今天有我來(lái)為大家介紹下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法：

GB/T1409測(cè)量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻

(包括米波波長(zhǎng)在內(nèi))

下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法

范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在15Hz?300MHz的頻率范圍內(nèi)測(cè)量電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)的方法,并由此計(jì)算某些數(shù)值,如損耗指數(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)中所敘述的某些方法,也能用于其他頻率下測(cè)量。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于測(cè)量液體、易熔材料以及固體材料。測(cè)試結(jié)果與某些物理?xiàng)l件有關(guān),例如頻率、溫度、濕度,在特殊情況下也與電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。

有時(shí)在超過1000V的電壓下試驗(yàn),則會(huì)引起一些與電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)無(wú)關(guān)的效應(yīng),對(duì)此不予論述。

相對(duì)電容率relative permittivity

ε _r

電容器的電極之間及電極周圍的空間全部充以絕緣材料時(shí),其電容C_x與同樣電極構(gòu)形的真空電容C_o之比;

 ……………………………(1)

式中;

ε_r——相對(duì)電容率;

C_x——充有絕緣材料時(shí)電容器的電極電容;

C_o——真空中電容器的電極電容。

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,不含二氧化碳的干燥空氣的相對(duì)電容率ε _r等于1.00053,因此,用這種電極構(gòu)形在空氣中的電容C_x來(lái)代替C_o測(cè)量相對(duì)電容率ε_r時(shí),也有足夠的精確度。

在一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中,絕緣材料的電容率是在該系統(tǒng)中絕緣材料的相對(duì)電容率ε_r與真空電氣常數(shù)ε_r的乘積。

在SI制中,*電容率用法/米(F/m)表示。而且,在SI單位中,電氣常數(shù)ε_r,為:

 ……………………………(2)

在本標(biāo)準(zhǔn)中,用皮法和厘米來(lái)計(jì)算電容,真空電氣常數(shù)為:ε₀=0.088 54 pF/cm

介質(zhì)損耗角dielectric loss angle

δ

由絕緣材料作為介質(zhì)的電容器上所施加的電壓與由此而產(chǎn)生的電流之間的相位差的余角。

介質(zhì)損耗因數(shù)¹⁾ dielectric dissipation factor

tanδ

損耗角δ的正切。

[介質(zhì)]損耗指數(shù) [dielectric] loss index

ε''_r

該材料的損耗因數(shù)tanδ與相對(duì)電容率ε_r的乘積。

復(fù)相對(duì)電容率 complex relative permittivity

ε_r

由相對(duì)電容率和損耗指數(shù)結(jié)合而得到的:

式中:

ε_r——復(fù)相對(duì)電容率;

ε''_r——損耗指數(shù);

ε'_r、ε_r——相對(duì)電容率;

tanδ——介質(zhì)損耗因數(shù)。

注:有損耗的電容器在任何給定的頻率下能用電容C_s和電阻R_s的串聯(lián)電路表示,或用電容C_P和電阻R_P(或電導(dǎo)C_P)并聯(lián)電路表示。

                 并聯(lián)等值電路                                                                 串聯(lián)等值電路

式中:

C_s——串聯(lián)電容;

R_s——串聯(lián)電阻;

1)有些國(guó)家用“損耗角正切”來(lái)表示“介質(zhì)損耗因數(shù)”,因?yàn)閾p耗的測(cè)量結(jié)果是用損耗角的正切來(lái)報(bào)告的。

C_P——并聯(lián)電容;

R_P——并聯(lián)電阻。

雖然以并聯(lián)電路表示一個(gè)具有介質(zhì)損耗的絕緣材料通常是合適的,但在單一頻率下,有時(shí)也需要以電容C_s和電阻R_s的串聯(lián)電路來(lái)表示。

串聯(lián)元件與并聯(lián)元件之間,成立下列關(guān)系: 

式(9)、(10)、(11)中:C_s、R_s、C_P、R_P、tanδ同式(7)、(8)。

無(wú)論串聯(lián)表示法還是并聯(lián)表示法,其介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ是相等的。

假如測(cè)量電路依據(jù)串聯(lián)元件來(lái)產(chǎn)生結(jié)果,且tanδ太大而在式(9)中不能被忽略,則在計(jì)算電容率前必須先計(jì)算并聯(lián)電容。

本標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算和測(cè)量是根據(jù)電流(ω=πf)正弦波形作出的。

頻率

因?yàn)橹挥猩贁?shù)材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很寬的頻率范圍內(nèi)它們的ε_r和tanδ幾乎是恒定的,且被用作工程電介質(zhì)材料,然而一般的電介質(zhì)材料必須在所使用的頻率下測(cè)量其介質(zhì)損耗因數(shù)和電容率。

電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的變化是由于介質(zhì)極化和電導(dǎo)而產(chǎn)生,最重要的變化是極性分子引起的偶極子極化和材料的不均勻性導(dǎo)致的界面極化所引起的。

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