QS37a高壓電容電橋 分析技術(shù)

一、概述

1、電橋簡介

QS37a型高壓電容電橋是本公司推出的新一代高壓電橋。主要用于測量高壓工業(yè)絕緣介質(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。主要可以測量電容器，互感器，變壓器，各種電工油及各種絕緣材料在工頻高壓下的介質(zhì)損耗（tgδ）和電容量（C）。

2、電橋特點(diǎn)

l 橋體內(nèi)附電位跟蹤器及指零儀，外圍接線極少。

l 電橋采用接觸電阻小，機(jī)械壽命長的十進(jìn)開關(guān)，保證測量的穩(wěn)定性。

l 儀器具有雙屏蔽，能有效防止外部電磁場的干擾。

l 儀器內(nèi)部電阻及電容元件經(jīng)特殊老化處理，使儀器技術(shù)性能穩(wěn)定可靠。

l 儀器內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)電容器及高壓測試電源。

二、技術(shù)指標(biāo)

1、測量范圍及誤差

本電橋的環(huán)境溫度為20±5℃，相對濕度為30%-80%條件下，應(yīng)滿足下列表中的技術(shù)指示要求。

在Cn=100 pF      R4=3183.2（Ω）時

測量項目	測量范圍	測量誤差
電容量Cx	40pF—20000pF	±0.5%  Cx±2pF
介損損耗tgδ	0-1	±1.5%  tgδx±0.0001

在Cn=100 pF    R4=318.3（Ω）時

測量項目	測量范圍	測量誤差
電容量Cx	4pF—2000pF	±0.5%  Cx±3pF
介損損耗tgδ	0-0.1	±1.5%  tgδx±0.0001

 

2、電橋測量靈敏度

電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平衡的分辨程度，為保證測量準(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量電壓，標(biāo)準(zhǔn)電容量成正比。

在下面的計算公式中，用戶可根據(jù)實際使用情況估算出電橋靈敏度水平，在這個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。

 

ΔC/C或Δtgδ=lg/UωCn（1+Rg/R4+Cn/Cx）

式中：U為測量電壓                       伏特（V）

ω為角頻率2πf=314（50Hz）

Cn標(biāo)準(zhǔn)電容器容量                  法拉（F）

Ig通用指另儀的電流5X10-10          安培（A）

Rg平衡指另儀內(nèi)阻約1500            歐姆（Ω）

R4橋臂R4電阻值3183               歐姆（Ω）

Cx被測試品電容值                   法拉（pF）

3、工作電壓說明

本電橋在選用外部標(biāo)準(zhǔn)電容器時，原理上雖然不受實驗電壓的限制（用外接升壓器*高試驗電壓300KV），但在實際使用中，*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，*低電壓又要受到測量靈敏度的限制。在使用中，本電橋橋頂A，B對V點(diǎn)的電壓*高不超過11V（見圖2）R3橋臂各盤的電流不超過下列規(guī)定：

10×1KΩ                     Imax≤15mA

10×100Ω                    Imax≤120mA

10×10Ω                     Imax≤150mA

用戶在使用前應(yīng)注意以上的問題。如不清楚，可根據(jù)實驗電壓及標(biāo)準(zhǔn)電容量，按以下公式來計算出大概的工作電流：I=ωVC

4、電容量及介損顯示精度：

    1）、電容量：±0.5%×tgδx±0.0001

    2）、介  損：±0.5%tgδx±1×10-4

5、輔橋的技術(shù)特性：

1）、工作電壓：直流±12V，50V

2）、輸入阻抗：＞1012Ω

3）、輸出阻抗：＞0.6Ω

4）、放大倍數(shù)：＞0.99

5）、不失真跟蹤電壓：0～12V（有效值）

6、指零裝置的技術(shù)特性：

工作電壓直流±12V

在50Hz時電壓靈敏度不低于1X10-6V/格，電流靈敏度不低于2X10-9V/格

二次諧波  減不小于25db

三次諧波  減不小于50db

7、高壓電源技術(shù)特性：

電壓輸出：0～2500V/50Hz

高壓電流輸出：0-10mA

 

 

8、內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)電容器 

電容量為100pF

tgδ小于5×10-5

試驗電壓：2500V/50Hz

9、工作電壓：150V-260V/50Hz（注：高壓輸出將與工作電壓成正比）

 

三、電橋工作原理

QS37a型高壓電容電橋采用了典型的西林電橋線路。C4橋臂在基本量程時，與R4橋臂并聯(lián)，測量數(shù)值為正損耗因數(shù)。結(jié)構(gòu)采用了雙層屏蔽，并通過輔橋的輔助平衡，消除寄生參數(shù)對電橋平衡的影響。輔橋由電位自動跟蹤器與內(nèi)層屏蔽（S）組成。自動跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓，通過放大后，在內(nèi)屏蔽（S）產(chǎn)生一個與B電位相等的電壓。當(dāng)電橋在平衡時，A，B，S三點(diǎn)電位必然相等，從而達(dá)到自動跟蹤的目的。本電橋在平衡過程中，輔橋采用自動電位跟蹤，在主橋平衡過程的同時，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態(tài)，用戶只要對主橋平衡進(jìn)行操作就能得到可靠的所需數(shù)據(jù)。同時也有效的抑制了電壓波動對平衡所帶來的影響。在指零部分，采用了指針式電表指示，視覺直觀，分辨清楚，克服了以往振動式檢流計的缺點(diǎn)。

1、計算公式

Cx=R4×Cn/R3       R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]

tgδ=ω·R4·C4    R4[Ω]  C4[F]

tgδ=0.01·C4（tgδ為I，當(dāng)R4=100/π）   C4[uF]

我們采取相對固定R4電阻，分別調(diào)節(jié)R3和C4使橋跟平衡，從而測得試品的電容值Cx和介質(zhì)損耗tg。本電橋為了直讀出損耗值，取電阻R4的阻值為角頻率（f=50Hz）若干倍。

2、公式說明

頻率對介質(zhì)損耗正公式：

本電橋額定的工作頻率f=50Hz，在實際工作頻率偏離額定頻率時可用修正式進(jìn)行修正：

tg=f’·tgδ/f

式中：f   為額定的工作頻率（f=50Hz）

f’ 為實際工作頻率

tgδ 為電橋測得損耗值

tgδ 為被測試品介質(zhì)損耗角正切的實際值

 

 

四、安全操作規(guī)程

1、本儀器必需由專人負(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*低位置。

4、測量試品前應(yīng)先對試品進(jìn)行高壓試驗，證明在電橋工作電壓下無噪音，電離等現(xiàn)象出現(xiàn)，然后才能進(jìn)行測試（若試品已做過高壓試驗，該項可不必每次測量都做）。

5、對試品施加高壓時緩慢升高，不可以加突變電壓。

6、測試時操作人員必須集中思想，工作前做好一切準(zhǔn)備工作，測試地點(diǎn)周圍應(yīng)有明顯的標(biāo)記或金屬屏蔽圍成高壓危險區(qū)，以防止非操作人員闖入。

7、在測量過程中，如有放電管發(fā)光時，則必須及時切斷電源，仔細(xì)檢查接線及試品都無擊穿，待檢查排除故障后，再進(jìn)行高壓測量工作。

 

五、裝置的成套性

1、QS37a型高壓電容電橋          1臺

2、雙屏蔽測量電纜                2根

3、電源線                        1根

4、使用說明書                    1份

5、合格證                        1份