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高压介质损耗测试仪功率

中国教育装备采购网 2019/4/10 15:25:10 围观931次 我要分享


  工作原理

  启动测量后高压设定值送到变频电源,变频电源用PID算法将输出缓速调整到设定值,测量电路将实测高压送到变频电源,微调低压,实现准确高压输出。根据正/反接线设置,测量电路根据试验电流自动选择输入并切换量程,测量电路采用傅立叶变换滤掉干扰,分离出信号基波,对标准电流和试品电流进行矢量运算,幅值计算电容量,角差计算tgδ。反复进行多次测量,经过排序选择一个中间结果。测量结束,测量电路发出降压指令变频电源缓速降压到0。

  测量方式及原理

  按被测试品是否接地分两种测量方式,即正接线测量方式和反接线测量方式。两种测量方式的原理如图一所示

  在高压电源的10kV侧,高压分两路,一路给机内标准电容CN,此电容介损非常小,可以认为介损为零,即为纯容性电流,此电流ICN 可做为容性电流基准。在Cx试品一侧,试品电流Icx通过采样电阻R采入机内,此Icx可分解成水平分量和垂直分量见图二所示,通过计算水平分量与垂直分量的比值即可得到tgδ值。

  在图一(a)中Cx为非接地试品,试品电流Icx从试品末端进入采样电阻R,得到全电流值,在图一(b)中Cx为接地试品,机内Cx端直接接地,电流Icx从试品高压端到机内采样电阻取得全电流值。

  介质损耗计算公式

  电介质在恒定电场作用下,介质损耗的功率为

  W=U2/R=(Ed)2S/ρd=σE2Sd

  定义单位体积的介质损耗为介质损耗率为

  ω=σE2

  在交变电场作用下,电位移D与电场强度E均变为复数矢量,此时介电常数也变成复数,其虚部就表示了电介质中能量损耗的大小。

  高压介质损耗测试仪功率

  损耗角正切表示为获得给定的存储电荷要消耗的能量的大小,是电介质作为绝缘材料使用时的重要评价参数。为了减少介质损耗,希望材料具有较小的介电常数和更小的损耗角正切。损耗因素的倒数Q=(tanδ)-1在高频绝缘应用条件下称为电介质的品质因素,希望它的值要高。

  tanδ被称为介质损耗角的正切,它是交流电压下电介质中的有功分量和无功分量的比值,是一个无量纲的数,反应的是电介质内单位体积中能量损耗的大小

  介质损耗与外施电压、电源频率、介质电容C和介质损耗因数tanδ成正比。但是用介质损耗P表示介质品质的优劣是不方便的,因为,P值和试验电压、介质尺寸(形状、大小、厚度等)等因素有关,不同设备间难以互相比较,因此也不能准确的反映电介质的绝缘状况。而当外加电压、频率一定时,介质损耗仅与介质的等值电容和介质损耗因数有关,对于一定结构及形成的电介质,等值电容是定值,因此tanδ就完全反映了介质损耗情况,可以用来评价高压电力设备的绝缘水平,它是仅取决于材料的特性而与材料尺寸无关的物理量。所以,在工程上选用介质损耗角的正切tanδ的值来判断介质的品质,表征电介质的损耗大小。

  介电常数介质损耗测试仪的创新设计,无疑为高频元器件的阻抗测量提供了完美的解决方案,它给从事高频电子设计的工程师、科研人员、高校实验室和电子制造业提供了更为方便的检测工具,测量值更为精确,测量效率更高。使用者能在仪器给出的任何频率、任意点调谐电容值下检测器件的品质,无须关注量程和换算单位。高压介质损耗测试仪功率

  网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号,信号源输出通过功分器均分为两路信号,一路直接进入R接收机,另一路通过开关输入到被测件相应测试口,所以,R 接收机测试得到被测输入信号信息。

  被测件输出信号进入网络分析仪B接收机,所以,B接收机测试得到被测件输出信号信息。B/R为被测试件正向传输特性。当完成反向测试测试时,需要网络分析仪内部开关控制信号流程。

  反射特性是被测件反射与输入激励的相对比值, 网络分析仪要完成该项测试,需分别得到被测件输入激励信号和测试端口反射信号。高压介质损耗测试仪功率

  网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号,信号源输出通过功分器均分为两路信号,一路直接进入R接收机,另一路通过开关输入到被测件相应测试口,所以,R 接收机测试得到被测输入信号信息。

  激励信号输入到被测件后会发射反射, 被测件端口反射信号与输入激励信号在相同物理路径上传播,定向耦合器负责把同个物理路径上相反方向传播的信号进行分离,提取反射信号信息,进入A接收机。

  A/R 为被测试件端口反射特性。当需要测试另外端口反射特性时,需网络分析仪内部开关将激励信号转换到相应测试端口。

  信号源

  信号源提供被测件激励信号,由于网络分析仪要测试被测件传输/反射特性与工作频率和功率的关系。所以,网络分析仪内信号源需具备频率扫描和功率扫描功能。

  为保证测试的频率精度,现在网络分析仪内信号源采用频率合成方法实现。当扫宽设置为零时,输出信号为点频CW信号。

  网络分析控制其输出功率依靠ALC和衰减器两个部分完成。 ALC保证输入信号功率的稳定和功率扫描控制,由于ALC控制范围有限,需衰减器完成大范围功率调

  信号分离装置

  网络分析仪内部功分器和定向耦合器分别完成对被测件输入信号和反射信号的提取。其中当要测试被测件某个端口反射特性时,必须将定向耦合器直接连接在该测试端口上。

  这两部分统称为信号分离装置,这部分硬件也通常被测试为“测试座”,在一些特殊测试场合(大功率测试等)可不使用网络分析仪表一体化的内置测试座,而使用外置测试座设备。

  电桥用于反射性能测试,电桥可覆盖很宽频率范围,电桥的主要缺点是对传输信号有较大损耗。因此对于给定的信号源功率。结果导致输入到被测件的功率损失。

  定向耦合器负责分离反射测试中的激励信号和反射信号,这个功能也可由电桥完成,与定向耦合器相比,电桥可覆盖更宽的频率范围,单其对测试的传输信号有较大损耗。

  定向耦合器是三端口器件;其三个端口为; 输入端,输出端和耦合端。

  在反射测试中之所以需要定向耦合器,是利用定向耦合的定向传输特性。当把信号由定向耦合器输入端接入时,耦合端有耦合输出,此时称为正向传输,定向耦合器相当于不均分功率分配器。

  在正向传输中,耦合器耦合输出与输入功率比值比定义为耦合度

  对于理想定向耦合器,当信号由耦合器输出端接入反向工作时,耦合端没有输出。这是因为输入功率被耦合器内部的负载和主臂终端外接负载所吸收,这就是定向耦合器的单向传输性。

  实际定向耦合器反向工作时,耦合端会有泄露输出, 反向工作时耦合端输出与输入信号功率比定义为定向耦合器隔离度。

  对定向耦合器测试的重要指标为其方向性(Directivity),方向性为定向耦合器反向工作隔离度与正向工作耦合度差值。方向性指标反映耦合器分分离正反两个方向信号的能力。可以被视为反射测试的动态范围。

  测量定向耦合器有一种简易方法,不需要正向和反向连接测试。当定向耦合器内部负载损耗功率相当小时,该方法得到的结果与真实值相近。

  首先,在主臂输出端接一个短路负载,由于全反射,耦合端输出反映耦合度,对该值进行规一化处理后端接匹配负载。此时耦合端只是有限隔离度引起的泄露信号。因为已经进行了规一化处理,最后读值就是耦合器方向性。

  反射测试中,定向耦合器对于被测件反射信号而言是正向连接,定向耦合器耦合端输出反映反射信号信息。

  网络分析仪测试反射特性时,由于定向耦合器有限的方向性影响,耦合器耦合端会包含泄露的输入激励信号,该信号会与反射信号进行矢量叠加,造成反射指标测试误差。

  被测件匹配性能越好,定向耦合器方向性对测试影响越大。

  网络分析仪中的接收机

  由功分器,定向耦合器及输出端得到的信号输入到相应接收机进行处理,为对这些信号进行分析,网络分析仪内置多台接收机。

  高压介质损耗测试仪功率

点击进入北京冠测精电仪器设备有限公司展台查看更多 来源:中国教育装备采购网 作者:王彦13581986395 责任编辑:张肖 我要投稿
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