Лабораторная работа

“ИЗМЕРЕНИЕ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ”

Цель работы: практическое ознакомление с методами измерения тангенса угла диэлектрических потерь при напряжении промышленной и высокой частоты.

Диэлектрическими потерями называется электрическая энергия рассеиваемая в диэлектрике в единицу времени при воздействии на него электрического поля и вызывающую нагрев диэлектрика.

Углом диэлектрических потерь называется угол, дополняющий до 90угол сдвига фаз в емкостной цепи, рис.1.

1.Измерение тангенса угла диэлектрических потерь на высоком напряжении 50 Гц

(мостовой метод)

Рис.1.Параллельная схема замещения и векторная диаграмма

Рис.2. Принципиальная схема высоковольтного моста для измерения tg(нормальная схема)

Тр – испытательный трансформатор; С_х– испытуемый объект; С_о=50 пФ – высоковольтный образцовый конденсатор; НИ – нульиндикатор; Р₁, Р₂– разрядники;R₄=10000/.

При равновесии моста имеют место следующие равенства:

или в процентахtg=100C₄;

пФ.

Мощность диэлектрических потерь Р=U²C_xtg.

1.1.Измерение угла диэлектрических потерь у реальных объектов

Таблица 1. Результаты измерений и расчетов

Наименование объекта	U, B	R3, Ом	tg, %	Сх, пФ	Р, Вт
Проходной изолятор
Опорно-штыревой изолятор
Трансформатор

1.2.Измерение угла диэлектрических потерь у образцов твердых диэлектриков

Значение относительной диэлектрической проницаемости плоского диэлектрика определяется по формуле , где С_х– емкость образца, пФ;h– толщина образца, м;S– площадь электродов, м²;_о=8,85 пф/м – электрическая постоянная.

Таблица 2. Результаты измерений и расчетов

Наименование образца	h, мм	U, кВ	R3, Ом	tg, %	Сх, пФ		Р, Вт

1.3.Влияние напряжения на диэлектрические потери в диэлектрике с воздушным включением

Таблица 3.Результаты измерений и расчетов

U, B	2000	3000	4000	5000	6000	7000
R3, Ом
tg,%
Сх, пФ
Р, Вт

Рис.3.Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от напряжения

Рис.4.Блок-схема измерителя добротности Е9-5А

2.Измерение тангенса угла диэлектрических потерь на высоких частотах (резонансный метод)

Рис.5. Принципиальная схема измерителя добротности

Рис.6. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от частоты

При резонансе и,

где С_к– емкость контура;U_р– напряжение резонанса;Q_к=1/tg- добротность контура;R_к – активное сопротивление контура.

Емкость образца определяется по формуле: С_х=С₁ – С₂, где С₁– значение емкости прибора при настройке контура в резонанс без подключения образца, пФ; С₂– значение емкости прибора при настройке контура в резонанс с подключенным образцом, пФ.

Тангенс угла диэлектрических потерь образца ,

где Q₁иQ₂ – добротности контура, измеренные при резонансе в отсутствии емкости образца и при ее подключении соответственно.

Таблица 4. Результаты измерений и расчетов

Наименование образца	Частота МГц	Q1	C1, пФ	Q2	C2, пФ		Cx, пФ	tg