电气与电子测量技术
实验6 介质损耗因数的测量?
实验目的
1、介质损耗
定义：绝缘介质在交变电场的作用下，由于介质电导、介质极化效应和局部放电，在其内部引起的有功损耗，也叫介质损失，简称介损。
实验目的
2、介质损耗角
定义：在交变电场作用下，绝缘介质内流过的电流相量
I和电压相量U之间的夹角φ
（功率因数角），而φ的余
角δ就是介质损耗角，简称介损角。(a) 绝缘介质的RC并联等效电路(b) 相量图
图1 绝缘介质RC并联等效电路和相量图
实验目的
3、介质损耗因数
定义：在交变电场作用下，绝缘介质中的有功分量和无
功分量的比值。
Q
P
绝缘介质的无功功率绝缘介质的有功功率介质损耗因数=
??UIsin UIcos =
tg δUIcos δ
UIsin δ== 介损角正切值
介质损耗为：所以说介质损耗因数tg δ可以用来衡量介质损耗大小。
δ
ωδtg CU tg UI UI P c R 2
===
实验设备
?一般采用高压交流电源及高压电桥（配有标准电容器）来测量介质损
耗因数tgδ 。
?在测得tgδ的同时，也能得到被试品的电容量。
实验设备
试验变压器
控制台
分压器高压交流电源
实验设备
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高压电桥
标准电容器
实验设备
根据工作原理不同，高压电桥可分为两大类：阻抗比电桥（西林电桥）
电流比较型电桥
西林电桥原理
Zx：被试品的等效阻抗
Cn：标准电容器
R3：可调无感电阻
C4：可调无感电容器
图2 西林电桥原理图
西林电桥原理
当电桥平衡时，应满足：即左边实部显然等于零，整理可得：
介质损耗因数：电容值：0=G I 3
4Z Z Z Z n X =3
n 4X X 4X 42
X 4R ωC j )R ωC R ωC j()C C ω-R R 1(
=++44X
X C ωR C ωR 1
=44X
X C ωR C ωR 1
tg δ==
3
4n 34n X R R C tg δ11
R R C C ≈+?=
电流比较型电桥原理
图3 电流比较型电桥原理图
电流比较型电桥原理
当电桥平衡时，应满足：即
两边实部虚部相等，且令整理可得
介质损耗因数：电容值：0 i I 33442N 1X N I N I N I N I ++=()()
32412N Test 1X X Test N RG βj -N RG αN C ωj U N G C ωj U +=+()
412N N 321X 1X N αRG N C ωj C ωN RG βN C ωj N G ++=+1N RG 41=3
2N N =2
2
X X βRG N α11ωC G tg δ+==N
1
2X C N α
N C +=
介质损耗因数测量的优缺点
优点?可以很灵敏地发现电气设备绝缘整体受潮、劣化变质以及
小体积设备贯通和未贯通的局部缺陷；
?便于定量分析绝缘材料的损耗特性，有利于绝缘材料的分
析研究和结构设计；
?与绝缘电阻和泄漏电流的测量相比具有明显的优点，它与
试验电压、试品尺寸等因素无关，更便于判断电气设备绝缘变化情况。
缺点?所需试验设备较多，且体积较大，不宜搬运；
?试验电源有较大的谐波干扰或外界强电场干扰时，电桥常
常无法平衡，读数误差较。
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现场实验
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