Знакомство с диэлектрическими материалами и измерение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь

Цель работы Ознакомиться визуально с образцами следующих диэлектрических материалов:

резина,

стеклотекстолит,

лакоткань (толщина 0,125 мм),

полиметилметакрилат (оргстекло),

гетинакс,

текстолит,

поливинилхлорид (ПВХ, винипласт),

поливинилхлорид в виде изоляционной ленты (ПВХ-лента),

эпоксидный компаунд,

фторопласт (политетрафторэтилен),

кремнийорганическая резина.

Провести у выбранных образцов измерения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Ознакомиться с построением векторных диаграмм для схем замещения диэлектрика.

 

Методы измерения

Диэлектрическую проницаемость e испытуемого материала вычисляют, измерив предварительно ёмкость образца в эквивалентной последовательной схеме или в эквивалентной параллельной схеме. Тангенс угла диэлектрических потерь tgd можно определить путем прямых измерений или по результатам косвенных изменений, используя формулы пересчета.

Методы определения tgd и e на частоте 50 Гц стандартизированы (ГОС 6433.4-71 и ГОСТ 6581-75).

В лабораторной работе для указанных измерений используется измеритель иммитанса[4] LCR-819. Измеритель иммитанса предназначен для автоматического измерения емкости, индуктивности и сопротивления с базовой погрешностью 0,05 % по параллельной и последовательной эквивалентным схемам.

Описание лабораторной установки

Цифровой измеритель иммитанса LCR-819 представлен на рис. 3.3.

Назначения кнопок, используемых при измерении:

1 – питание прибора;

2 – выбор измеряемых величин (при индикации режима MODE);

3 – выбор схемы измерения (при индикации режима CIRCUIT);

5 – цифры для набора частоты;

6 – ввод набранной частоты.

 

Рис 3.3 Передняя панель цифрового измерителя иммитанса

 

Включение прибора производится кнопкой 1.

Выбор измеряемого параметра производится с помощью кнопки 2. При этом:

режим «C D» – измерение емкости С и тангенса угла диэлектрических потерь D (Dissipation Factor – англ.) – используется в данной работе; (режимы: «L Q», «C Q», «R Q» в данной работе не используются).

Выбор частоты измерения производится следующим образом: нажать кнопку 4, набрать необходимую частоту цифровыми кнопками 5 (в кГц, 100 Гц набирать как 0,1 кГц) и нажать кнопку 6 - ввод.

Измерение производится автоматически. При смене диэлектрика питание прибора не отключается.

Методические указания

 

Студенты должны ознакомится со всеми имеющимися материалами и выбрать для измерений по три образца на каждого члена бригады.

Перед началом работы рекомендуется отыскать по справочнику ожидаемые значения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь выбранных материалов. По справочному значению относительной диэлектрической проницаемости рассчитать значения ожидаемой ёмкости. Толщина образца и диаметр верхнего электрода (для определения площади) измеряются при помощи штангенциркуля.

Для измерений образец изучаемого материала помещается между двумя плоскими электродами круглой формы.

При определении относительной диэлектрической проницаемости e измеряется ёмкость C образца. Тангенс угла диэлектрических потерь tgd (D) измеряется непосредственно.

Измерения ёмкости C и тангенса угла диэлектрических потерь tgd (D) производятся на трех частотах для каждого образца – 100 Гц; 1 кГц и 100 кГц.

По измеренным значениям ёмкости, толщине образца и площади электродов вычисляется относительная диэлектрическая проницаемость материала.

В отчете по работе должны быть представлены:

- все измеренные значения: С, tgd, частота измерения, площадь пластин и толщина образцов;

- рассчитанные значения диэлектрической проницаемости для каждого образца на каждой частоте;

- справочные значения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь с указанием частот, им соответствующих.

Измеренные значения сравниваются со справочными, все расхождения объясняются.

В отчете необходимо также привести последовательную и параллельную схемы замещения диэлектриков, соответствующие им соотношения и векторные диаграммы, используя материал лекций и справочника.

Отчет выполняется один на подгруппу и защищается индивидуально каждым членом подгруппы.