2. Методика эксперимента

Согласно ГОСТу 6433.4-71 тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическая проницаемость определяют с помощью установок, позволяющих проводить измерения угла диэлектрических потерь с погрешностью ± 5% + 0,0002 , а емкости ± 1% + 1пФ.

Этим требованиям наиболее отвечают мосты с одновременным уравновешиванием по активной и реактивной составляющим, например, высоковольтный мост типа Р 525.

2.1. Лабораторная установка

Принципиальная схема установки приведена на рис. 4.

С помощью регулировочного автотрансформатора можно измерять напряжение, подводимое к повышающему трансформатору. Зажим высокого напряжения трансформатора соединяется с образцовым конденсатором С₀ и испытываемым образцом С_x. В корпусе смонтированы регулируемые плечи моста, а также переключатели, схема защитного напряжения, разрядники и др. Напряжение в диагонали моста усиливается с помощью электронного усилителя и измеряется вибрационным гальванометром, настроенным в резонанс с частотой 50 Гц.

Для питания моста рабочим напряжением 10 кВ предназначается высоковольтный трансформатор НОМ - 10 - 66,. состоящий из магнитопровода и двух обмоток, которые помещаются в бак, заполненный маслом. Магнитопровод трансформатора - однофазный, броневого типа. Обмотка первичного напряжения состоит из двух обмоток, соединенных последовательно, и имеет два электростатических экрана для защиты от перенапряжения. На крышке трансформатора смонтированы вводы первичного и вторичного напряжения.

Образцовый конденсатор С₀, емкость которого равна 100 ± 15 пФ и тангенс угла потерь не превышает 5-10^-5 , представляет собой воздушный конденсатор с металлическими электродами и равномерным зазором. Равномерность электростатического поля создается двумя охранными металлическими кольцами, соединенными с корпусом /экраном/. Питающее напряжение подается к высоковольтному выводу конденсатора. Низковольтный электрод присоединен к соответствующему зажиму, позволяющему присоединять образцовую емкость к плечу R₄ в точке В моста.

Плечо R₃ представляет собой безреактивное сопротивление, состоящее из декад сопротивления 10 /1000+100+10+1,О+0,1/ Ом.

Сопротивление R₄, включенное параллельно емкости С₄ состоит из двух равных безреактивных сопротивлений, соединенных между собой последовательно.

Испытываемый образец /диэлектрик или конденсатор/ соединяется в схеме моста с образцовым конденсатором C₀, магазином сопротивлений и магазином емкостей в точках А, В, С и Д. Питание в точках С в Д подведено от повышающего трансформатора НОМ - 10 - 66.

Для достижения соответствующей точности в мосте предусмотрена защита от токов утечки. Для этого образцовый конденсатор С₀ включается в мост по трехэлектродной схеме (рис.5) и корпус его включается в общую систему экранирования, которая соединена с заземленным полюсом источника питания моста.

Рис. 4. Принципиальная схема четырехплечевого высоковольтного моста для измерения и конденсатора на частоте 50 Гц

Рис.5. Трехэлектродная схема для определения при определении диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь диэлектрика: 1- измерительный электрод; 2 – «кольцевой» охранный электрод, используемый как заземляющий; 3 – электрод: высоковольтный; 4 – образец

Потенциал нулевой диагонали моста приходится к потенциалу экрана включением вспомогательного защитного напряжения, регулируемого по фазе и по величине, которое создается при помощи дополнительного устройства, схема которого приведена на рис. 4. Это устройство состоит из реохордов r₁ и r₂ сопротивлением 100 Ом и 10 Ом, служащих для изменения величины защитного напряжения, двух сдвоенных реохордов r₃ /по 500 ом/, r₄ /по 10 Ом/ и двух конденсаторов С₁ /по 20 мкФ/, служащих для изменения фазы защитного напряжения. В схему основного моста кто напряжение передается через разделительный трансформатор Тр₂. Питание схемы устройства регулировки защитного напряжения осуществляется через понизительный трансформатор Tp1 напряжением, равным по величине подаваемому на первичную обмотку высоковольтного трансформатора.

В диагональ моста при измерениях А и В включается нулевой индикатор, состоящий из электронного усилителя и вибрационного гальванометра.

Уравновешивание моста при измерениях производится регулировкой величин сопротивления R₃ и емкости C₄.

На передней панели электронного усилителя расположены: рукоятка регулировки степени усиления, ось /под отвертку/ регулировки на минимум собственных шумов, выключатель питания, две пары зажимов, к которым подсоединяется сбифилированный проводник, идущий от зажимов моста "Т" и от гальванометра. Экранные выводы проводников присоединяются к зажимам с обозначением заземления.

На панели вибрационного гальванометра М 501 расположены за жимы включения цепи измерения, переключатель и розетка цепи питания, вставка вибратора, рукоятка регулятора чувствительности гальванометра, рукоятка настройки в резонанс, рукоятка установки изображения на шкале по высоте и по центру /на нуль/, а также переключатель полярности для обнаружения помех в схеме.

Мост с параллельным включением обеспечивает возможность проведения измерений при высоких напряжениях, так как регулируемые элементы R₃ и С₄ отделены от высоковольтного вывода трансформатора конденсаторами С₀ и С_х , два нижних :плеча с заземленной вершиной находятся под низким напряжением и, кроме того, защищены разрядниками на случай пробоя образца во время испытаний.