QS37a高壓電容電橋 分析技術

一、概述

1、電橋簡介

QS37a型高壓電容電橋是本公司推出的新一代高壓電橋。主要用于測量高壓工業絕緣介質損失角的正切值及電容量。其采用了西林電橋的經典線路。主要可以測量電容器，互感器，變壓器，各種電工油及各種絕緣材料在工頻高壓下的介質損耗（tgδ）和電容量（C）。

2、電橋特點

l 橋體內附電位跟蹤器及指零儀，外圍接線極少。

l 電橋采用接觸電阻小，機械壽命長的十進開關，保證測量的穩定性。

l 儀器具有雙屏蔽，能有效防止外部電磁場的干擾。

l 儀器內部電阻及電容元件經特殊老化處理，使儀器技術性能穩定可靠。

l 儀器內置標準電容器及高壓測試電源。

二、技術指標

1、測量范圍及誤差

本電橋的環境溫度為20±5℃，相對濕度為30%-80%條件下，應滿足下列表中的技術指示要求。

在Cn=100 pF      R4=3183.2（Ω）時

測量項目	測量范圍	測量誤差
電容量Cx	40pF—20000pF	±0.5%  Cx±2pF
介損損耗tgδ	0-1	±1.5%  tgδx±0.0001

在Cn=100 pF    R4=318.3（Ω）時

測量項目	測量范圍	測量誤差
電容量Cx	4pF—2000pF	±0.5%  Cx±3pF
介損損耗tgδ	0-0.1	±1.5%  tgδx±0.0001

 

2、電橋測量靈敏度

電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平衡的分辨程度，為保證測量準確度，希望電橋靈敏度達到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓，標準電容量成正比。

在下面的計算公式中，用戶可根據實際使用情況估算出電橋靈敏度水平，在這個水平上的電容與介質損耗因數的微小變化都能夠反應出來。

 

ΔC/C或Δtgδ=lg/UωCn（1+Rg/R4+Cn/Cx）

式中：U為測量電壓                       伏特（V）

ω為角頻率2πf=314（50Hz）

Cn標準電容器容量                  法拉（F）

Ig通用指另儀的電流5X10-10          安培（A）

Rg平衡指另儀內阻約1500            歐姆（Ω）

R4橋臂R4電阻值3183               歐姆（Ω）

Cx被測試品電容值                   法拉（pF）

3、工作電壓說明

本電橋在選用外部標準電容器時，原理上雖然不受實驗電壓的限制（用外接升壓器*高試驗電壓300KV），但在實際使用中，*高電壓往往受副橋防護電壓和橋臂功率以及標準電容的工作電壓的限制，*低電壓又要受到測量靈敏度的限制。在使用中，本電橋橋頂A，B對V點的電壓*高不超過11V（見圖2）R3橋臂各盤的電流不超過下列規定：

10×1KΩ                     Imax≤15mA

10×100Ω                    Imax≤120mA

10×10Ω                     Imax≤150mA

用戶在使用前應注意以上的問題。如不清楚，可根據實驗電壓及標準電容量，按以下公式來計算出大概的工作電流：I=ωVC

4、電容量及介損顯示精度：

    1）、電容量：±0.5%×tgδx±0.0001

    2）、介  損：±0.5%tgδx±1×10-4

5、輔橋的技術特性：

1）、工作電壓：直流±12V，50V

2）、輸入阻抗：＞1012Ω

3）、輸出阻抗：＞0.6Ω

4）、放大倍數：＞0.99

5）、不失真跟蹤電壓：0～12V（有效值）

6、指零裝置的技術特性：

工作電壓直流±12V

在50Hz時電壓靈敏度不低于1X10-6V/格，電流靈敏度不低于2X10-9V/格

二次諧波  減不小于25db

三次諧波  減不小于50db

7、高壓電源技術特性：

電壓輸出：0～2500V/50Hz

高壓電流輸出：0-10mA

 

 

8、內置標準電容器 

電容量為100pF

tgδ小于5×10-5

試驗電壓：2500V/50Hz

9、工作電壓：150V-260V/50Hz（注：高壓輸出將與工作電壓成正比）

 

三、電橋工作原理

QS37a型高壓電容電橋采用了典型的西林電橋線路。C4橋臂在基本量程時，與R4橋臂并聯，測量數值為正損耗因數。結構采用了雙層屏蔽，并通過輔橋的輔助平衡，消除寄生參數對電橋平衡的影響。輔橋由電位自動跟蹤器與內層屏蔽（S）組成。自動跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓，通過放大后，在內屏蔽（S）產生一個與B電位相等的電壓。當電橋在平衡時，A，B，S三點電位必然相等，從而達到自動跟蹤的目的。本電橋在平衡過程中，輔橋采用自動電位跟蹤，在主橋平衡過程的同時，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態，用戶只要對主橋平衡進行操作就能得到可靠的所需數據。同時也有效的抑制了電壓波動對平衡所帶來的影響。在指零部分，采用了指針式電表指示，視覺直觀，分辨清楚，克服了以往振動式檢流計的缺點。

1、計算公式

Cx=R4×Cn/R3       R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]

tgδ=ω·R4·C4    R4[Ω]  C4[F]

tgδ=0.01·C4（tgδ為I，當R4=100/π）   C4[uF]

我們采取相對固定R4電阻，分別調節R3和C4使橋跟平衡，從而測得試品的電容值Cx和介質損耗tg。本電橋為了直讀出損耗值，取電阻R4的阻值為角頻率（f=50Hz）若干倍。

2、公式說明

頻率對介質損耗正公式：

本電橋額定的工作頻率f=50Hz，在實際工作頻率偏離額定頻率時可用修正式進行修正：

tg=f’·tgδ/f

式中：f   為額定的工作頻率（f=50Hz）

f’ 為實際工作頻率

tgδ 為電橋測得損耗值

tgδ 為被測試品介質損耗角正切的實際值

 

 

四、安全操作規程

1、本儀器必需由專人負責保管，使用，非專職操作者應在使用前了解和熟悉本說明書，以免造成不必要的損失和事故。

2、每次使用前應仔細檢查接地線是否完好，確保以后方可通電使用。

3、接通電源前應將靈敏度開關調到*低位置。

4、測量試品前應先對試品進行高壓試驗，證明在電橋工作電壓下無噪音，電離等現象出現，然后才能進行測試（若試品已做過高壓試驗，該項可不必每次測量都做）。

5、對試品施加高壓時緩慢升高，不可以加突變電壓。

6、測試時操作人員必須集中思想，工作前做好一切準備工作，測試地點周圍應有明顯的標記或金屬屏蔽圍成高壓危險區，以防止非操作人員闖入。

7、在測量過程中，如有放電管發光時，則必須及時切斷電源，仔細檢查接線及試品都無擊穿，待檢查排除故障后，再進行高壓測量工作。

 

五、裝置的成套性

1、QS37a型高壓電容電橋          1臺

2、雙屏蔽測量電纜                2根

3、電源線                        1根

4、使用說明書                    1份

5、合格證                        1份