Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов

Лабораторная работа №3

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

Цель работы

Определение основных характеристик изоляционных материалов: относительной диэлектрической проницаемости ( Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru ) и тангенса угла диэлектрических потерь ( Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru ). Приобретение навыков измерения параметров электрических цепей с помощью прибора
Е7-22.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

Для определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь различных изоляционных материалов измеряются параметры последовательной схемы замещения конденсатора (C и R) с диэлектриком из испытываемого материала. Схема электрическая соединений для измерения параметров
конденсатора приведена на рис. 3.1.1. Плоский конденсатор (блок 2355), между пластинами которого помещен испытываемый диэлектрик, подключается к измерителю параметров RLC Е7-22 (блок 533). Блоки питания 218 и 224.1 обеспечивают напряжение питания +12В для Е7-22.

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru

Рис.3.1.1. Схема электрическая соединений для измерения параметров
конденсатора с испытываемым диэлектриком.

Емкость конденсатора с испытываемым диэлектриком определяется соотношением

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru ,

где Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru - электрическая постоянная (диэлектрическая

проницаемость вакуума);

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru - относительная диэлектрическая проницаемость испытываемого

диэлектрика;

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru - площадь пластин конденсатора в кв. метрах. В эксперименте

учитывается площадь верхней пластины конденсатора. Влиянием

краевого эффекта пренебрегаем;

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru - расстояние между пластинами конденсатора в метрах, равное толщине

испытываемого диэлектрика.

Для вычисления относительной диэлектрической проницаемости испытываемого диэлектрика измеренная емкость Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru сравнивается с расчетной емкостью конденсатора Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru с теми же геометрическими размерами, но без диэлектрика (среда между пластинами – вакуум с диэлектрической проницаемостью Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru ). Величина Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru . Отношение емкостей

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru ,

т. е. равно относительной диэлектрической проницаемости испытываемого диэлектрика.

Тангенс угла диэлектрических потерь определяется для последовательной схемы замещения конденсатора, состоящей из идеального конденсатора с емкостью Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru и, включенного последовательно с ним, сопротивления Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru . При измерении на частоте Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru ,

т. е. тангенс диэлектрических потерь равен отношению активного ( Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru ) и емкостного ( Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru )сопротивлений цепи. Отсюда можно определить сопротивление R последовательной схемы замещения конденсатора:

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru .

Перечень аппаратуры

Обозначение Наименование Тип Параметры
G1 Однофазный источник питания ~ 220 В / 16 А
А3 Измеритель R-L-C Измерение R, L, C при частоте 120 Гц и 1 кГц
А2 Блок конденсатора Площадь пластин 790 кв. см
  Набор образцов диэлектриков 600.20 Образцы диэлектриков размером 285х297 мм

Указания по проведению эксперимента

  • Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.
  • Подключите блок питания 224.1 к блоку «Измеритель R-L-C» (533) и к розетке «220 В» однофазного источника питания G1 (блок 218) в соответствии со схемой 3.1.1.
  • Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.
  • Включите выключатель Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru «Измерителя R-L-C» (533).
  • Выберите:
    - вид измеряемого параметра – емкость C (кнопка «L/C/R»);
    - вспомогательный измеряемый параметр – тангенс дельта D (кнопка «Q/D/R»);
    - схему замещения элемента – последовательную (кнопка «ПАР/ПОСЛ», «SER» на
    индикаторе);
    - частоту измерения – 120 Гц (кнопка «ЧАСТ»).
  • Вложите испытываемый образец диэлектрика между пластинами конденсатора и подключите конденсатор к измерителю RLC, как показано на рис. 6.1. Верхнюю пластину блока конденсатора 2355 необходимо установить примерно по центру нижней пластины с равномерным отступом от краев по всему периметру пластины.
  • На расстоянии менее 10…15 см от блока конденсаторов 2355 не должно быть посторонних и электропроводных предметов.Недопустима подача напряжения от внешних источников на вход прибора и пластины блока конденсатора!
  • Измерьте емкость C и Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru (D) конденсатора 2355 с диэлектриком.
  • Вычислите емкость конденсатора без диэлектрика Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru . Площадь Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru указана на верхней пластине конденсатора 2355, а расстояние между пластинами Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru равно толщине диэлектрика, указанной на испытываемом образце.
  • Вычислите относительную диэлектрическую проницаемость испытываемого диэлектрика и сопротивление последовательной схемы замещения

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru , Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляционных материалов - student2.ru

  • Занесите результаты измерений в табл. 3.1.1 и повторите измерения для других образцов диэлектриков.
  • Выключите питание блока G1 (218).

Таблица 3.1.1

Образец С, пФ tgdD e R, Ом
         
         
         

Наши рекомендации