絕緣紙介電常數(shù)介損測試儀Σ測量鍵:這是對絕緣材料進(jìn)行介電常數(shù)（ε）和損耗角正切值（tanδ）測量的功能鍵。要完成該功能測量還需相應(yīng)的測試夾具和調(diào)諧電感器的配合。

(4) Q預(yù)置鍵，當(dāng)按鍵后，即能把當(dāng)時(shí)顯示的Q值作為預(yù)置值，以后當(dāng)測試超過該值時(shí)，會顯示“GO”并蜂鳴，表示超過原預(yù)置值。適宜于批量元件測試。

(5) 彩屏顯示區(qū)，（見4.3顯示屏示意圖五）。

(6) 頻率設(shè)置數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)鍵共11個(gè)。。

(7) “SET”鍵，快速按一次該鍵，就進(jìn)入頻率值數(shù)字設(shè)置狀態(tài)，通過11個(gè)數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)鍵設(shè)置具體頻率值，顯示屏左上方顯示設(shè)置的頻率值，再按一次“SET”鍵，即完成頻率數(shù)字設(shè)置。

(8) 信號輸出端口：能輸出測試信號，頻率從1kHz至70MHz，幅值約50mV(1kΩ)。

(9) 當(dāng)長按“SET”鍵后，頻率顯示會從四位數(shù)顯改變?yōu)榘宋粩?shù)顯，其中一位數(shù)在閃變，這時(shí)調(diào)此頻率調(diào)節(jié)旋鈕，順時(shí)針轉(zhuǎn)動頻率，反之，降低頻率值。

(10) 頻率調(diào)節(jié)粗細(xì)選擇鍵，通過該二鍵選擇，使頻率調(diào)節(jié)旋鈕的調(diào)節(jié)細(xì)度在合適的位置上。當(dāng)功能鍵“Σ測量”啟動時(shí)，其中“?”鍵又復(fù)用為“NET”鍵。

(11) “MHz/kHz”頻率單位選擇鍵。

(12) USB通訊口座。

(13)  同軸慢轉(zhuǎn)調(diào)諧旋鈕，通過該旋鈕仔細(xì)調(diào)諧達(dá)到諧振（即大Q值）。

(14) 測試回路接線柱：左邊是電感器接線柱，右邊是接電容器接線柱。

1 測試工作頻率。

2 有效Q值顯示，當(dāng)Q記憶時(shí)為調(diào)諧過程中Q大值顯示，即Q測得值。

3 調(diào)諧過程中Q變化值，顯示調(diào)諧過程幫助操作者調(diào)諧用。

絕緣紙介電常數(shù)介損測試儀

4 調(diào)諧電容值。

5 軟件自動計(jì)算的有效L值。

6 Q預(yù)置值。

7 超過預(yù)置值的顯示符號，同時(shí)發(fā)聲。

8 Q量程顯示。

9 Q量程手動或自動顯示。

10 調(diào)諧中Q變化的百分比。

11 Q調(diào)諧指針。變壓器介質(zhì)損耗測試儀流體排出法

在電容率近似等于試樣的電容率，而介質(zhì)損耗因數(shù)可以忽略的一種液體內(nèi)進(jìn)行測量，這種測量與試 樣厚度測量的精度關(guān)系不大。當(dāng)相繼采用兩種流體時(shí)，試樣厚度和電極系統(tǒng)的尺寸可以從計(jì)算公式中 消去.

 試樣為與試驗(yàn)池電極直徑相同的圓片，或?qū)y微計(jì)電極來說，試樣可以比電極小到足以使邊緣效應(yīng) 忽略不計(jì)。在測微計(jì)電極中，為了忽略邊緣效應(yīng)，試樣直徑約比測微計(jì)電極直徑小兩倍的試樣厚度’

5. 1.2.3 邊緣效應(yīng)

為了避免邊緣效應(yīng)引起電容率的測量誤差，電極系統(tǒng)可加上保護(hù)電極。保護(hù)電極的寬度應(yīng)至少為 兩倍的試樣厚度，保護(hù)電極和主電極之間的間隙應(yīng)比試樣厚度小。假如不能用保護(hù)環(huán)，通常需對邊緣電 容進(jìn)行修正，表1給出了近似計(jì)算公式。這些公式是經(jīng)驗(yàn)公式，只適用于規(guī)定的幾種特定的試樣形狀。

此外，在一個(gè)合適的頻率和

1— —溫度計(jì)插孔s

2— —絕緣子s

3— —過剩液體溢流的兩個(gè)出口 0

液體的兩電極試驗(yàn)池示例1——溫度計(jì)插孔《

2 1 mm厚的金屬板彳

3——石英玻璃&

4 1 mm或2 mm的間隙；

5——溫度計(jì)插孔。

圖4液體測量的平板兩電極試驗(yàn)池

附錄A

（資料性附錄）
儀 器西林電橋概述

西林電橋是測量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的經(jīng)典的裝置.它可使用從低于工頻（50 Hz?60 Hz） 直至100 kHz的頻率范圍，通常測定50 pF?1 000 pF的電容（試樣或被試設(shè)備通常所具有的電容）。

這是一個(gè)四臂回路（圖A.l）o其中兩個(gè)臂主要是電容（未知電容役和一個(gè)無損耗電容另外 兩臂（通常稱之為測量臂）由無感電阻R和R組成，電阻死 在未知電容Cx的對邊上，測量臂至少被 一個(gè)電容G分流。一般地說，電容G和兩個(gè)電阻R和死 中的一個(gè)是可調(diào)的，

如果采用電阻艮和（純）電容Cs的串聯(lián)等值回路來表示電容Cx,則圖A. 1所示的電橋平衡時(shí) 導(dǎo)出：

Cs = Cn ?  （ A* 1 ）

和 tan（5x =（V Cs^s — } R  （ A. 2 ）

如果電阻R被一個(gè)電容G分流，則姑渺的公式變?yōu)椋?/p>

tan^x = Ci-Ri —— （ A. 3 ）

由于頻率范圍的不同，實(shí)際上電橋構(gòu)造會有明顯的不同&例如一個(gè)50 pF?1 000 pF的電容在 50 Hz時(shí)的阻抗為60 MC?3 MQ,在100 kHz時(shí)的阻抗為3 000 Q?1 500

頻率為100 kHz時(shí)，橋的四個(gè)臂容易有相同數(shù)量級的阻抗，而在50 Hz?60 Hz的頻率范圍內(nèi)則是 不可能的。因此，出現(xiàn)了低頻和（相對）高頻兩種不同形式的電橋。

A. 1.2低頻電橋

一般為高壓電橋，這不僅是由于靈敏度的緣故，也因?yàn)樵诘皖l下正是高電壓技術(shù)特別對電介質(zhì)損耗 關(guān)注的問題.電容臂和測量臂兩者的阻抗大小在數(shù)量級上相差很多，結(jié)果，絕大部分電壓都施加在電容 Cx和Cn上，使電壓分配不平衡。上面給出的電橋平衡條件只是當(dāng)?shù)蛪涸Ω邏涸帘螘r(shí)才成 立。同時(shí)，屏蔽必須接地，以保證平衡穩(wěn)定。如圖A. 2所示。屏蔽與使用被保護(hù)的電容G和*是一 致的，這個(gè)保護(hù)對于CN來說是的。

由于選擇不同的接地方法，實(shí)際上形成了兩類電橋。

A. L2. 1帶屏蔽的簡單西林電橋

橋的B點(diǎn)（在測量臂邊的電源接線端子）與屏蔽相連并接地。

屏蔽能很好地起到防護(hù)高壓邊影響的作用，但是增加了屏蔽與接到測量臂接線端M和N的各根 導(dǎo)線之間電容，此電容承受跨接測量臂兩端的電壓，這樣會引入一個(gè)通常使姑溫的測量精度限于 0.1%數(shù)量級的誤差，當(dāng)電容公和言不平衡時(shí)尤為顯著。

A. 1.2. 2帶瓦格納（Wagner）接地電路的西林電橋

圖A.2示出了使電橋測量臂接線端與屏蔽電位相等的方法,這種方法是通過使用外接輔助橋臂 Za、ZN瓦格納接地電路），并使這兩個(gè)輔助橋臂的中間點(diǎn)P接到屏蔽并接地。調(diào)節(jié)輔助橋臂（實(shí)際為 ZQ以使在ZA和Ze上的電壓分別與電橋的電容臂和測量臂兩端的電壓相等。顯然，這個(gè)解決方法包 括兩個(gè)橋即主橋AMNB和輔橋AMPB（或ANPB）同時(shí)平衡。通過檢測器從一個(gè)橋轉(zhuǎn)換到另一個(gè)橋逐 次地逼近平衡而終達(dá)到二者平衡，用這種方法精度可以提高一個(gè)數(shù)量級，這時(shí)，實(shí)際上該精度只決定 于電橋元件的精密度。

14

必須指出，只有當(dāng)電源的兩端可以對地絕緣時(shí)才使用上述特殊的解決方法。如果不可能對地絕緣, 則必須使用更復(fù)雜的裝置（雙屏蔽電橋）.

A. 1.3高頻西林電橋

這種電橋通常在中等的電壓下工作，是比較靈活方便的一種電橋；通常電容CN是可變的（在高壓 電橋中電容通常是固定的），比較容易采用替代法。

由于不期望電容的影響隨頻率的增加而增加，因此仍可有效使用屏蔽和瓦格納接地線路。

A. 1.4關(guān)于檢測器的說明

當(dāng)西林電橋的B點(diǎn)接地時(shí)，必須避免檢測器的不對稱輸入（這在電子設(shè)備中是常有的）。

然而這樣的檢測器只要接地輸入端總是連接于P點(diǎn)，就能與裝有瓦格納接地線路的電橋一起 使用。

A.2 變壓器電橋（電感比例臂電橋）

A.2. 1概述

這種電橋的原理比西林電橋簡單。其結(jié)構(gòu)原理見圖A. 3O

當(dāng)電橋平衡時(shí)，復(fù)電抗厶和Zm之間的比值等于電壓矢量LA和耳 間的比值。如果電壓矢量的比 值是已知的，便可從已知的Zm推導(dǎo)出Z"在理想電橋中比例UJU2是一個(gè)系數(shù)K,這樣Zk = KZm, 實(shí)際上Zm的幅角直接給出汲，

變壓器電橋比西林電橋有很大的優(yōu)點(diǎn)，它允許將屏蔽和保護(hù)電極直接接地且不需要附加的輔助 橋臂。

這種電橋可在從工頻到數(shù)十MHz的頻率范圍內(nèi)使用,比西林電橋使用的頻率范圍寬，由于頻率 范圍的不同，橋的具體結(jié)構(gòu)也不相同.

A.2.2低頻電橋

通常是一個(gè)高壓電橋（更精密，電壓頃 是高壓，以是中壓），這種電橋的技術(shù)與變壓器的技術(shù)有關(guān)。 可采用兩類電源：

1） 電源電壓直接加到一個(gè)繞組上，另一個(gè)繞組則起變壓器次級繞組的作用。

2） 將電源加到初級繞組上（見圖A.3）,而電橋的兩個(gè)繞組是由兩個(gè)分開的次級線路組成或是由 一個(gè)帶有中間抽頭能使獲得電壓，和以 的次級繞組組成.

與所有的測量變壓器一樣，電橋存在誤差（矢量比U} /U2與其理論值之間的差兒 這種誤差隨負(fù)載 而變化，尤其是Ui和以之間的相位差，它會直接影響ta海的測量值。

因此，必須對電橋進(jìn)行校正，這可以用一個(gè)無損耗電容Cn（與在西林電橋中使用的相似）代替Zx進(jìn) 行.如果d與a的值相同，這實(shí)際上是替代法，測試前應(yīng)校正。但由于&很少是可調(diào)的，因此負(fù)載 的變化對公不再有效。電橋在恒定負(fù)載下工作是可能的，如圖A. 4所示：當(dāng)測量嵐時(shí)，用一個(gè)轉(zhuǎn)換開 關(guān)把6接地，反之亦然。這時(shí)對于高壓繞組來說兩個(gè)負(fù)載的總和是恒定的。（嚴(yán)格地說，低壓邊也應(yīng) 該用一個(gè)相似的裝置，但由于連在低壓邊的負(fù)載很小，盡管采用這樣處理很容易，但意義小。）

另外，若用并聯(lián)在電壓上的一個(gè)純電容*校正時(shí)，承受電壓以 的測量阻抗Zm組成如下：

1） 如果以 和，是同相的（理想情況），則用一個(gè)純電容Cm組成。

2） 如果U2超前Un則用一個(gè)電容Cm和一個(gè)電阻Rm組成。

3） 如果以滯后于Un則電阻Rm應(yīng)變成負(fù)的。這就是說，為了重新建立平衡必須在U] 一邊并 人一個(gè)電阻形成電流分量，其實(shí)并不存在適用于高壓的可調(diào)高電阻，因此通常阻性電流分量 是用一個(gè)輔助繞組來獲得的，這個(gè)輔助繞組提供一個(gè)與U]同相的低電壓圖A. 5）。

注：不可在d上串接一個(gè)電阻。因?yàn)槿绻麑㈦娮杞釉陔娙萜骱竺鏁茐腃n測量極和保護(hù)極間的等電位；如果將 電阻接到前面的高壓導(dǎo)線上，則電阻（內(nèi)）電流也將包括保護(hù)電路的電流，這就可能無法校正。

這些論述同樣適用于上述第二種情況的電阻Rm。但在低壓邊容易將三個(gè)電阻R、足 和F以星形聯(lián)接來

變壓器介質(zhì)損耗測試儀式中：

AChCh的增量。

在50 kHz到50 MHz的頻率范圍內(nèi)能方便地設(shè)計(jì)這種網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)也容易有效地屏蔽。但其缺 點(diǎn)是平衡隨頻率的變化太靈敏，以致于電源頻率的諧波很不平衡。為了能拓寬頻率范圍，必須改變或換 接電橋元件，在較高頻率下接線和開關(guān)阻抗（若使用開關(guān)時(shí)）會引入很大的誤差。

A* 4諧振法（Q表法）

諧振法或Q表法是在10 kHz到260 MHz的頻率范圍內(nèi)使用。它的原理是基于在一個(gè)諧振電路 中感應(yīng)一個(gè)已知的弱小電壓時(shí)，測量在該電路出現(xiàn)的電壓。圖A. 8表示這種電路的常用形式，在線路 中通過一個(gè)共用電阻R將諧振電路耦合到振蕩器上，也可用其他的耦合方法。

操作程序是在規(guī)定的頻率下將輸入電壓或電流調(diào)節(jié)到一個(gè)已知值，然后調(diào)節(jié)諧振電路達(dá)到大諧 振，觀察此時(shí)的電壓U八 然后將試樣接到相應(yīng)的接線端上，再調(diào)節(jié)可變電容器使電路重新諧振，觀察新 的電壓S的值。

在接入試樣并重新調(diào)節(jié)線路時(shí)，只要見圖A. 8）其總電容幾乎保持不變。試樣電容近似于 △G即是可變電容器電容的變化量。

試樣的損耗因數(shù)近似為：

"泌& 余（*一￡）  A.9）

式中：

G——電路中的總電容，包括電壓表以及電感線圈本身的電容；

Q】、Q°——分別為有無試樣聯(lián)接時(shí)的Q值。

測量誤差主要來自兩臺指示器的標(biāo)定刻度以及在連線中尤其是在可變電容器和試樣的連線中所引 入的阻抗。對于高的損耗因數(shù)值的條件可能不成立，此時(shí)上面引出的近似公式不成立.

A.5變電納法（變電抗法）

圖1所示的測微計(jì)電極系統(tǒng)是哈特遜（Hartshorn）改進(jìn)的，被用于消除在高頻下因接線和測量電容 器的串聯(lián)電感和串聯(lián)電阻對測量值產(chǎn)生的誤差。在這樣的系統(tǒng)中，是由于在測微電極中使用了一個(gè)與 試樣連接的同軸回路，不管試樣在不在電路中，電路中的電感和電阻總是相對地保持恒定。夾在兩電極 之間的試樣，其尺寸與電極尺寸相同或小于電極尺寸，除非試樣表面和電極表面磨得很平整，否則在試 樣放到電極系統(tǒng)里之前,必須在試樣上貼一片金屬箔或類似的電極材料。在試樣抽出后，調(diào)節(jié)測微計(jì)電 極，使電極系統(tǒng)得到同樣的電容。

按電容變化仔細(xì)校正測微計(jì)電極系統(tǒng)后，使用時(shí)則不需要校正邊緣電容、對地電容和接線電容。其 缺點(diǎn)是電容校正沒有常規(guī)的可變多層平板電容器那么精密且同樣不能直接讀數(shù)。

在低于1MHz的頻率下，可忽略接線的串聯(lián)電感和電阻的影響，測微計(jì)電極的電容校正可用與測 微計(jì)電極系統(tǒng)并聯(lián)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電容器的電容來校正，

在接和未接試樣時(shí)電容的變化量是通過這個(gè)電容器來測得。

在測微計(jì)電極中，次要的誤差來源于電容校正時(shí)所包含的電極的邊緣電容，此邊緣電容是由于插入 一個(gè)與電極直徑相同的試樣而稍微有所變化,實(shí)際上只要試樣直徑比電極直徑小2倍試樣厚度，就可 消除這種誤差。

首先將試樣放在測微計(jì)電極間并調(diào)節(jié)測量電路參數(shù)。然后取出試樣，調(diào)節(jié)測微計(jì)電極間距或重新 調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電容器來使電路的總電容回到初始值。

按表2計(jì)算試樣電容C吳

損耗因數(shù)為：

也響=（七云"  （a.io）

式中：

△G——接入試樣后，在諧振的兩側(cè)當(dāng)檢測器輸入電壓等于諧振電壓的也/2時(shí)可變電容器

（圖1）的兩個(gè)電容讀數(shù)之差。

△G—在除去試樣后與上述相同情況下的兩電容讀數(shù)差.

值得注意的是在整個(gè)試驗(yàn)過程中試驗(yàn)頻率應(yīng)保持不變。

注；貼在試樣上的電極的電阻在髙頻下會變得相當(dāng)大，如果試樣不平整或厚度不均勻，將會引起試樣損耗因數(shù)的明 顯增加。這種變得明顯起來的頻率效應(yīng)，取決于試樣表面的平整度，該頻率也可低到10 MHzt因此，必須在 io MHg及更高的頻率下，且沒有貼電極的試樣上做電容的損耗因數(shù)的附加測量，假設(shè)Cw和tan<5w為不貼電 極的試樣的電容和損耗因數(shù)，則計(jì)算公式為：

tanB = ^-tan^w  （ A. 11 ）

Cw

式中：

Cw-…帶電極的試樣電容。

A. 6屏蔽

在一個(gè)線路兩點(diǎn)之間的接地屏蔽，可消除這兩點(diǎn)之間的所有的電容，而被這兩個(gè)點(diǎn)的對地電容所代 替，因此，導(dǎo)線屏蔽和元件屏蔽可任意運(yùn)用在那些各點(diǎn)對地的電容并不重要的線路中；變壓器電橋和帶 有瓦格納接地裝置的西林電橋都是這種類型的電路。

從另一方面來說,在采用替代法電橋里，在不管有沒有試樣均保持不變的線路部分是不需要屏 蔽的。

實(shí)際上，在電路中將試樣、檢測器和振蕩器的連線屏蔽起來。并盡可能將儀器封裝在金屬屏蔽里, 可以防止觀察者的身體（可能不是地電位或不固定）與電路元件之間的電容變化.

對于100 kHz數(shù)量級或更高的頻率，連線應(yīng)可能短而粗，以減小自感和互感；通常在這樣的頻率下 即使一個(gè)很短的導(dǎo)線其阻抗也是相當(dāng)大的，因此若有幾根導(dǎo)線需要連接在一起，則這些導(dǎo)線應(yīng)盡可能的 連接于一點(diǎn)。

如果使用一個(gè)開關(guān)將試樣從電路上脫開，開關(guān)在打開時(shí)它的兩個(gè)觸點(diǎn)之間的電容必須不引入測量 誤差，在三電極測量系統(tǒng)中，要做到這點(diǎn)，可以在兩個(gè)觸點(diǎn)間接入一個(gè)接地屏蔽，或是用兩個(gè)開關(guān)串聯(lián), 當(dāng)這兩個(gè)開關(guān)打開時(shí)，將它們之間的連線接地，或?qū)⒉唤拥厍姨幱跀嚅_狀態(tài)的電極接地。

A.7電橋的振蕩器和檢測器

A. 7, 1交流電壓源

技術(shù)參數(shù)：

滿足總諧波分量小于1%的電壓和電流的任一電壓源。

A.7.2檢測器

下列各類檢測器均可使用，并可以帶一個(gè)放大器以增加靈敏度：

1） 電話（如需要可帶變頻器）；

2） 電子電壓表或波分析器；

3） 陰極射線示波器；

4） “電眼”調(diào)節(jié)指示器；

5） 振動檢流計(jì)（僅用于低頻）。

在電橋和檢測器中間需加一個(gè)變壓器，用它來匹配阻抗或者因?yàn)殡姌虻囊惠敵龆诵杞拥亍?/p>

諧波可能會掩蓋或改變平衡點(diǎn)，調(diào)節(jié)放大器或引入一個(gè)低通濾波器可防止該現(xiàn)象。對測量頻率的 二次諧波有40 dB的分辨率是合適的

頻率范圍

 1西林電橋電路圖

具有瓦格納(Wagner)接地電路的西林電橋變壓器電橋，恒載校正虛線：與Cm并聯(lián)形成一個(gè)高電阻（當(dāng)A超前于11時(shí)）變壓器電橋，當(dāng)既滯后于V時(shí)的補(bǔ)償（用繞組仏）檢測器并聯(lián)T型網(wǎng)絡(luò)的電路原理圖并聯(lián)T型網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際線路圖諧振法的電路圖儀器可水平或用支架成斜面安放。接通電源后，本儀器即能工作，但要保證測試精度，請預(yù)熱30分鐘后使用，儀器開機(jī)狀態(tài)