Лабораторные работы №1,2,6,7,8 / л6
.docСанкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
Лабораторная работа по МиЭЭТ № 6
Исследование свойств конденсаторных материалов
Выполнил: Фёдоров Д. С.
Гр. 2211
Основные понятия и определения
Конденсаторные материалы применяются в качестве рабочего диэлектрика в конденсаторах. К основным параметрам конденсатора относят ёмкость С, температурный коэффициент ёмкости αс, тангенс угла диэлектрических потерь tgδ. Значения этих параметров во многом обусловлены свойствами используемого диэлектрического материала.
Ёмкость простейшего плоского конденсатора с электродами, имеющими форму квадрата, определяется выражением:
, (1)
где ε0=8,85 ∙ 10-12 Ф/м – электрическая постоянная; ε – относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; l – сторона квадрата; h – толщина диэлектрика.
Температурный коэффициент ёмкости αс отражает отклонение ёмкости, обусловленное изменением температуры и, следовательно, характеризует температурную стабильность ёмкости конденсатора. Общее определение этого параметра соответствует выражению:
(2)
В нашем случае верна следующая формул:
αс=αε+αД (4)
При включении конденсатора под напряжение в нём наблюдаются потери электрической энергии, приводящие к его нагреванию. Потери энергии складываются из потерь в диэлектрике и потерь в проводящих частях конденсатора. Для описания потерь на переменном напряжении обычно используют тангенс угла потерь tgδ, где δ – угол, дополняющий до 90˚ угол сдвига фаз между действующим на конденсаторе напряжением и проходящим через него током. Параметр tgδ характеризует склонность конденсатора рассеивать энергию и, в конечном счёте, определяет возможность использования конденсатора в заданном диапазоне частот.
Результаты измерений
Температурная зависимость ёмкости и tgδ конденсаторов
|
t, ºC |
Образцы |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||||||
|
С1, пФ |
tgδ |
С2, пФ |
tgδ |
С3, пФ |
tgδ |
С4, пФ |
tgδ |
С5, пФ |
tgδ |
|
|
20 |
1464,1 |
19 |
1067,0 |
13 |
1366,2 |
7 |
11149 |
4 |
2319 |
98 |
|
40 |
1469,8 |
20 |
1067,5 |
15 |
1337,7 |
8 |
11114 |
5 |
4760 |
134 |
|
55 |
1472,7 |
21 |
1068,1 |
15 |
1318,5 |
8 |
11084 |
4 |
13300 |
240 |
|
70 |
1475,7 |
23 |
1068,4 |
16 |
1302,6 |
8 |
11053 |
4 |
9516 |
70 |
|
82 |
1478,9 |
24 |
1068,7 |
18 |
1290,1 |
9 |
11014 |
4 |
6305 |
47 |
|
95 |
1481,5 |
26 |
1069,1 |
25 |
1279,3 |
11 |
10977 |
4 |
4317 |
29 |
Обработка результатов
Зависимость ёмкости от температуры
Зависимость tgδ от температуры
|
t, ºC |
Материалы |
||||
|
1 αД=3·10-6 К-1 |
2 αД=13,5·10-6 К-1 |
3 αД=8·10-6 К-1 |
4 αД=1,1·10-4 К-1 |
5 αД=12·10-6 К-1 |
|
|
αс, К-1 |
αс, К-1 |
αс, К-1 |
αс, К-1 |
αс, К-1 |
|
|
20 |
0,0001594 |
0,00002655 |
-0,00084 |
-0,0002047 |
0,11666667 |
|
30 |
0,0001591 |
0,00002655 |
-0,00085 |
-0,0002051 |
0,05185185 |
|
40 |
0,0001588 |
0,00002654 |
-0,00086 |
-0,0002055 |
0,03703704 |
|
50 |
0,0001586 |
0,00002654 |
-0,00087 |
-0,0002059 |
0,02592593 |
|
60 |
0,0001583 |
0,00002653 |
-0,00087 |
-0,0002064 |
0 |
|
70 |
0,0001581 |
0,00002652 |
-0,00088 |
-0,0002068 |
-0,0250025 |
|
80 |
0,0001579 |
0,00002651 |
-0,00089 |
-0,0002072 |
-0,0333333 |
|
t, ºC |
Материалы |
||||
|
1 αД=3·10-6 К-1 |
2 αД=13,5·10-6 К-1 |
3 αД=8·10-6 К-1 |
4 αД=1,1·10-4 К-1 |
5 αД=12·10-6 К-1 |
|
|
αε, К-1 |
αε, К-1 |
αε, К-1 |
αε, К-1 |
αε, К-1 |
|
|
20 |
0,0001564 |
0,00001305 |
-0,000852 |
-0,00031465 |
0,11665467 |
|
30 |
0,0001561 |
0,00001305 |
-0,000860 |
-0,00031513 |
0,05183985 |
|
40 |
0,0001558 |
0,00001304 |
-0,000866 |
-0,00031550 |
0,03702504 |
|
50 |
0,0001556 |
0,00001304 |
-0,000873 |
-0,00031589 |
0,02591393 |
|
60 |
0,0001553 |
0,00001303 |
-0,000882 |
-0,00031639 |
-0,00001200 |
|
70 |
0,0001551 |
0,00001302 |
-0,000891 |
-0,00031682 |
-0,02501450 |
|
80 |
0,0001549 |
0,00001301 |
-0,000897 |
-0,00031720 |
-0,03334533 |
