QS37高壓電橋/工頻介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀
QS37型高壓電容電橋
使用說(shuō)明書
北京中航鼎力儀器設(shè)備有限公司
1.概 述
QS37型高壓電橋主要用于測(cè)量高壓工業(yè)絕緣材料的介質(zhì)損失角的正切值及電容量。其采用了西林電橋的經(jīng)典線路。主要可以測(cè)量電容器,互感器,變壓器,各種電工油及各種固體絕緣材料在工頻高壓下的介質(zhì)損耗( tgd)和電容量( Cx)以,其測(cè)量線路采用“正接法”即測(cè)量對(duì)地絕緣的試品。本電橋特別適應(yīng)測(cè)量各類絕緣油和絕緣材料的介損(tgd)及介電常數(shù)(ε)。
2.技術(shù)指標(biāo)
2.1 測(cè)量范圍及誤差
2.2 電橋測(cè)量靈敏度
電橋在使用過(guò)程中,靈敏度直接影響電橋平衡的分辨程度,為保證測(cè)量準(zhǔn)確度,
希望電橋靈敏度達(dá)到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測(cè)量電壓、標(biāo)準(zhǔn)電容量
成正比。
在下面的計(jì)算公式中,用戶可根據(jù)實(shí)際使用情況估算出電橋靈敏度水平,在這
個(gè)水平上的電容與介質(zhì)損耗因數(shù)的微小變化都能夠反應(yīng)出來(lái)。
DC/C或Dtgd=Ig/UwCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)
式中:U為測(cè)量電壓 伏特(V)
ω為角頻率 2pf=314(50Hz)
Cn標(biāo)準(zhǔn)電容器容量 皮法(pF)
Ig通用指另儀的電流5×10-10 安培(A)
Rg平衡指另儀內(nèi)阻約1500 歐姆(W)
R4橋臂R4電阻值3183 歐姆(W)
Cx被測(cè)試品電容值 皮法(pF)
2.3 工作電壓說(shuō)明
本電橋原理上雖然不受實(shí)驗(yàn)電壓的限制,但在實(shí)際使用中,高電壓往往受副橋防護(hù)電壓和橋臂功率以及標(biāo)準(zhǔn)電容的工作電壓的限制,電壓又要受到測(cè)量靈敏度的限制。在使用中,本電橋橋頂A,B對(duì)V點(diǎn)的電壓高不超過(guò)11V(見(jiàn)圖2)R3橋臂各盤的電流不超過(guò)下列規(guī)定:
10X1kW Imax£15mA
10X100W Imax£120mA
10X10W Imax£150mA
用戶在使用前應(yīng)注意以上的問(wèn)題。如不清楚,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)電壓及標(biāo)準(zhǔn)電容量,按以下公式來(lái)計(jì)算出大概的工作電流。I=ωV C
2.4 電容量及介損顯示精度:
電容量: ±0.5% Cx±3pF
介 損: ±0.5%tgd±1×10-4
2.5 輔橋的技術(shù)特性:
工作電壓±12V,50Hz
輸入阻抗>1012 W
輸出阻抗>0.6 W
放大倍數(shù)>0.99
不失真跟蹤電壓 0~12V(有效值)
2.6 指另裝置的技術(shù)特性:
工作電壓±12V
在50Hz時(shí)電壓靈敏度不低于1×10-6V/格, 電流靈敏度不低于2X10-9A/格
二次諧波 減不小于25db
三次諧波 減不小于50db
3.1電橋外形圖
3.2電橋結(jié)構(gòu)介紹
QS37型高壓電橋外形見(jiàn)圖(1)所示。橋體部分為提高抗外部電磁場(chǎng)的干擾,結(jié)構(gòu)上采用雙屏蔽,主體由Cx,Cn,R3,R4及C4組成。QS37型高壓電橋由R3,R4和C4兩橋臂組成半橋,另外半橋由Cx,Cn兩橋臂通過(guò)雙屏蔽電纜線與R3,R4和C4連接,組成完整的西林電橋。電橋通過(guò)在頂橋A、B之間產(chǎn)生的不平衡電壓,并在指另儀的μA表上觀察電橋平衡情況。為了消除寄生參數(shù),提高測(cè)量精度,本電橋采用等電位方法來(lái)消除寄生參數(shù)對(duì)主橋影響。這一部分輔與指另儀在本電橋中,已和主橋體有機(jī)的結(jié)合為一體。
3.3 特點(diǎn)
①輔橋自動(dòng)平衡,簡(jiǎn)化操作過(guò)程。
②橋體具有雙層屏蔽,抗干擾能力強(qiáng)。
③電橋所用轉(zhuǎn)換開關(guān),均采用輕壓力開關(guān),具有分檔清淅、手感好、接觸性
能良好、摩擦小、使用壽命長(zhǎng)、全封閉不用清洗等優(yōu)點(diǎn)。
④電橋采用的一切外部插頭,插座,均能與國(guó)外高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器通用。
⑤為使電橋在實(shí)際使用中處于安全工作狀態(tài)在橋頂A,B與地之間各有一個(gè)
放電管,起輝電壓為交流60V左右。
3.4橋體的組成
電橋各臂的組成
臂:由被測(cè)對(duì)象Cx組成Z1。
第二臂:由高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Cn組成Z2。
第三臂:由十進(jìn)電阻器10×(1000+100+10+1+0.1)歐姆
和滑線電阻(0-0.13)歐姆組成Z3。
第四臂:由十進(jìn)電容臂10×(0.1+0.01+0.001+0.0001)
UF和可變電容器100pF組成C4再與電組R4并聯(lián)組成Z4。
4.電橋工作原理
QS37型高壓電橋采用典型的西林電橋線路。結(jié)構(gòu)采用了雙層屏蔽。并通過(guò)輔橋的輔助平衡,消除寄生參數(shù)對(duì)電橋平衡的影響。輔橋由電位自動(dòng)電位跟蹤器與內(nèi)層屏蔽(S)組成。自動(dòng)電位跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓,通過(guò)放大后,在內(nèi)屏蔽(S)產(chǎn)生一個(gè)與B電位相等的電壓。當(dāng)電橋平衡時(shí),A,B,S三點(diǎn)電位必然相等,從而達(dá)到自動(dòng)跟蹤的目的,見(jiàn)圖2。本電橋在平衡過(guò)程中,輔橋采用自動(dòng)電位跟蹤,在主橋平衡過(guò)程的同時(shí),輔橋也自動(dòng)跟蹤始終處于平衡的狀態(tài),用戶只要對(duì)主橋平衡進(jìn)行操作就能得到可靠的所需數(shù)據(jù)。同時(shí)也有效地抑制了電壓波動(dòng)對(duì)平所帶來(lái)的影響。在指另部分,采用了指針式電表指示,視覺(jué)直觀,分辨清楚,克服了以往振動(dòng)式檢流計(jì)的缺點(diǎn)。
4.1 測(cè)試原理及公式推導(dǎo):
本裝置所得測(cè)試結(jié)果,是基于電橋處于平衡的基礎(chǔ)上得到的數(shù)據(jù)。當(dāng)電橋處于來(lái)平衡狀態(tài)時(shí)(橋頂A,B處于電位不相等)指另儀上就有電流指示。其表達(dá)式為:Ig=U
式中: U為施加在橋體上的測(cè)量電壓
Z1,Z2,Z3,Z4分別為橋體四個(gè)橋臂的組抗。
Zg為指另儀的輸入阻抗。
要使電橋平衡(Ig)就必使表達(dá)式中的Z2Z3-Z1Z4=0,而以上阻抗又可通過(guò)換算,后得出以下結(jié)論:
Cx=R4×Cn/R3
tgd = ω· R4· C4
為方便用戶讀數(shù)實(shí)際電橋中tgd的數(shù)據(jù)為直讀
在10K/π為C4直讀、1K/π為C4乘以0.1
我們采取相對(duì)固定R4電阻,分別調(diào)節(jié)R3和C4使橋路平衡,從而測(cè)得試品
的電容值Cx和介質(zhì)損耗tg。本電橋?yàn)榱酥弊x出損耗值,取電阻R4的阻值為角
頻率(f=50Hz)若干倍。
4.2 公式說(shuō)明
a.頻率對(duì)介質(zhì)損耗正公式:
本電橋額定的工作頻率f=50Hz,在實(shí)際工作頻率偏離額定頻率時(shí)可
用修正式進(jìn)行修正:
tg=f'·tgd/f
式中:f為額定工作頻率(f=50Hz)
f'為實(shí)際工作頻率
tgd 為電橋測(cè)得損耗值
tgd 為被測(cè)試品介質(zhì)耗角正切的實(shí)際值
b.電容值Cx的測(cè)量
Cx=R4Cn/(R3+R0)
Cx 被測(cè)電容值
R4,Cn 為電橋固有值
R3 為橋讀數(shù)值
R0為R3橋臂上零電阻
上式中可知R3電阻越大,R0對(duì)測(cè)量誤差影響越小。
C.將平整干凈的試樣放入上、下電之間,試樣應(yīng)覆蓋整個(gè)測(cè)量電表面,在高壓電橋上測(cè)量并記錄此時(shí)的電容CX和損耗角tgδ,此時(shí)tgδ為直讀值。εr以下式計(jì)算:
εr=CX*h/(0.08854*A)
式中:
CX---實(shí)測(cè)電容值(pF)
h----試樣總厚度(cm)
A(電有效面積)-----π(d+0.2) 2/4(cm) 2
5.裝置的成套性
①QS37型高壓電橋 1套
②FY108型電位自動(dòng)跟蹤器 1臺(tái)
③AZ21b型指零儀 1臺(tái)
④雙屏蔽測(cè)量電纜 2根
⑤轉(zhuǎn)換接線盒 1只
⑥電源線 1根
⑦使用說(shuō)明書 1份
6.安全操作規(guī)程
①本儀器必須由專人負(fù)責(zé)保管,使用,非專職操作者應(yīng)在使用前了解和熟悉
本說(shuō)明書,以免造成不必要的損失和事故。
②每次使用前應(yīng)仔細(xì)檢查接地線是否完好,確保以后方可通電使用。
③接通電源前應(yīng)將靈敏度開關(guān)調(diào)到位置。
④測(cè)量試品前應(yīng)先對(duì)試品進(jìn)行高壓試驗(yàn),證明在電橋工作電壓下無(wú)噪聲,電離等現(xiàn)象出現(xiàn),然后才能進(jìn)行測(cè)試(若試品已做過(guò)高壓試驗(yàn),該項(xiàng)可不必每次測(cè)量都做)。
⑤對(duì)試品施加高壓時(shí)緩慢升高,不可以加突變電壓。
⑥測(cè)試時(shí)操作人員必須集中思想,工作前做好一切準(zhǔn)備工作,測(cè)試地點(diǎn)周圍
應(yīng)有明顯的標(biāo)記或金屬屏蔽圍成高壓危險(xiǎn)區(qū),以防止非操作人員闖入。
⑦在測(cè)量過(guò)程中,如有放電管發(fā)光時(shí),則必須及時(shí)切斷電源,仔細(xì)檢查接線
及試品都無(wú)擊穿,待檢查排除故障后,再進(jìn)行高壓測(cè)量工作。
7.操作方法
7.1測(cè)試前的準(zhǔn)備工作
①按圖(3)所示,連接標(biāo)準(zhǔn)電容Cn與被測(cè)電容Cx,并且將標(biāo)準(zhǔn)電容與被測(cè)電容盡可能遠(yuǎn)離,以防止互相之間干擾。如選用內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電容器,只需連接被測(cè)試品即可。
②檢查周圍是否有強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾,應(yīng)盡量避免。
③檢查大地線是否牢靠,以保證操作人員的安全,應(yīng)檢查電橋上的(⊥)與大
地是否接觸良好。
④檢查電橋的靈敏度開關(guān)是否已回另位。
⑤檢查試品的絕緣強(qiáng)度,應(yīng)符合大于2U+1的標(biāo)準(zhǔn)。
⑥對(duì)試品施加試驗(yàn)電壓(按部標(biāo)或所規(guī)定的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行)。
7.2試品的測(cè)試
①在不知道被測(cè)試品的大概容量及損耗時(shí),可先施加少許的電壓,找到粗平衡
點(diǎn)后,再把工作電壓升到所需的值,然后再尋找細(xì)平衡點(diǎn)。
②在測(cè)量時(shí),靈敏度開關(guān)是按從小到大的規(guī)律來(lái)調(diào)節(jié)的。
③在測(cè)量時(shí),R3開關(guān)時(shí)按從左至右的規(guī)律來(lái)調(diào)節(jié)的。
④在測(cè)量時(shí),C4開關(guān)時(shí)按從右至左的規(guī)律來(lái)調(diào)節(jié)的。
⑤整個(gè)測(cè)量步絮:首先檢查接線無(wú)誤后,方可通電試驗(yàn)。第二升起試驗(yàn)電壓,并調(diào)節(jié)靈敏度開關(guān),使UA表頭有明顯的指示。此時(shí)表明電橋沒(méi)有平衡。第三調(diào)節(jié)R3開關(guān),順序從左至右。這時(shí)通過(guò)觀察表頭來(lái)觀察電橋的平衡狀況。如表頭已回另,可再加大靈敏度。應(yīng)總保持能明顯地觀察到調(diào)節(jié)R3時(shí),電橋的平衡狀況。第四在某一點(diǎn)上用戶會(huì)發(fā)現(xiàn),調(diào)節(jié)R3已無(wú)法使表頭再回到另位。這時(shí)可調(diào)節(jié)C4開關(guān),順序時(shí)從右至左,把表頭指針調(diào)節(jié)到小位。第五用戶在調(diào)節(jié)C4到某一點(diǎn)時(shí)又會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)法將指針調(diào)回另位。這時(shí)又要去調(diào)節(jié)R3開關(guān),調(diào)節(jié)的位數(shù)是上一次調(diào)節(jié)R3的后位,然后又會(huì)出現(xiàn)第四點(diǎn)時(shí)的問(wèn)題,又必須要調(diào)節(jié)C4開關(guān)...就這樣來(lái)回往復(fù)地調(diào)節(jié)R3和C4兩組開關(guān),直至靈敏度開關(guān)時(shí),并指針回另(或指另儀指示到?。?。表明電橋已達(dá)到平衡。
⑥測(cè)量完畢后或在暫停測(cè)量時(shí),應(yīng)將另儀的靈敏度開關(guān)降至“0”,再將測(cè)量電壓降至另并切斷電源開關(guān),根據(jù)計(jì)算公式,算出被測(cè)試品的容量及介損值。
8.護(hù)保管及免費(fèi)修理期限
①裝置在運(yùn)輸過(guò)程中或放置儀器時(shí)應(yīng)避免受劇烈震動(dòng)。
②放置或儲(chǔ)存儀器的地點(diǎn)應(yīng)保持干燥,清潔,避免腐蝕性氣體侵入儀器。
③若儀器在長(zhǎng)時(shí)間不用(若不常用)應(yīng)定期給儀器通電,以防止內(nèi)部受潮。
④本電橋?yàn)楦呔葘?shí)驗(yàn)室高壓電橋,應(yīng)注意保管,其環(huán)境溫度為0~+40℃,相對(duì)濕度不超過(guò)85%,且在空氣中不應(yīng)含有足以引起會(huì)集腐蝕的有害物質(zhì)。
⑤產(chǎn)品自制造廠發(fā)貨日期起36個(gè)月內(nèi),當(dāng)用戶在*遵守使用說(shuō)明書中所規(guī)定的保管及使用規(guī)則下,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題和不能正常工作時(shí),制造廠應(yīng)負(fù)責(zé)免費(fèi)給予修理或更換。
⑥制造廠負(fù)責(zé)終身維修。
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