2.1. CONCEPTE ȘI DEFINIȚII DE BAZĂ
Orice dielectric cu electrozii aplicat la el poate fi considerat ca un condensator de o anumită capacitate. Sub acțiunea unui câmp electric, un dielectric este polarizat, adică acumulează un moment electric. Datorită polarizării dielectricului, se menține o sarcină suplimentară la tensiunea dată pe plăci, adică capacitatea condensatorului crește. Raportul dintre capacitatea condensatorului și dielectric la capacitatea aceluiași condensator în vid determină permitivitatea relativă a materialului. Condiția dielectrică este strâns legată de structura internă a dielectricului, care determină unul sau alt mecanism de polarizare,
Polarizarea poate fi cauzată de deplasarea elastică și deformarea carcasei electronilor sub influența câmpului (e-polarizare), orientarea moleculelor dipolare (relaxare dipol) sau offset (ion-relaxare), polarizarea electronică și ionice sunt clasificate ca fiind instantanee. Alte tipuri de polarizare sunt mai lente.
Pierderile dielectrice sunt puterea electrică consumată la încălzirea unui dielectric într-un câmp electric. Pierderile de energie în dielectrice sunt observate atât sub stres alternant, cât și constant. Pentru dielectrici solizi și lichizi, sunt caracteristice două mecanisme principale de pierdere:
1) pierderile cauzate de conductivitatea electrică a materialului;
2) pierderile datorate polarizării întârziate (pierderi de relaxare).
Pierderea dielectrică este caracterizată de tangenta unghiului de pierdere. Unghiul pierderilor dielectrice # 948; Unghiul care este complementar la 90º este unghiul de schimbare a fazei # 966; între curentul și tensiunea din circuitul capacitiv. Parametrul fără dimensiuni tg # 948; nu depinde de forma și dimensiunea zonei de izolație, ci este determinată numai de proprietățile materialului. În cazul general, valoarea tg # 948; poate varia semnificativ în funcție de temperatură și frecvență.
La măsurarea permitivității și tg # 948; Podurile sunt frecvent utilizate la frecvențe industriale și audio, iar metodele de rezonanță sunt utilizate cel mai frecvent pentru măsurători în domeniul frecvențelor radio. Există mai multe varietăți de metode de rezonanță pentru măsurarea tg # 948; diferă în ceea ce privește modul de măsurare a factorului de calitate. Factorul Q este o caracteristică a proprietăților de rezonanță ale circuitului oscilator și este egal cu raportul puterii vibraționale (reactive) stocate în circuit la puterea pierderilor. De fapt, factorul de calitate este inversul tg # 948; sistem oscilant:
În lucrarea prezentă, factorul Q pentru testare dielectrică este măsurat de la variația tensiunii din circuitul seriei când este reglată la rezonanță.
2.2. DESCRIEREA INSTALĂRII
Măsurarea permitivității și tg # 948; dielectrici realizate cu un instrument 9 E - 4, care este o măsură a factorului de calitate. Circuitul de măsurare este un circuit serie format dintr-un inductor L, o rezistență echivalentă Rk și variabilă capacitance condensator c (fig. 2.1). Conturul este introdus printr-un generator de tensiune înaltă frecvență G, controlat cu tub voltmetru PV 1 (nivel voltmetru). Voltmetrul PV 2 sunt proporționale cu factorul de calitate Q circuitului.
Măsurarea permitivității și tg # 948; materiale bazate pe o comparație a caracteristicilor de rezonanță ale circuitului oscilatorie la activarea și dezactivarea eșantionului. Inițial c0 măsurare masurarea capacitatii de circuit este adaptat să intre în rezonanță cu un generator de frecvență cu eșantion deconectat și Q1 rezonant fixă și parametrii c1. Când apare rezonanță egalitatea de reactanță inductivă și capacitivă. Apoi, condensatorul de test este conectat și circuitul din nou este reglat la rezonanță.
Fig. 2.1. Schema schematică a circuitului de măsurare
Datorită pierderilor în dielectric, caracterizată printr-o rezistență echivalentă rx. calitatea circuitului este redusă la nivelul Q2. iar capacitatea condensatorului de reglare scade la C2 la rezonanță. Deoarece capacitatea echivalentă a circuitului la rezonanță trebuie să rămână neschimbată, se menține următoarea egalitate:
Prin urmare, capacitatea probei este ușor de găsit și, în funcție de dimensiunile geometrice cunoscute, se calculează permitivitatea. Cunoscând Q din Q1 și Q2. determina tg # 948; din materialul studiat. O condiție prealabilă pentru măsurarea corectă este menținerea tensiunii de ieșire a generatorului U1 constantă la un anumit nivel pe tot parcursul experimentului. Probele de testare sunt conectate în paralel cu condensatorul de măsurare prin intermediul unui sistem de electrod special.
2.3. TEST DE CONDUITĂ
Pregătirea testului
Puneți comutatorul selectorului de pe panoul frontal pentru „SET. ZERO „și potențiometru“ LEVEL „- la stânga. Activează comutare „de rețea“, contacte deschise S în circuitul de probă. Folosind „RANGE“ comutator și dispozitiv Vernier „Frecvență“ pentru a seta frecvența antrenor specificat. După încălzire lampă timp de 3-5 minute, comutați la „Scale Q“ a pus la „200“ se ocupă „Q zero“ și „ZERO LEVEL“ zero instala voltmetre tub. Pe parcursul măsurătorilor ulterioare sunt efectuate periodic, verificați poziția zero.
Schimbați tipul de muncă pentru a pune în poziția "MĂSURĂTORI". Utilizați butonul "LEVEL" pentru a poziționa săgeata voltmetrului de nivel PV 1 la riscul roșu și păstrați-l în această poziție în timpul măsurătorilor.
2.3.2. Determinarea permitivității și tg # 948; din dielectrice solide
Se rotește ușor condensator de măsurare „CAPACITĂȚII, pF», și care coincide cu ea de tuning pen condensator „# 916; c, pF» regla circuitul în rezonanță prin deformarea maximă a voltmetrului PV 2. Valoarea Q Q1 numărate și circuitul rezonant rezervor. C1 rezonanță capacitanță reprezintă suma bacuri principalelor c0 și c0 adăuga condensatori suplimentari.
Folosind un mâner detașabil, conectați proba de testare la circuitul de măsurare. Reducerea capacității condensatorului c0. din nou pentru a obține rezonanță în circuit. Înregistrați parametrii de rezonanță Q2 și c2.
În mod analog, efectuați măsurători ale altor probe. Rezultatele măsurătorilor, precum și dimensiunile geometrice ale dielectricilor, trebuie înregistrate în tabelul. 2.1.
Rezultatele determinării permitivității și tg # 948; din dielectrice solide
După terminarea lucrărilor, opriți alimentarea sistemului de măsurare.
2.4. PROCESAREA REZULTATELOR
2.4.1. Condiția dielectrică a dielectricilor de încercare se calculează pe baza capacității măsurate și a dimensiunilor geometrice ale eșantionului, luând în considerare forma sa. Pentru capacitatea unui condensator plat, se aplică următoarea expresie:
unde # 949; 0 = 8,85 · 10-12 F / m este constanta electrica; # 949; - permitivitate relativă; S este zona electrozilor; h este grosimea dielectricului.
Trebuie avut în vedere faptul că la marginile electrozilor câmpul este distorsionat, deci calculul prin formula (2.1) poate da o eroare apreciabilă. Capacitatea măsurată cx constă din două componente:
unde cd este capacitatea corespunzătoare fluxului de inducție electrică în dielectric (constanta dielectrică este calculată din valoarea acestei capacități); ckr este capacitatea de margine datorată fluxului de inducție în aer între electrozii. Capacitatea limită poate fi determinată din Fig. 2.2, unde valoarea sa este indicată ca procent din capacitatea condensatorului de aer cu aceeași distanță h între electrozii ca și în cazul eșantionului de testare. Pentru a calcula cv, vom folosi formula (2.1), în care trebuie să punem # 949; = 1.
Luând în considerare capacitatea de margine, constanta dielectrică a materialului izolator se calculează prin formula:
Figura 2.2. Dependența capacității margine la dimensiunile condensatorului
2.4.2. Calculul tangentei de pierdere a dielectricilor de testare se efectuează în conformitate cu formula:
unde c1 este capacitatea circuitului la momentul rezonanței fără eșantion, egală cu suma capacității condensatoarelor de reglaj c0 și c0 ext; cx - capacitatea eșantionului conectat; Q1 și Q2 - factorul de calitate al circuitului de măsurare cu eșantionul oprit și, respectiv, pornit.
Rezultatele calculelor # 949; și tg # 948; înregistrați în tabelul 2.1.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: