电介质材料的电性包括介电性、压电性、铁电性和热释电性等。 1介电性、 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中电场与原外加电场（真空中） 的比值即为相对介电常数，又称诱电率，与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。 介电常数又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。对介电常数越小即某介质下的电容率越小，应该更不绝缘。来个极限假设，假设该介质为导体，此时电容就联通了，也就没有电容，电容率最小。介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。 科标检测介电常数检测标准如下： GB11297.11-1989热释电材料介电常数的测试方法 GB11310-1989压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测试 GB/T12636-1990微波介质基片复介电常数带状线测试方法 GB/T1693-2007硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法 GB/T2951.51-2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第51部分：填充膏专用 试验方法滴点油分离低温脆性总酸值腐蚀性23℃时的介电常数23℃和100℃时的直 流电阻率 GB/T5597-1999固体电介质微波复介电常数的测试方法 GB/T7265.1-1987固体电介质微波复介电常数的测试方法微扰法 GB7265.2-1987固体电介质微波复介电常数的测试方法“开式腔”法 SJ/T10142-1991电介质材料微波复介电常数测试方法同轴线终端开路法 SJ/T10143-1991固体电介质微波复介电常数测试方法重入腔法 SJ/T11043-1996电子玻璃高频介质损耗和介电常数的测试方法 SJ/T1147-1993电容器用有机薄膜介质损耗角正切值和介电常数试验方法 SJ20512-1995微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率测试方法 SY/T6528-2002岩样介电常数测量方法 服务范围：老化测试、物理性能、电气性能、可靠性测试、阻燃检测等 介电性能 介电材料（又称电介质）是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负 电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种极化机制：电子极化(electronic polarization，1015Hz)，离子极化(ionic polarization，1012～1013Hz)，转向极化(orientation polarization，1011～1012Hz)和 空间电荷极化(space charge polarization，103Hz)。这些极化的基本形式又分为位 移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立
什么是温升测试仪?温升测试仪工作原理、条件 温升测试仪，可用于考核电器附件在接上负载电流时其表面发 热情况，电极温升是否符合标准的要求，能有效检测插销和插座的 插套是否偏薄，插头和插座是否配合良好 在变压器所有型式试验和例行试验项目中以温升试验最为特殊。现在各大厂家一般都采用短路法，人工现场操作。温升试验具有以 下特点：第一，时间较长，大型变压器的试验需要十几个小时甚至 更长时间，即使中小型的试验过程也需要八、九个小时;第二，试验 过程单调枯燥，不仅需要监视加在被试变压器上的总损耗，调节试 验电源保证所加的总损耗，还要长时间地反复测量温度值。由此可见，温升试验常常长时间在夜间进行，夜间人容易疲劳，再加上试 验过程本身的单调，往往容易影响测量准确度，甚至操作错误。为此，实现试验过程的控制自动化就十分必要。 该温升试验自动控制系统引入微计算机技术，既能自动测量记 录相关温度，做出判断，又能测量试验中的相关电量做到实时监测 加在被试变压器上的总损耗等重要参数，并能在偏离预定值时自动 调整试验电源。 1 试验原理及过程简述 1.1温升试验原理 按JB/T501–91《电力变压器试验导则》进行变压器温升试验 有以下几种方法：直接负载法;相互负载法;循环电流法;零序电流法;短路法。 短路法试验是利用变压器短路产生损耗，来进行温升试验的。 目前，一般都用短路法。短路法试验变压器的温升是所有变压器温 升试验中需要电源容量最小，试验电压最低的试验方法，是大型油 浸式变压器温升试验最常用的方法。 1.2试验过程 采用短路法进行温升试验。首先确定试验电源容量和试验电流，连接好试验线路，然后开始试验。试验中监测加在被试变压器上的 损耗和电流，与设定值进行比较，若超过允许误差范围，调整试验 电源;并在间隔预定时间后（一般间隔15～30min）测试一次试验部 位温度，并记录、对测量结果做出判断。一直到检测的顶层油温升 的变化率小于1K/h,并继续维持3h，就认为油顶层温升已经稳定。 取最后一个小时中的平均值为油顶层温升。 之后，开始试验的第二阶段：绕组温升试验（测量热态电阻， 冷态电阻在温升试验前已经测定）。
《大学物理》实验报告 学院： 专业： 姓名： 学号： 实验题目：介电常数的测量 实验目的：1．掌握固体、液体电介质相对介电常数的测量原理及方法 2．学习减小系统误差的实验方法 3．学习用线性回归处理数据的方法。 实验原理:用两块平行放置的金属电极构成一个平行板电容器，其电容量为： D S C ε= D 为极板间距，S 为极板面积，ε即为介电常数。材料不同ε也不同。在真空中的介电常数为 0ε，m F /1085.8120-?=ε。 考察一种电介质的介电常数，通常是看相对介电常数，即与真空介电常数相比的比值r ε。 如能测出平行板电容器在真空里的电容量C 1及充满介质时的电容量C 2，则介质的相对介电常数即为 1 2 r C C ε= 然而C 1、C 2的值很小，此时电极的边界效应、测量用的引线等引起的分布电容已不可忽略，这些因素将会引起很大的误差，该误差属系统误差。本实验用电桥法和频率法分别测出固体和液体的相对介电常数，并消除实验中的系统误差。 1． 用电桥法测量固体电介质相对介电常数 将平行板电容器与数字式交流电桥相连接，测出空气中的电容C 1和放入固体电介质后的电容C 2。 1101C C C C 分边++= 222C C C C 分边串++= 其中C 0是电极间以空气为介质、样品的面积为S 而计算出的电容量： D S C 00ε= C 边为样品面积以外电极间的电容量和边界电容之和，C 分为测量引线及测量系统等引起的分
布电容之和，放入样品时，样品没有充满电极之间，样品面积比极板面积小，厚度也比极板的间距小，因此由样品面积内介质层和空气层组成串联电容而成C 串，根据电容串联公式有： (D-t) εt S εεt S εεt D S εt S ε εD-t S εC r r r r +=+-? =0 0000串 当两次测量中电极间距D 为一定值，系统状态保持不变，则有21C C 边边=、21C C 分分=。 得：012C C C C +-=串 最终得固体介质相对介电常数：t) (D C S εt C ε r --?= 串0串 该结果中不再包含分布电容和边缘电容，也就是说运用该实验方法消除了由分布电容和边缘效应引入的系统误差。 2． 线性回归法测真空介电常数0ε 上述测量装置在不考虑边界效应的情况下，系统的总电容为：分0 0C D S εC += 保持系统分布电容不变，改变电容器的极板间距D ，不同的D 值，对应测出两极板间充满空气时的电容量C 。与线性函数的标准式BX A Y +=对比可得：C Y =，分C A =， 00S B ε=，D 1 X = ，其中S 0为平行板电容极板面积。用最小二乘法进行线性回归，求得分布电容C 分和真空介电常数0ε（空εε≈0）。 3．用频率法测定液体电介质的相对介电常数 所用电极是两个容量不相等并组合在一起的空气电容，电极在空气中的电容量分别为C 01和C 02，通过一个开关与测试仪相连，可分别接入电路中。测试仪中的电感L 与电极电容和分布电容等构成LC 振荡回路。振荡频率为： LC 2π1 f =，或 22 2 241f k Lf C ==π 其中分C C C 0+=。测试仪中电感L 一定，即式中k 为常数，则频率仅随电容C 的变 化而变化。当电极在空气中时接入电容C 01，相应的振荡频率为f 01 ，得：2012 01f k C C =+分， 接入电容C 02，相应的振荡频率为f 02 ，得：202 2 02f k C C =+分
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”来衡 量的，当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。下面就一些基本概念给出基本说明。 1 绝缘材料的绝缘等级 绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。 所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命内，运行时绕组绝缘中最热点的温度。根据经验，A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿命在15～20年。如果运行温度长期超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短。所以电机在运行中，温度是影响绕组使用寿命的主要因素之一。 2 温升 温升是电机与环境的温度差，是由电机发热引起的。运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损，绕组通电后会产生铜损，还有其它杂散损耗等。这些都会使电机温度升高。另一方面电机也会散热。当发热与散热相等时即达到平衡状态，温度不再上升而稳定在一个水平上。当发热增加或散热减少时就会破坏平
衡，使温度继续上升，扩大温差，则增加散热，在另一个较高的温度下达到新的平衡。但这时的温差即温升已比以前增大了，所以说温升是电机设计及运行中的一项重要指标，标志着电机的发热程度，在运行中，如电机温升突然增大，说明电机有故障，或风道阻塞或负荷太重。 3 温升与气温等因素的关系 对于正常运行的电机，理论上在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关，但实际上还是受环境温度等因素影响的。 (1) 当气温下降时，正常电机的温升会稍许减少。这是因为绕组电阻R下降，铜耗减少。温度每降1℃，R约降0.4%。 (2) 对自冷电机，环境温度每增10℃，则温升增加1.5～3℃。这是因为绕组铜损随气温上升而增加。所以气温变化对大型电机和封闭电机影响较大。 (3) 空气湿度每高10%，因导热改善，温升可降0.07～0.38℃，平均为0.19℃。 (4) 海拔以1 000 m为标准，每升100 m,温升增加温升极限值的1%。 4 极限工作温度与最高允许工作温度 通常说A级的极限工作温度为105℃，A级的最高允许工作温度是90℃。那么，极限工作温度与最高允许工作温度有何不同？其实，这与测量方法有关，不同的测量方法，其反映出的数值不同，含义也不一样。
电化学腐蚀测量 1.溶液和电极： 倒入电解池待测溶液，放入1cm圆盘碳钢工作电极，饱和甘汞参比电极和铂金对电极，甘汞参比电极距离工作电极1-3mm。 2.选塔菲尔方法： 塔菲尔图参数设置如下图 碳钢采用默认电解池参数，如果使用其他工作电极，应改变电解池参数后点击确定。选定60s电位变化量时点击稳定后开始，自动电位示波，60s内电位变化量不大于2mV，自动开始扫描。亦可选择开路状态等待。 不锈钢丝扫描出的塔菲尔图如下：
扫描完成后，点击测量按钮，自动测量出腐蚀电流和腐蚀速率，亦可套入公式，计算出腐蚀速率。RST5000系列电化学工作站自动测量可以得到腐蚀速率。 如果设置参数不好做出来的图从直观上明显不对，可以手动校正，方法：点击拟合阴、阳极段，就可以对阴极曲线或阴极曲线进行手动拟合，其值也自动在设置栏下面显示。双击y 轴数值，作图的电流密度对数和电流密度可以互相转换， 腐蚀速度换算公式： 金属腐蚀速度可用腐蚀失重或腐蚀深度表示，也可用腐蚀电流密度表示。它们之间可通过法拉第定律进行换算，即 corr corr i n M i nF M 41073.3-?== υ （g/m 2h ） corr i n M d ρρυ31028.3-?== (mm/年) 式中：υ为腐蚀速度（g/m 2h ）；d 为腐蚀深度(mm/年)；corr i 是腐蚀电流密度（μA/cm 2）; M 为金属的克原子量(g)；n 为金属的原子价；F 为法拉第常数； ρ为金属的密度（g/cm 3 ）。 注：1.以上内容摘自《电化学测试技术》刘永辉 编著 P360~361; 以钢铁为例：M=56g ，n=2，ρ=7.83cm g ， 则腐蚀速度为： corr coor i i n M 24 1004.11073.3--?=?=υ （g/m 2h ） 腐蚀深度为：
1.0测试目的 本作业指导书描述了园林工具、电动工具产品在发热试验中的工作程序，用以确定产品各部件的温升是否符合标准规定的允许值。 2.0适用范围： 适用于符合标准要求的所有园林工具及电动工具产品。 3.0 名词术语: 热平衡 --- 每隔前面已用的测试时间的10%的时间(但不少于5分钟)连续三次读数, 其变化少于1℃时样机所达到的热稳定状态. 4.0 参考文献 : EN/UL/CSA/GLOBE要求 5.0 职责： 实验室所有技术员及工程师 6.0 测试设备: 6.1 变频电源 6.2 交直流电参数测量仪 6.3 热电偶线（K型或J型） 6.4 UL胶水和催化剂 6.5 数据采集仪（安捷伦） 6.6 电机温升测试仪 7.0 测试程序: 7.1 温升测试前的条件。 7.1.1 使用的所有设备都必须以一年为周期进行调校. 载有最后调校日期和调校周期的调校 粘纸必须粘固在每一台仪器上. 7.1.2 检查样机的完整性，零部件，配件，附件应齐全。
7.1.3准备具有代表性的样机在温度23℃±2℃，湿度50﹪RH—90﹪RH之内的环境温度下放 置10H，至样机表面温度达到与室温平衡进行测试。 7.2 温升测试前的准备。 7.2.1 根据标准中对被测产品测试点位置的要求，把热电偶牢固粘接在被测产品各测量点部 位的表面（除非标准另有规定选用其它热电偶外），并应确保连接至数据采集仪的热电偶设置与仪器操作规范的要求一致。 a、热电偶线：J型或K型长度约1mm—2mm，探头为碰焊，材料为铁–铜镍合金（J 型），铬-硅，镍合金（K型） b、胶水，崔化剂（质量需保证，需有证可或能满足要求） c、对于工具类的产品通常需要布点的位置有： 电机绕组，炭刷，轴承（需要钻孔），电机外壳，开关，内部导线，把握手柄，电 阻，电容，PCB，IC，外壳（出风口处）等。 d、焊点：把探头紧贴在被测位置的比较恰当的点，打上一点胶水（胶水不宜过多， 能粘住即可） e、热电偶走线： 尽可能把机器内部的电线整齐，用高温胶带捆住，走边槽或电线槽 f、热电偶出线： 不得从进出风口或其它不安全处引出（尽可能走槽，没槽从外壳边挖一小孔出线） g、连接数据采集仪，检测各热电偶的状态是否正常，再检查环境温度是否稳定，等到 环境温度稳定后才可以开始进行温升试验。 7.2.2 如果用电阻法测试被测产品定、转子线圈温度（温升）时，用导线连接被测产品定子 线圈，作为数据采集仪的引线。转子一般是测试换向器的对角项位或侧角相位使作锥子在转子的对角相位的底部位置凿两个小眼，以便测量。 a、感应电机直接定子绕组线圈引线。 b、永磁电机直接测试转子。 c、串激电机定、转子绕组皆测。 d、定子引线，定子引线在装配好的机器中不得触及到带电或发热部件。引线不得从进 出风口或其它不安全处引出(尽可能走线槽）。引线不可太长（只要能引出机壳方便 测量即可）。 e、转子测试采用对角相位或侧角相位。顶角相位测试中必须断开碳刷，侧角相位测试 至少隔3片。（在换向器片数较少的情况下允许隔2片进行测试）
介电常数的测定 0419 PB04204051 刘畅畅 实验目的 了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 数据处理与分析 （一）原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系： 00r Cd S εεεε= = 式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数，12 08.8510/F m ε-=?，S 为样品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 （二）实验过程及数据处理 压电陶瓷尺寸： 直径： 0.9524.7840.063D mm v mm == 厚度： 0.950.2720.043H mm v mm == 一．根据所给仪器、元件和用具，采用替代法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。 在实验中采用预习报告中的图()a 连接电路，该电路为待测电容Cx 、限流电阻0R 、安培计与信号源组成的简单串联电路。接入Cx ，调节信号源频率和电压及限流电阻0R ，使安培计读数在毫安范围内恒定（并保持仪器最高的有效位数），记下Ix 。再换接入Cs ，调节Cs 与Rs ，使Is 接近Ix 。若Cx 上的介电损耗电阻Rx 与标准电容箱的介电损耗电阻Rs 相接近，即Rx Rs ≈，则Cx Cs =。 测得的数据如下： 输出频率 1.0002~1.0003kHz 输出电压 20V
Ix=1.5860mA Is=1.5872mA Cs=0.0367F R=1000μΩ Is Ix ≈。此时Rx Rs ≈，有Cx Cs ≈。所以Cx = Cs = 0.0367 F μ。 63 212 2 2 30012 00.0367100.272102339.264024.784108.8510 3.1422r Cd CH C N m S D εεεεεπ------???=== = =?????????? ? ? ?? ?? 二．用比较法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。 在Rx Rs ≈的条件下，测量Cx 与Cs 上的电压比Vs Vx 即可求得Cx ： Vs Cx Cs Vx =? （Vs 可以不等于Vx ） 测得的数据如下： 输出频率 1.0003~1.0004kHz 输出电压 20V Vx = 3.527V Vs = 3.531V Cs = 0.0367F R = 1000μΩ Rx Rs ≈。Cx 与Cs 上的电压比 3.5270.9988673.531 Vs Vx == 683.527 0.036710 3.6658103.531 Vs Cx Cs F Vx --∴=?=??=? 83 212 2 2 30012 0 3.6658100.272102336.586924.784108.8510 3.1422r Cd CH C N m S D εεεεεπ------???=== = =?????? ???? ? ? ?? ?? 三．用谐振法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。 由已知电感L （取1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电容Cx 组成振荡电路，改变信号源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出： 22 14Cx f L π= 式中f 为频率，L 为已知电感，Cx 为待测电容。
交流接触器温升试验浅析 电器在工作时，由于电流通过导体和线圈而产生电阻损耗，而这些损耗几乎全部转变为热能。这些热能将影响电器工作的可靠性和使用寿命。 电器产品中的金属材料在温度高达一定数值以后，其机械强度会显著降低。另外电器的触头材料，除考虑机械强度外还要考虑它的氧化问题。一般金属材料的氧化物（银除外）都是电阻率很高的半导体，如铜触头氧化后的接触电阻将增大几十至几百倍，而且氧化的速度与触头的温度有关，当触头温度高于70～80℃时，氧化便会开始剧烈起来。还有电器产品绝缘材料的绝缘强度随温度的升高也会逐渐降低，当绝缘材料的温度超过极限温度时，材料急剧老化。温度越高则老化越快，寿命也就越短。 由于电器产品的材料在温度超过一定数值后其上述性能要变坏，因此为保证电器工作的可靠性和使用寿命，根据材料的机械和绝缘等性能的条件，对电器发热部件的温升允许极限值有明确的规定。温升试验就是测量电器的一些部件在规定的工作条件下的温升值。因此温升试验是试验中一个重要的安全检验项目。本文将根据GB14048.4-2010的规定，讨论交流接触器温升试验的要求和方法，以及测量过程中的有关影响因素。 交流接触器工作时的热源包括主回路和电磁系统两部分，主回路发热包括电流流过回路导体时的损耗、动静触头接触电阻的损耗以及连接导线和接线端的损耗；电磁系统发热包括线圈和分磁环的损耗以及铁磁体的损耗。因此根据标准规定交流接触器的温升试验主要涉及以下几个方面：接线端子的温升，易接近部件的温升，线圈和电磁铁绕组的温升。 一、交流接触器的温升试验要求 在GB14048.4-2010中，对交流接触器的发热部件规定了温升允许极限值。根据规定的试验方法进行试验，所测得的电器各部件温升应不超过以下有关规定值。 1、接线端子的温升 接线端子是用来与外部电路进行连接的电器部件，对于交流接触器来说主要包括主电路的接线端子和辅助电路的接线端子。两种接线端子的温升不应超过GB14048.1-2006表2的
大学物理实验-介电常数的测量
介电常数的测定实验报告 数学系 周海明 PB05001015 2006-11-16 实验题目：介电常数的测定 实验目的：了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较 法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量样 品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系：S Cd r 00εεεε== （1）。式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数，m F /10 85.812 0-?=ε，S 为样 品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 一、替代法 替代法参考电路如图1所示，将待测电容C x （图中R x 是待测电容的介电损耗电阻），限流电阻R 0(取1k Ω)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关K 1，调节信号源的频率和电压及限流电阻R 0，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数I x 。将开关K 2打到B 点，让标准电容箱C s 和交流电阻箱R s 替代C x 调节C s 和R s 值，使I s 接近I x 。多次变换开关K 2的位置(A,B 位)，反复调节C s 和R s ，使X S I I =。假定C x 上的介电损耗电阻R x 与标准电容箱的介电损耗电阻R s 相接近（s x R R ≈），则有
s x C C =。 另一种参考电路如图2所示，将标准电容箱C s 调到极小值，双刀双掷开关K 2扳到AA ’，测量C x 上的电压V x 值；再将K 2扳到BB ’，调节C s 让C s 上的电压V S 接近V x 。将开关K 2来回扳到AA ’和BB ’位，不断调节C s 和R s 值，使伏特计上的读数不变，即X S V V =，若s x R R ≈，则有 s x C C =。 二、比较法 当待测的电容量较小时，用替代法测量，标准可变电容箱的有效位数损失太大，可采用比较法。此时电路引入的参量少，测量精度与标准电容箱的精度密切相关，考虑到C s 和R s 均是十进制旋钮调节，故无法真正调到 X S V V =，所以用比较法只能部分修正电压差带来的误 差。比较法的参考电路如图3所示，假定C s 上的R x 与R s 接近（s x R R ≈），则测量C x 和C s 上的电压比V s /V x 即可求得C x ：X S s x V V C C /?=。 三、谐振法 谐振法测量电容的原理图见图4，由已知电感L （取1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电容C x 组成振荡电路，改变信号 源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出： L f C X 2241 π= （2）。式中f 为频率，L 为已知电感，C x 为待测电容。为减小 误差，这时可采用谐振替代法来解决。 谐振替代法参考电路如图5所示，将电感器的一端与待测电容C x 串联，调节频率f 使电路达到谐振，此时电容上的电压达到极大值，固定频率f 0，用标准电容箱C s 代替C x ，调节C s 使电路达到谐振，电容上的电压再次达到极大值，此时s x C C =。
绕组法测绕组温升 在安规测试中，我们一般采用热电偶法来获取待测设备内部各个点的温升情况。但是例如马达线圈转子由于其正常工作情况下运动的特性以及定子中表面某个点的温升并不能更好的反映其整体温升情况，因此，对与上述情形，我们可采取测量试验前后电阻来间接得出其温升值，即绕组法。在家用电器安全标准IEC 6 0335-1中，对马达线圈的温升，要求必须用绕组法来测量。为使广大客户更加了解绕组测试温升方法，摩尔实验室（MORLAB）特撰此文以做简要介绍。 绕组法测温升的原理是：铜、铝等金属，其电阻随温度的变化会呈现某一特定的规律。 绕组温升由下式计算求得：△t =(R2-R1)/R1（k+t_1）-(t_2-t_1) △t——绕组温升; R1——试验开始时电阻; R2——试验结束时电阻； k——对铜绕组，等于234.5；对于铝绕组，等于225； t_1——试验开始时的室温； t_2——试验结束时的室温； 在上述公式中各个值的测试过程中，试验开始时绕组应处于室温。试验结束时零秒电阻的获取是整个绕组法测温升的关键之处，由于马达线圈在正常工作情况下是运动的部件，要想直接在断电的一瞬间测量其电阻几乎是不可能实现的。并且在测试电路中存在电容和电感，在正常工作情况下会产生振荡信号，会极大干扰测试结果的准确性。所以我们一般会采用作图取点法利用衰减规律去推算零秒电阻，如下图所示。
如图所示，由于线圈电阻随温度变化呈现某一特定规律，通过测量线圈5s 、10s 、15s三个时间点的电阻，由作图法我们即可粗略估算出线圈零秒电阻。通过微电阻测试仪、秒表，分别测量5S、10S、15S三个时间点的线圈电阻。 需要注意的是，由于转子在试验后，有很大的可能改变其初始位置，而导致电阻变化。此处R1的电阻应在试验结束，待线圈冷却后测量，以保证试验前后线圈电阻不会受转子位置改变的影响。 另外，绕组法线圈电阻所测的是绕组平均温度，相对于热电阻法测的表面温度更能够反映线圈真实温升，并且绕组法可以测量旋转的转子温升，这一点是热电偶法所不能达到的（实际操作中，绕组法所测得温升往往比热电偶法高出10K 左右）。绕阻法测试操作难度比较高，实际操作中一般需要两个人合作完成。因此，在安规测试中，绕组法一般仅限于测量线圈温升，对于其它部件的温度，目前还是以热电偶法为主。
介电常数的测定实验报告 数学系 周海明 PB05001015 2006-11-16 实验题目：介电常数的测定 实验目的：了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比 较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量 样品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系：S Cd r 00εεεε== （1）。式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数， m F /1085.8120-?=ε，S 为样品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测 样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 一、替代法 替代法参考电路如图1所示，将待测电容C x （图中R x 是待测电容的介电损耗电阻），限流电阻R 0(取1k Ω)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关K 1，调节信号源的频率和电压及限流电阻R 0，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数I x 。将开关K 2打到B 点，让标准电容箱C s 和交流电阻箱R s 替代C x 调节C s 和R s 值，使I s 接近I x 。多次变换开关K 2的位置(A,B 位)，反复调节C s 和R s ，使X S I I =。假定C x 上的介电损耗电阻R x 与标准电容箱的介电损耗电阻R s 相接近（s x R R ≈），则有s x C C =。
另一种参考电路如图2所示，将标准电容箱C s 调到极小值，双刀双掷开关K 2扳到AA ’，测量C x 上的电压V x 值；再将K 2扳到BB ’，调节C s 让C s 上的电压V S 接近V x 。将开关K 2来回扳到AA ’和BB ’位，不断调节C s 和R s 值，使伏特计上的读数不变，即X S V V =，若 s x R R ≈，则有s x C C =。 二、比较法 当待测的电容量较小时，用替代法测量，标准可变电容箱的有效位数损失太大，可采用比较法。此时电路引入的参量少，测量精度与标准电容箱的精度密切相关，考虑到C s 和R s 均是十进制旋钮调节，故无法真正调到X S V V =，所以用比较法只能部分修正电压差带来的误差。比较法的参考电路如图3所示，假定C s 上的R x 与R s 接近（s x R R ≈），则测量C x 和C s 上的电压比V s /V x 即可求得C x ：X S s x V V C C /?=。 三、谐振法 谐振法测量电容的原理图见图4，由已知电感L （取 1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电容C x 组成振荡电路，改变信号源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出：L f C X 2241 π= （2）。式中f 为频率，L 为已知电感，C x 为待测电容。为减小误差，这时可采用谐振替代法来解决。 谐振替代法参考电路如图5所示，将电感器的一端与待测电容C x 串联，调节频率f 使电路达到谐振，此时电容上的电压达到极大值，固定频率f 0，用标准电容箱C s 代替C x ，调节C s 使电路达到谐振，电容上的电压再次达到极大值，此时s x C C =。
固体与液体介电常数的测量 一、实验目的: 运用比较法粗测固体电介质的介电常数，运用比较法法测量固体的介电常数,谐振法测量固体与液体的介电常数(以及液体的磁导率)，学习其测量方法及其物理意义，练习示波器的使用。 二、实验原理： 介质材料的介电常数一般采用相对介电常数εr 来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出εr ，它们满足如下关系： S Cd r 00εεεε== 式中ε为绝对介电常数，ε0为真空介电常数，m F /1085.8120 -?=ε，S 为样品的有 效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 替代法： 替代法的电路图如下图所示。此时电路测量精度与标准电容箱的精度密切相关。实际测量时，取R=1000欧姆,我们用双踪示波器观察,调节电容箱和电阻箱的值,使两个信号相位相同, 电压相同，此时标准电容箱的容值即为待测电容的容值。
谐振法： 1、交流谐振电路： 在由电容和电感组成的LC 电路中，若给电容器充电，就可在电路中产生简谐形式的自由电振荡。若电路中存在交变信号源，不断地给电路补充能量，使振荡得以持续进行，形成受迫振动，则回路中将出现一种新的现象——交流谐振现象。RLC 串联谐振电路如下图所示: 图一：RLC 串联谐振电路 其中电源和电阻两端接双踪示波器。 电阻R 、电容C 和电感L 串联电路中的电流与电阻两端的电压是同相位的，但超前于电 容C 两端的电压2π ，落后于电感两端的电压2π ，如图二。 图二：电阻R 、电容C 和电感L 的电压矢量图 电路总阻抗：Z = = L V → -R V →
2012年12月（中）工业技术科技创新与应用 变频器的温升及其试验方法探讨 徐文广 （天津亿鑫通科技股份有限公司，天津300000） 1引言 在传统工业生产中，变频器主要用于对电动机进行控制，而随着科学技术的不断进步，变频器的应用范围越来越广泛，例如可以将变频器应用于逆变电源中。对用户而言，想要保证变频器能够稳定运行，在选用时需对变频器有一个全面的认识。型式试验是判定变频器产品标准的一个重要环节，而温升试验作为型式试验中的一项重要检测步骤，其试验中的温升值是衡量变频器整体性能的一个重要因素。温升数值过大说明变频器很容易在负载过大、电流过强、周围温度过高的情况下被烧毁。相反，温升数值过低则说明变频器在设计时为增加散热而增大了体积，这便造成了成本过高的问题。随着变频器温度的升高，其出现故障的频率也随之增大，成指数上升，其使用寿命随之降低，成指数下降，因此，应严格控制变频器的使用温度，在其散热方面狠下功夫。 2变频器的基本原理及发热部位 常规情况下，变频器一般采用AC-DC-AC的变换方式，如图1所示，为常规变频器的主电路原理图，其中包含了AC-DC的整流模块、能耗模块以及DC-AC的逆变模块。其基本原理是将频率和电压均为固定值的三相电压转换为频率和电压可变的三相交流电。 图1常规变频器主电路原理图 整流模块和逆变模块是变频器中的主要发热部位。由于在整流过程中，通过三相桥式整流电路的电压频率为固定值，所以只能在降低整流电路压降方面控制温升，但这种方法对温升影响不大。逆变模块主要用于转变功率，并且作为输出器件，其发热量较多，对温升影响很大。 目前，绝大部分变频器将绝缘栅双极型晶体管（即IGBT）作为其逆变模块的主要器件。双极型晶体管和金氧半场效晶体管（MOSFET）共同构成了IGBT，由于IGBT工作时，流通电流较大，极间开关频率也较高，这就导致了其功耗很大。若不能有效控制其发热量，将极易损坏IGBT内部结构。在变频器工作时，除了IGBT容易产生发热外，诸如其他器件连接处、特定材料的导线、电阻电感等也会产生热量，因此，应该按国家规定标准控制其温升极限值。 3变频器的温升试验 3.1等效法温升试验 如图2所示为等效法温升试验原理图，利用电阻和电感作为其模拟负载，由于这种方法在调节负载方面不够灵敏，且功耗很大，所以已经很少被采用。 图2等效法温升试验原理图 3.2模拟法温升试验 目前主流的温升试验方法是模拟法，如图3所示为模拟法试验原理图，其基本原理是将电动机与变频器相连，作为其负载，然后将电动机与直流发电机通过连接轴相连，达到驱动发电机的目的。这样，直流发电机产生的电能便能被逆变装置回馈给电网。如想改变变频器的负载大小，仅需对发电机的励磁进行调节便可，试验过程操作简单，而且功耗很低，逆变器对电网无谐波干扰。这种方法非常实用于通用V/F变频器中高转速试验，其逆变效果在直流电压较高时非常明显。在进行模拟法试验时，应注意：作为变频器的负载，电动机的额定容量应与之匹配，发电机和电动机需同轴连接，且容量大抵相当。 图3模拟法温升试验原理图 3.3试验仪器的选择 （1）电压、电流表。应用频谱分析仪所选电压表、电流表进行校核。（2）远红外测试仪。可用其对变频器外表部分进行温度测量，用其显示读数减去当时环境温度即可得到温升值。（3）热电偶或热敏电阻。将其与测试部位相粘连，通过测量其两端热电势或电阻值，然后再与所对应的温升分度表对照，即可检测变频器内部温升。 3.4测量方法 在进行变频器温升试验时，应保证所处环境为室温，注意保证周围环境的通风和散热，在变频器周围半米高、一米远的距离均匀放置若干个温度计，在进行测量时，保证变频器输入电压为额定电压，流经电流为额定电流，测量用电流表应调至0.5级以上，并且其指针应超过2/3量程。这时，方可对变频器的诸如整流模块、IGBT、电路导线等主要部件进行温升测试。对温度进行测量的时间周期一般需达到4个小时以上，记录温升值的频率应保证每隔半个小时一次，当对比温度变化率不足1℃/h时，即可停止试验，说明温升已趋于稳定。 3.5试验判定 表1所示为生产厂商所提供的标准极限温升，将试验结果与之对比，验证其是否符合要求。 表1主要部件极限温升 4结论 事实证明凡经试验验证符合标准要求,并通过长时间考核的变 频器投运以后,都会有很高的可靠性。所以了解变频器的发热原因, 并对其进行温升考核是提高变频器使用寿命的重要前提。 参考文献 [1]冯秋，曹国刚.浅谈IGBT在变频器保护中的应用[J].北京:电力 电子技术应用,，2010,(10);187-188. [2]葛云燕，李新平.低压变频器温升理论研究[J].中国电力企业化 管理，2007，(3);66-67. [3]李宝英，魏长宏．基于变频器的温升试验探讨[J]．动力与电气工程， 2011，(03);167-168. 摘要：在日常生活和生产中，已经越来越多的应用到了变频器，其可靠性在很大程度上受散热问题影响。本文首先分析了变频 器的基本原理及发热部位，然后重点阐述了变频器的温升试验方法。 关键词：变频器；温升；试验方法 ；；；；；；；；；；；；；；； ；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；； ；；；；；； ；；；；；；； ；；；；；； ；；；；；；； ；；；；；；；；；； ；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；； 110 --
实验七 介电常数的测量 ε和损耗角tgδ的温度和频率特性，可以获取物质内部 测量物质在交变电场中介电常数 r 结构的重要信息。DP—5型介电谱仪内置带有锁相环(PLL)的宽范围正弦频率合成信号源和由乘法器、同步积分器、移相器等组成的锁定放大测量电路，具有弱信号检测和网络分析的功能。对填充介质的平行板电容器的激励信号的正交分量(实部和虚部)进行比较、分离、测量，检测介电频率谱和温度谱。作为大学物理实验的内容，具有测量精度高、方法新颖、知识性和实用性强等特点。 [目的要求] ε和损耗角tgδ的温度和频率特性。 1．学习用介电谱仪测量物质在交变电场中介电常数 r 2．了解带有锁相环(PLL)的正弦频率合成信号源和锁定放大测量电路的原理和结构。 3．掌握对信号的正交分量(实部和虚部)进行比较、分离、测量的方法。 [实验原理] 图1测量原理图 原理如图1所示.置于平板电极之间的样品，在正弦型信号的激励下，等效于电阻R和电容C的并联网络。其中电阻R是用来模拟样品在极化过程中由于极化滞后于外场的变化所引起的能量损失。若极板的面积为A，间距为d，则： R=d/Aσ， C=εA／d， tgδ=1／ωRC=σ／ωε 式中ε=εoεr，εo为真空介电常量，σ为与介电极化机制有关的交流电导率。设网络的复阻抗为Z，其实部为Z’，虚部为Z″，样品上激励电压为Vs(基准信号)，通过样品的电流由运放ICl转化为电压Vz：(样品信号)，用V’s，V″s和V″z分别表示其实部和虚部，则有：Vz＝RnVs／Z， σ=K(V’sV’z+V″sV″z)， ωε=K(V’sV″z-V″sV’z) tgδ=(V’sV’z+V″sV″z)/ (V’sV″z-V″sV’z) 式中K=d／ARn(V’sV’s+V″sV″s)。 电压的实部和虚部通过开关型乘法器IC2和π／2移相器IC3实现分离后测量。IC2的作用是将被测正弦信号Vz(或Vs)与同频率的相关参考方波Vr相乘。本系统测量时通过移相微调电路使Vr和vs同相位，即Vs的虚部V″s=O，测量公式简化为： σ=K’V’z， ωε=K’V″z, tgδ=V’z/V″z
温升测试的介绍 只针对家电产品，也就是使用EN/IEC 60335的产品适用，但是原理部分所有安全测试的基准都是一样的，只是可能受到国家的电源供电系统的不同或产品的差异而有不同的要求。 我将会分成四个部分来介绍温升测试，第一是实验室的5个要素；第二是温升测试的实验室5要素详谈；三是如何去选择测试需要考虑的点；第四是测试完后需要记录的数据和需要注意的问题。另外我觉得重点不是测试，而是之前的准备；而更加重要的是背景知识的积累。 第一部分实验室的5个要素，即试验环境，实验设备，实验样品，操作人员，试验方法，对任何产品均适用。 1）实验环境就是实验所需要满足的温度湿度等要求，有时需要特别的设备来达到这些要求； 2）实验设备这里所指的是你需要检查你所使用的仪器是不是经过校准的，并且是否在有效期以内的，另外这些设备的测试范围是否可以覆盖你所需测试的样品的，如果上面的情况是否请和贵公司的仪器部门联系，不要把问题扯远，工程师不是全能，知道自己需要使用什么量程的仪器就够了； 3）实验样品就是在测试前你需要检查你的样品是完好的，能正常工作的，这个问题说重要也重要，经常我都会发现有些工程师测试时间大于很多分配的时间，经过了解，有时可能就是忘记布点前先检查，结果布完发现样品不工作，不是所有从生产线上抽过来的样品都可以工作的；安全工程师一定不能有的心理就是侥幸，做一份工作就应该有相应工作的职业素养（题外话）； 4）操作人员就是指负责这个测试的人员，必须保证测试人员是经过设备和实验方法的培训的，有资格从事这个实验的，如果是没有经验的操作人员需要有资历的工程师指导，很多工厂自己测试都是合格，然后给样板我们测试时就发现不合格，其原因就在于操作人员的问题了；一个臭氧浓度测试我都需要培训一次设备/测试标准/测试样板，指导新工程师测试一次，现场看新工程师测试3次，以后不定期的抽检，这一块对测试的结果可能影响是最大的也最可能出问题的； 5）实验方法，你所执行的测试所依据的标准，或者客户指定的测试方法，不管你有多么熟悉产品和标准，测试前还是浏览一下你所需要参考的标准，确保不遗漏任何信息。 第二部分，温升测试所对应的5要素 1）试验环境，一般part 1部分第五章就是关于测试的要求，比如温度，电压和频率的选者，PTC产品怎么做温升等等都可以在这里找到，一般都是要求20度+/-5度的，如果part 2部分没有特殊要求，就是参考part 1的要求，另外空调需要在焓差室，冰箱需要使用恒温恒湿箱，如果去热带气候的国家风扇类通风设备可能在40度的环境下做（国家差异中可以找到），总之结合part 1和part 2部分和国家差异的要求先了解清楚现在测试样品的环境条件； 2）设备和工具：温度巡检仪，细丝热电偶（fine-wire thermocouple），功率仪，测试角，如果要用绕组法测绕组的温升还需要（电桥或万用表（最好带存储功能的），开关，每个公司可能略有不同）；温度巡检仪有些公司和电脑连在一起，系统控制（认证机构基本都用这个），有些是直接打点（工厂使用居多），这里需要注意的是功率仪是否满足你测试产品的电流和功率，尤其是大功率和一些特殊的产品，也就是量程要看一看，比如有些可以产生蒸汽或压力的设备那么你的测试仪器是否可以继续使用呢？以前公司用了一台不可以测试蒸汽类产品的设备来测试，由于这个问题的疏忽公司一次就损失了20万左右； 再来看看细丝热电偶，热电偶不一定都是细丝的哦，但是标准要求你是用细丝热电偶，何谓细丝，标准也有定义，直径不超过0,3mm的，从这个角度看很多工厂的热电偶都是不