談談電容率和介質損耗因數(shù)的推薦方法

 今天有我來為大家介紹下電容率和介質損耗因數(shù)的推薦方法：

GB/T1409測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻

(包括米波波長在內)

下電容率和介質損耗因數(shù)的推薦方法

范圍本標準規(guī)定了在15Hz?300MHz的頻率范圍內測量電容率、介質損耗因數(shù)的方法,并由此計算某些數(shù)值,如損耗指數(shù)。本標準中所敘述的某些方法,也能用于其他頻率下測量。

本標準適用于測量液體、易熔材料以及固體材料。測試結果與某些物理條件有關,例如頻率、溫度、濕度,在特殊情況下也與電場強度有關。

有時在超過1000V的電壓下試驗,則會引起一些與電容率和介質損耗因數(shù)無關的效應,對此不予論述。

相對電容率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,其電容C_x與同樣電極構形的真空電容C_o之比;

 ……………………………(1)

式中;

ε_r——相對電容率;

C_x——充有絕緣材料時電容器的電極電容;

C_o——真空中電容器的電極電容。

在標準大氣壓下,不含二氧化碳的干燥空氣的相對電容率ε _r等于1.00053,因此,用這種電極構形在空氣中的電容C_x來代替C_o測量相對電容率ε_r時,也有足夠的精確度。

在一個測量系統(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)

在本標準中,用皮法和厘米來計算電容,真空電氣常數(shù)為:ε₀=0.088 54 pF/cm

介質損耗角dielectric loss angle

δ

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

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

tanδ

損耗角δ的正切。

[介質]損耗指數(shù) [dielectric] loss index

ε''_r

該材料的損耗因數(shù)tanδ與相對電容率ε_r的乘積。

復相對電容率 complex relative permittivity

ε_r

由相對電容率和損耗指數(shù)結合而得到的:

式中:

ε_r——復相對電容率;

ε''_r——損耗指數(shù);

ε'_r、ε_r——相對電容率;

tanδ——介質損耗因數(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)有些國家用“損耗角正切"來表示“介質損耗因數(shù)",因為損耗的測量結果是用損耗角的正切來報告的。

C_P——并聯(lián)電容;

R_P——并聯(lián)電阻。

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

串聯(lián)元件與并聯(lián)元件之間,成立下列關系: 

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

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

假如測量電路依據(jù)串聯(lián)元件來產生結果,且tanδ太大而在式(9)中不能被忽略,則在計算電容率前必須先計算并聯(lián)電容。

本標準中的計算和測量是根據(jù)電流(ω=πf)正弦波形作出的。

頻率

因為只有少數(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它們的ε_r和tanδ幾乎是恒定的,且被用作工程電介質材料,然而一般的電介質材料必須在所使用的頻率下測量其介質損耗因數(shù)和電容率。

電容率和介質損耗因數(shù)的變化是由于介質極化和電導而產生,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致的界面極化所引起的。

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