今天有我来为大家介绍下电容率和介质损耗因数的推荐方法：

GB/T1409测量电气绝缘材料在工频、音频、高频

(包括米波波长在内)

下电容率和介质损耗因数的推荐方法

范围本标准规定了在15Hz?300MHz的频率范围内测量电容率、介质损耗因数的方法,并由此计算某些数值,如损耗指数。本标准中所叙述的某些方法,也能用于其他频率下测量。

本标准适用于测量液体、易熔材料以及固体材料。测试结果与某些物理条件有关,例如频率、温度、湿度,在特殊情况下也与电场强度有关。

有时在超过1000V的电压下试验,则会引起一些与电容率和介质损耗因数无关的效应,对此不予论述。

相对电容率relative permittivity

ε _r

电容器的电极之间及电极周围的空间全部充以绝缘材料时,其电容C_x与同样电极构形的真空电容C_o之比;

 ……………………………(1)

式中;

ε_r——相对电容率;

C_x——充有绝缘材料时电容器的电极电容;

C_o——真空中电容器的电极电容。

在标准大气压下,不含二氧化碳的干燥空气的相对电容率ε _r等于1.00053,因此,用这种电极构形在空气中的电容C_x来代替C_o测量相对电容率ε_r时,也有足够的精确度。

在一个测量系统中,绝缘材料的电容率是在该系统中绝缘材料的相对电容率ε_r与真空电气常数ε_r的乘积。

在SI制中,*电容率用法/米(F/m)表示。而且,在SI单位中,电气常数ε_r,为:

 ……………………………(2)

在本标准中,用皮法和厘米来计算电容,真空电气常数为:ε₀=0.088 54 pF/cm

介质损耗角dielectric loss angle

δ

由绝缘材料作为介质的电容器上所施加的电压与由此而产生的电流之间的相位差的余角。

介质损耗因数¹⁾ dielectric dissipation factor

tanδ

损耗角δ的正切。

[介质]损耗指数 [dielectric] loss index

ε''_r

该材料的损耗因数tanδ与相对电容率ε_r的乘积。

复相对电容率 complex relative permittivity

ε_r

由相对电容率和损耗指数结合而得到的:

式中:

ε_r——复相对电容率;

ε''_r——损耗指数;

ε'_r、ε_r——相对电容率;

tanδ——介质损耗因数。

注:有损耗的电容器在任何给定的频率下能用电容C_s和电阻R_s的串联电路表示,或用电容C_P和电阻R_P(或电导C_P)并联电路表示。

                 并联等值电路                                                                 串联等值电路

式中:

C_s——串联电容;

R_s——串联电阻;

1)有些国家用“损耗角正切”来表示“介质损耗因数”,因为损耗的测量结果是用损耗角的正切来报告的。

C_P——并联电容;

R_P——并联电阻。

虽然以并联电路表示一个具有介质损耗的绝缘材料通常是合适的,但在单一频率下,有时也需要以电容C_s和电阻R_s的串联电路来表示。

串联元件与并联元件之间,成立下列关系: 

式(9)、(10)、(11)中:C_s、R_s、C_P、R_P、tanδ同式(7)、(8)。

无论串联表示法还是并联表示法,其介质损耗因数tanδ是相等的。

假如测量电路依据串联元件来产生结果,且tanδ太大而在式(9)中不能被忽略,则在计算电容率前必须先计算并联电容。

本标准中的计算和测量是根据电流(ω=πf)正弦波形作出的。

频率

因为只有少数材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很宽的频率范围内它们的ε_r和tanδ几乎是恒定的,且被用作工程电介质材料,然而一般的电介质材料必须在所使用的频率下测量其介质损耗因数和电容率。

电容率和介质损耗因数的变化是由于介质极化和电导而产生,最重要的变化是极性分子引起的偶极子极化和材料的不均匀性导致的界面极化所引起的。

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