表（先灵电桥）。桥的示意图如图1所示。 3.

该方案确定了串联无损电容C和电阻R的等效电路对应的隔离结构参数，其中tanδ=ωRC，其中ω为网络的角频率。

测量过程包括通过依次调整电阻器的电阻和电容器盒的电容来平衡（平衡）桥式电路。当桥梁处于平衡状态时，如测量装置 P 所示，等式成立。如果电容 C 的值以微法拉表示，则在网络的工业频率 f = 50 Hz 下，我们将得到 ω = 2πf = 100π，因此 tan δ% = 0.01πRC。

P525 电桥的示意图如图 1 所示。 3.

米。 3、交流测量电桥P525原理图

根据现场的绝缘等级和容量，可以测量高达 1 kV 和高于 1 kV (3-10 kV) 的电压。电压测量变压器可以用作电源。该桥与外部空气电容器 C0 一起使用。测量tanδ时所含设备示意图如图1所示。 4.

米。 4、测量介质损耗角正切时试验变压器接线图：S——开关； TAB——自耦变压器调整； SAC — 测试变压器 T 的极性开关

使用了两个桥式开关电路：所谓的正常或直的，其中测量元件P连接在被测绝缘结构的电极之一和地之间，以及倒置的，它连接在被测绝缘结构的电极之间物体和桥的高压端子。当两个电极都与地面隔离，反向时使用正常电路 - 当其中一个电极牢固地连接到地面时。

必须记住，在后一种情况下，桥梁的各个元件将处于完全测试张力下。根据现场的绝缘等级和容量，可以在高达 1 kV 和高于 1 kV (3-10 kV) 的电压下进行测量。电压测量变压器可以用作电源。

该电桥与外部参考空气电容器一起使用。桥梁和必要的设备放置在靠近测试场地的地方，并安装了围栏。试验变压器 T 引至模型电容 C 的导线，以及电桥 P 的连接电缆均带电压，必须与接地物体至少相距 100-150 mm。变压器 T 及其调节装置 TAB (LATR) 必须与桥至少保持 0.5 m 的距离。电桥、变压器和稳压器外壳以及变压器次级绕组的一个端子必须接地。

指标 tan δ 通常在操作开关设备区域测量，由于测试对象和开关设备元件之间始终存在电容连接，因此影响电流流过测试对象。该电流取决于影响电压的电压和相位以及连接的总电容，可能导致对绝缘状况的错误评估，尤其是对于电容较小的物体，特别是套管（高达 1000-2000 pF).

平衡电桥是通过反复调整电桥电路的元件和保护电压来完成的，平衡指示器包含在对角线中或屏幕与对角线之间。如果没有电流通过同时包含平衡指示器，则该桥被认为是平衡的。

桥梁平衡时

Gde f 是为电路供电的交流电的频率

° Cx = (R4 / Rx) Co

选择的恒定电阻 R4 等于 104/π Ω 在这种情况下，tgδ = C4，其中电容 C4 以微法拉表示。

如果测量的频率 f'不是 50Hz，则 tgδ = (f'/50) C4

当对小段电缆或绝缘材料样品进行介电损耗正切测量时；由于容量低，需要电子放大器（例如，增益约为 60 的 F-50-1 型）。请注意，电桥考虑了将电桥连接到测试对象的导线中的损耗，测得的介电损耗正切值在 2πfRzCx 时更有效，其中 Rz — 导线的电阻。

当根据倒桥方案进行测量时，测量电路的可调元件处于高电压下，因此桥元件的调整要么使用绝缘棒在一定距离内进行，要么操作员被放置在一个带有测量的公共屏幕上元素。

变压器和电机的介电损耗角的正切值是在每个绕组和带有接地自由绕组的外壳之间测量的。

电场效应

区分电场的静电效应和电磁效应。全屏蔽排除了电磁影响。测量元件放置在金属外壳中（例如电桥 P5026 和 P595）。静电影响是由开关设备和电源线的带电部件产生的。影响电压矢量可以占据相对于测试电压矢量的任意位置。

有几种方法可以减少静电场对 tan δ 测量结果的影响：

• 切断产生影响场的电压。这种方法是最有效的，但并不总是适用于消费者的能源供应；

• 从影响区域撤回测试对象。目标实现了，但运输该物体是不可取的，而且并不总是可能的；

• 测量 50 Hz 以外的频率。它很少使用，因为它需要特殊设备；

• 错误排除的计算方法；

• 一种影响补偿方法，其中测试电压的矢量与受影响场的 EMF 对齐。

为此，电压调节电路中包含一个移相器，当测试对象关闭时，实现电桥平衡。在没有相位调节器的情况下，一个有效的措施可以是从三相系统的这个电压（考虑到极性）为电桥供电，在这种情况下测量结果将是最小的。用不同极性的测试电压和连接的桥式检流计进行四次测量通常就足够了；它们既可独立使用，也可用于改善通过其他方法获得的结果。