 |
Ш. Описание лабораторной работы и порядок ее выполнения.
|
|
|
|
Для определения диэлектрической проницаемости наибольшее распространение получили мостовые методы, используемые в измерении при постоянном или переменном напряжении низкой частоты, и резонансные методы, применяемые на высоких частотах. На высоких частотах мостовые схемы могут быть применены при условии тщательного экранирования и предварительно уравновешивания моста с целью устранения влияния паразитных емкостей и собственных индуктивностей элементов моста. Резонансные схемы применяются от нескольких десятков килогерц до, примерно, 200 МГц. При измерении этими методами диэлектрик снабжается электродами, и измеряется емкость полученного конденсатора, затем по емкости находят 8 в случае плоских электродов по формуле, которую можно получить из формулы (3), подставив в нее значение s0:
В настоящей работе s определяется мостовым методом с помощью измерителя L, С, R цифрового Е 7-8.
Измеритель L, С, R цифровой Е 7-8 предназначен для автоматического измерения параметров конденсаторов, катушек индуктивности, резисторов с цифровым отсчетом измеряемых величин.
Прибор питается от сети переменного тока частотой 50 Гц при напряжении 220В.
Рабочая частота прибора (100 ± 10) Гц.
Прибор обеспечивает автоматический и ручной выбор пределов измерения.
В данной работе измеряется емкость с потерями по параллельной схеме замещения, выраженными в форме тангенса угла потерь.
Пределы измеряемых величин:
Емкость (С) ± (0.01 pF - 100 μF), tgδ -1 х 10-4 -1
Прибор имеет два режима работы: следящий режим и режим одиночного измерения.
Структурная схема прибора.
В основе измерения прибором лежит мостовой метод с фазочувствительными детекторами уравновешивания. Питание моста осуществляется от генератора 1000 Гц. Напряжение разбаланса мостовой схемы через усилитель сигнала разбаланса поступает на входы фазовых детекторов активной (АС) и реактивной (PC) составляющих.
|
|
|
Опорные напряжения фазовых детекторов снимаются с мостовой схемы и выбираются такими, чтобы связь контуров уравновешивания была минимальной.
Выходные напряжения разбаланса с фазовых детекторов подаются на реверсивные счетчики, управляющие состоянием органов уравновешивания мостовой схемы, и на генераторы импульсов, задающие скорость счета реверсивных счетчиков.
Направление счета реверсивных счетчиков определяется знаком напряжения разбаланса фазового детектора, скорость счета -величиной этого напряжения.
Чем дальше мост от состояния равновесия, т.е. больше напряжение разбаланса, тем больше частота следования импульсов от генераторов АС и PC, тем больше скорость реверсивного счетчика и, следовательно, быстрее процесс уравновешивания моста. По мере приближения к балансу напряжение разбаланса уменьшается, вследствии чего замедляется скорость уравновешивания моста. Для пуска и остановки системы дискретного уравновешивания имеется вспомогательная система аналога уравновешивания (САУ), плавно уравновешивающая мост в пределах + 0,6 единицы дискретности (на рис. 10 она для простоты опущена).
При наличии разбаланса больше ± 0,6 единицы дискретности САУ находится в состоянии ограничения и происходит дискретное уравновешивания моста. По достижении разбаланса, не превышающего ± 0,6 единицы дискретности, САУ выходит из состояния ограничения и останавливает работу схемы дискретного уравновешивания моста.
Рис. 10. Структурная схема прибора
Упрощенная измерительная схема моста.
Измерительная система прибора представляет собой четырехплечий мост с трансформаторами с тесной индуктивной связью с операционными усилителями.
|
|
|
Изменение схемы, обеспечивающее переход от измерения объектов с емкостным характером реактивности к измерению объектов индуктивного характера, достигается сменой переключателя С, G - L, R. Измерение потерь в виде активной составляющей (G, R) или тангенса угла потерь (tgδ) определяется установкой переключателя G, R-tgδ.
Подготовка к работе.
1. Подключите к прибору кабель питания.
2. Заземлите прибор с помощью клеммы защитного заземления.
3. Проверьте правильность установки и номиналы предохранителей.
4. Установите тумблер "Сеть" в нижнее положение и включите в сеть
кабель питания прибора.
5. К гнездам Zx (I, U, I1, U1) подсоедините соединительный кабель.
6. Установите переключатель U поляр., I подмаг. в положение ВЫКЛ,
переключатель, «пределы измерений» - в АВТ., переключатель
ЗНАК С, L в положение АВТ.
Порядок работы.
Подготовка к проведению измерений.
Включите тумблер «Сеть» и дайте прибору прогреться в течение 1 мин. Убедитесь в правильном функционировании прибора. Проверка производится в следующем порядке:
- Установите переключатель "Вид измерений" в положение C,G и
G,R, а тумблер «ЗАПУСК» в положение следящий;
- При разведенных концах соединительного кабеля на табло прибора
должны появиться показания по обеим составляющим 00,00 pF или
00,01 pF и 000,0 nS;
- Закоротите концы соединитльного кабеля с помощью медной или
латунной пластины шириной порядка 1 см длиной 2 см, на
показания 99,99μF и 999,9 mS;
- Переведите переключатель С, G - L, R в положение L, R;
- При замкнутых концах соединительного кабеля на табло прибора
должны быть показания 000,0μH или 000,1 μН и 0,000 Ω или 0,001
Ω, при разомкнутых - 999,9 Н и 9,999 MΩ
Проведение измерений
При необходимости проследить изменение параметров измеряемого объекта проводятся измерения в следующем режиме с автоматическим выбором пределов измерения.
Порядок проведения измерений следующий:
1. Присоедините измеряемый образец к прибору с помощью выводов
соединительного кабеля.
2. Установите переключатель «Запуск» в положение следящий.
3. Установите переключатель «Знак С, L» в положение (+).
4. Установите переключатель «Вид измерений» в положение С, G и
tgδ.
5. Установите переключатель «Пределы измерений» в положение
«Авт.»
|
|
|
6. Прочтите результаты измерения (ёмкость, pF и tgδ) на табло
прибора.
Задание
1. Измерить емкость и tgδ диэлектриков при различных температурах
(значение температур, при которых ведется исследование, задаются
преподавателем).
2. Рассчитать значение е для исследуемых диэлектриков при
соответсвующих температурах по формуле (7).
3. Построить графики зависимостей s и tgδ от температуры.
4. Исходя из литературных данных о составе исследуемых
диэлектриков (органические, неорганические) и структуре
(нейтральные, полярные, ионные) и из полученных
экспериментально температурных зависимостей s и tgδ
исследуемых диэлектриков, а также учитывая абсолютные значения
ε и tgδ, сделать вывод о преобладающем виде поляризации
исследуемых материалов и объяснить температурные зависимости
ε и tgδ этих диэлектриков.
IV. Содержание отчета
Отчет должен содержать:
а) расчетную формулу
б) таблицу результатов измерений и вычислений по форме табл.2.;
в) графики зависимостей s и tgδ от температуры;
г) выводы.
| № образца Наименование материала | h, см | S, см | t, см | сх, пФ | ε | tgδ |
V. Контрольные вопросы
1. Физическая сущность процесса поляризации.
2. Основные виды поляризации.
3. Классификация диэлектриков по видам поляризации.
4. Что такое диэлектрическая проницаемость и каковы ее значения
для различных классов диэлектриков?
5. Виды диэлектрической проницаемости и их размерности.
6. Зависимость ε и tgδ от температуры для различных видов
поляризации.
7. Формула для расчета.
8. Отличие поляризации от электропроводности.
ЛИТЕРАТУРА
Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы.
Л.: Энергоатомиздат, 1985. 304 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
I.Цель работы...................................................................................................2
П. Краткие теоретические сведения.............................................................2
III. Описание лабораторной работы и порядок ее выполнения ………...13
IV. Контрольные вопросы по лабораторной работе.................................. 17
V. Литература.................................................................................................... 17
|
|
|
