介损测试原理及应用电子教案
介损测试原理及应用
『介质损耗因数（tgδ）原理』
第9页/共21页
介质损耗因数（tgδ）测量原理 智能型电桥的测量回路还是一个桥体。R3、R4两端
的电压经过A/D采样送到计算机，求得:
进一步可求得被试品介损和电容量
『介质损耗因数（tgδ）原理』
第10页/共21页
介质损耗因数（tgδ）测量原理
显示控制单元
人机界面，控制仪器的测量过 程
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
电流比较仪电桥的工作原理是采用安匝 平衡的原理。平衡过程见右图，当交流电源 加在试品、标第7页准/共2电1页 容器和电桥及地之间，在 试品上产生一个电流Ix，在标准电容器上也 产生一个电流In，当两个电流流过Wx、Wn时， 由于Ix、In两个电流的相位、幅值不相同， 使Wd 有电流Id产生，通过调整Wx、Wn、C、 R使Ix、In两个电流的幅值相同，相位相反。
『介损测试仪现场使用注意事项』
介损测试仪现场使用注意事项
测量功能
Text in here
试验电压范围 Text in here
如正接线、反接线、自激பைடு நூலகம்CVT测量等 常规介损一般10kV，额定电压介损根据要求确定
第19页/共21页
测试电流范围 常规介损一般5uA～1A，高压介损需要更大测试电流
测量精度
介质损耗因数（tgδ）测量原理
QS1电桥是80年代以前广泛使用的现 第3页/共21页
场介损测试仪器。试验时需配备外部标 准电容器（如BR16型标准电容器），以 及10kV升压器及电源控制箱。需要调节 平衡，结果需要换算，使用不太方便。
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
03-4介损的测试和工程中的应用
介损的测试和工程中的应用摘要：介损在测试工程中应用广泛，了解介损仪器的工作原理，选择测试方法，进行介损测试。
根据测量的结果的分析判断，计算出介损的各参、系、因数对各种绝缘材料鉴定及预防性试验的判断。
关键词：介损、绝缘、应用一、介损介质损耗角δ是在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)，简称介损角。
介质损耗正切值tanδ又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。
介质损耗因数的定义如图(1);如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图(2);总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此图(3);这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。
因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。
功率因数cosΦ是功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。
功率因数的定义如图(4):有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，而不是介质损耗因数(DF:tanδ)。
一般cosΦ<tanδ，在损耗很小时这两个数值非常接近。
二、为什么要进行介损测试：电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。
如果介质损耗很大，会使电介质温度升高，促使材料发生老化，如果介质温度不断上升，甚至会把电介质融化、烧焦，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此，电介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性能的一项重要指标。
测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。
绝缘能力的下降直接反映为介损增大。
进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。
测量介损的同时，也能得到试品的电容量。
如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。
三、介损的测试方法:介损的测试方法是采用高压介质损耗测量仪简称介损仪，是指采用电桥原理，应用数字测量技术，对介质损耗角正切值和电容量进行自动测量的一种新型仪器。
介损测试原理
介损测试原理介损测试是一种常用的电学测试方法，用于评估电路或材料在交流电场中的能量损耗情况。
通过测量电路或材料对电流和电压的响应，可以分析其频率相位差和电压波形的改变，从而得出其介损因子或介电损耗值。
介损测试常用于电源变压器、电感、电容、绝缘材料以及传输线等元件或设备的性能评估和质量控制。
下面将介绍介损测试的原理和常用测试方法。
一、原理介损是介质在交流电场中的电能损耗的一种表征，通常用介损因子（tanδ）来表示。
介损因子是介质相对损耗的比值，计算公式为：tanδ = (Pd / Pc) = (Wd / Wc)其中，Pd表示介质的损耗功率，Pc表示介质的储存功率，Wd表示介质的损耗能量，Wc表示介质的储存能量。
在介质中，当电场频率变化时，电介质将能量转化为热能，发生能量损耗。
通过测量介质中的电流和电压信号，可以计算出介质的损耗功率和储存功率，从而得到介损因子的值。
二、测试方法介损测试可以采用多种方法，下面介绍两种常用的测试方法：交流桥路法和谐振桥路法。
1. 交流桥路法交流桥路法是一种常用而简单的介损测试方法。
它基于电流和电压之间的相位差关系，通过调节电路中的电阻、电感和电容元件，使之达到平衡状态。
当电路平衡时，相位差为零，此时测得的电阻值即为介损因子。
交流桥路法适用于介电常数较小、介质比较均匀的材料，可以快速测量出介损因子。
但对于介电常数较大的材料，可能需要配合其他方法进行测试。
2. 谐振桥路法谐振桥路法是一种更精确的介损测试方法，它利用谐振现象进行测试。
通过变化测试频率，选择使得电路谐振的频率，同时测量电感和电容元件的谐振频率和谐振曲线的形状，可以得到更准确的介损因子。
谐振桥路法适用于测量介电常数较大的材料，能够提供更精确的测试结果。
但同时也需要更复杂的测试设备和更深入的专业知识来操作和分析数据。
三、总结介损测试是一种常用的电学测试方法，用于评估电路或材料在交流电场中的能量损耗情况。
通过测量电路或材料对电流和电压的响应，可以得出其介损因子或介电损耗值。
介损试验方法及原理
介损试验方法及原理一、介质损耗试验概述任何绝缘材料在电压作用下，总会流过一定的电流，所以都有能量损耗，把在电压作用下电介质产生的一切损耗称为介质损耗。
由于直流电压下电介质中的损耗主要是漏导损耗，用绝缘电阻或漏导电流就足以充分表示了，所以在交流电压下引入介质损耗，它表示在交流电压作用下有功电流和无功电流的比值。
介质损耗只与材料特性有关，而与材料尺寸、体积无关的物理量。
二、试验仪器的选择及试验方法2.1试验时使用的仪器自动介损测试仪、QS1型西林电桥2.2试验方法2.2.1 QS1型西林电桥2.2.1.1技术特性QS1型电桥的额定工作电压为10kV，tgδ测量范围是0.5％～60％，试品电容Cx是30pF～0.4μF（当CN为50pF时）。
该电桥的测量误差是：tgδ=0.5％～3％时，绝对误差不大于±0.3％；tgδ=3％一60％时，相对误差不大于±10％。
被试品电容量CX的测量误差不大于±5％。
如果工作电压高于10kV，通常只能采用正接线法并配用相应电压的标准电容器。
电桥也可降低电压使用，但灵敏度下降，这时为了保持灵敏度，可相应增加CN的电容量（例如并联或更换标准电容器）。
2.2.1.2接线方式1.正接线法。
所谓正接线就是正常接线，如图一，在正接线时，桥体处于低压，操作安全方便。
因不受被试品对地寄生电容的影响，测量准确。
但这时要求被试品两极均能对地绝缘（如电容式套管、耦合电容器等），由于现场设备外壳几乎都是固定接地的，故正接线的采用受到了一定限制。
图一2.反接线法。
反接线适用于被试品一极接地的情况，故在现场应用较广。
这时的高、低电压端恰与正接线相反，因而称为反接线。
在反接线时，电桥体内各桥臂及部件处于高电位，所以在面板上的各种操作都是通过绝缘柱传动的。
此时，被试品高压电极连同引线的对地寄生电容将与被试品电容Cx并联而造成测量误差，尤其是Cx值较小时更为显著。
3、对角接线。
介损测试仪的原理和测量方式
FS3001异频介质损耗测试仪一、概述介损测量是绝缘试验中很基本的方法，可以有效地发现电器设备绝缘的整体受潮劣化变质，以及局部缺陷等。
在电工制造、电气设备安装、交接和预防性试验中都广泛应用。
变压器、互感器、电抗器、电容器以及套管、避雷器等介损的测量是衡量其绝缘性能的最基本方法。
FS3001异频介质损耗测试仪突破了传统的电桥测量方式，采用变频电源技术，利用单片机、和现代化电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算；达到抗干扰能力强、测试速度快、精度高、全自动数字化、操作简便；电源采用大功率开关电源，输出45Hz 和55Hz纯正弦波，自动加压，可提供最高12千伏的电压；自动滤除50Hz干扰，适用于变电站等电磁干扰大的现场测试。
广泛适用于电力行业中变压器、互感器、套管、电容器、避雷器等设备的介损测量。
二、测量方式及原理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：高压输出端Icx R 高压输出端oC Cx ～C XR N R R NCx端（a）正接线测量（b）反接线测量图一在高压电源的12kV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。
II RδΦOI R u（a）电流矢量法（b）试品等效电路图二三、常见设备的接线方法1．仪器引出端子说明：HV ——仪器的测量引线高压端（带危险电压）。
CX ——正接线时试品电流输入端。
——仪器的接地端，使用时与大地可靠相接2.参考接线2.1正接线、内标准电容、内高压（常规正接线）：2.2反接线、内标准电容、内高压（常规反接线）2.3正接线、外标准电容、内高压：2.4反接线、外标准电容、内高压：2.5正接线、内标准电容、外高压：2.6反接线、内标准电容、外高压：2.7正接线、外标准电容、外高压（高电压介损）：2.8反接线、外标准电容、外高压：2.9 CVT自激法测量：CVT自激法可按下图接线。
电桥测量介损的原理
准确度 Cx ： ±（读数×1%+1pF） tgδ： ±（读数×1%+0.00040） 例如介损读数1.000％，按上式计算，误差为±（1%×1.000％+0.00040） ＝ ±0.05%，即实际介损可能在0.950％～1.050%之间。通常介损的数值都比较 小，因此这个零点误差起主要作用。AI-6000无干扰时控制零点误差为0.00005， 2：1干扰下控制介损波动量小于0.0002。
变频测量 变频测量受到的唯一怀疑是频率的等效性。按串联或者并联模型，介 损是随频率变化的。例如50Hz下1％的介损，采用55Hz测量。串联模 型的测量结果变成1.1％(正比)，并联模型测量结果变成0.91%（反 比）。虽然这样的误差可能满足现场测量的要求，但误差还是偏大。
为了解决这个问题，我们首先提出了双变频测量原理：在50Hz对称 位置45Hz和55Hz各测量一次，然后将测量数据平均，使误差大大减 小。理论分析结果如下表所示： 直接平均法：
一、变频测量的等效性
1、介质的两种模型及与频率的关系
含有介损的电容器都可以模拟成RC串联和并联两种理想模型 进行分析：
并联模型： 认为损耗是与电容并连的电阻产生的。这种情况RC两端电压 相等： 有功功率 因此 其中ω＝2πf，f为电源频率。可见，如果真正用一个纯电阻和 一个纯电容模拟介损的话，它与频率成反比。当R=∞时，没有有功 功率，介损为0。 ，无功功率 ，
电流电压矢量图
仪器结构
仪器结构框图
测量电路：傅立叶变换、复数运算等全部计算和量程切换、变频电源控制等。 控制面板：打印机、键盘、显示和通讯中转。
介损测试原理及应用(201403)
测量介质损耗因素的意义
电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。如果介质损耗很大， 会使电介质温度升高，促使材料发生老化，如果介质温度不断上升，甚至会把电介质融 化、烧焦，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此，电介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性 能的一项重要指标。
然而不同设备由于运行电压、结构尺寸等不同，不能通过介质损耗的大小来衡量对 比设备好坏。因此引入了介质损耗因数tgδ（又称介质损失角正切值）的概念。
介质损耗因数（tgδ）试验仪器及测量原理
按复数方程中虚部相等可得到：
由于tgδ很小，所以可以写成：
总结： 现场使用QS1电桥时，需要先将升压装置，标准电容器和电桥等
进行连线，然后调节R3和C4，使得检流计指示为零。这时电桥平衡。 读得C4值即为tgδ值，R3值经过计算可得出被试品电容值。现场操 作使用比较麻烦，抗干扰能力差，已经不能满足当前电气试验工作 的需要。
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）试验仪器及测量原理
『介质损耗因数（tgδ）原理』
tgδ试验与发现缺陷的关系 对绝缘的分布性缺陷反映很灵敏。介质损耗因素试验所测定的是整体的 tgδ值，能对绝缘的整体受潮、劣化变质等分布性缺陷产生直接的，明显的反 映。因此，电气设备交接和预防性试验中，介质损耗因素（tgδ）项目已得到 广泛的应用。 对大体积绝缘的集中性缺陷反映不灵敏，试品的体积越大，就越不灵敏。 因此，对大容量的变压器、整个发电机绕组以及较长的电力电缆进行tgδ试验 时，只能发现它们的分布性缺陷，而不容易发现可能存在的集中性缺陷。 对小体积绝缘的集中性缺陷和可以分解成部件的试品，tgδ试验仍然有一 定的效果。
『测量介质损耗因素的意义』
介损测试原理及应用
介损测试原理及应用一、引言随着信息技术的高速发展，软件系统的功能越来越复杂，同时系统的可靠性和稳定性也成为了用户关注的重点。
为了评估和保证系统的高可用性和稳定性，在软件开发周期中进行系统的质量保证工作是必不可少的。
而损测试（Fuzz Testing）作为一种常用的测试方法，在保证软件质量上有着重要的作用。
二、损测试原理损测试是指在没有关于程序内部工作原理的任何信息的情况下，使用大量的无效、随机数据的输入来测试目标系统的健壮性。
通常情况下，许多软件系统无法正确处理异常情况，会导致系统崩溃、安全漏洞的产生。
而通过输入大量的随机数据，可以测试系统对于异常情况的响应能力，从而发现系统的脆弱点。
损测试的基本原理主要包括以下几个方面：1.随机输入：损测试通过输入大量的随机、无效的数据来覆盖目标系统的所有输入路径，包括正常和异常输入。
2.符合输入规范：损测试保证生成的输入数据符合目标系统的输入规范，确保测试的有效性和准确性。
3.故障检测：损测试会监控目标系统的行为，例如响应时间、内存使用情况等，以及系统是否发生了意外的崩溃或错误。
4.异常处理：损测试可以根据目标系统的反应情况，收集并分析错误日志，帮助开发人员修复系统中的异常情况，提升系统的可靠性和稳定性。
三、损测试应用损测试在软件测试中被广泛应用，具有以下几个方面的优势：1.发现隐藏问题：通过输入大量的随机数据，损测试可以发现系统中隐藏的缺陷、脆弱点以及潜在的安全漏洞，帮助开发人员及时解决问题。
2.降低测试成本：相比于传统的手动测试方法，损测试可以通过自动化工具来生成和执行测试用例，提高测试效率，减少测试成本。
3.模糊测试：损测试通过随机化的输入数据，模拟真实场景中的多样性，提高对系统的覆盖度和测试广度，发现更多的潜在问题。
4.定位问题根源：损测试可以定位系统发生异常或崩溃的原因，并生成相应的错误报告，帮助开发人员更快速地定位和修复问题。
5.增强系统稳定性：通过损测试，可以针对系统对于无效和异常输入的反应进行验证，从而提升系统的稳定性和鲁棒性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
智能型电桥的测量回路还是一个桥体。R3、R4两端的 电压经过A/D采样送到计算机，求得:
进一步可求得被试品介损和电容量
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
显示控制单元
人机界面，控制仪器的测量过程
可程控的电子调压10kV高压电源
抗干扰方法
由于介损值与试验频率有关，为了更好地与50Hz下的 介损值等效，通常仪器分别采用50Hz±5Hz进行两次测量， 再取平均值得到等效50Hz的介损值。为了使试验频率更接 近50Hz，有时也采用50Hz±2.5Hz进行测量。
再一种方法是采用小功率调幅调相信号源，从R3桥臂上抵消干扰电 流（干扰抵偿法），再配合倒相测量，能大大提高测量精度。这种方法 也是采用工频抗干 Nhomakorabea的最佳方法。
『抗干扰方法』
抗干扰方法
干扰十分严重时，变频测量能显示更强的抗干扰能力。例如用55Hz测量时，测量系统 采用了数字滤波技术，只允许55Hz信号通过，50Hz干扰信号被有效抑制。
各种介损测试仪器正接线接线方 法基本一致。
『介质损耗因数（tgδ）测量方式』
介质损耗因数（tgδ）测量方式
这是一种标准反接线接法，在试 品接地，桥体U端接地，E端为高压端， 在需要屏蔽的场合，E端也可用于屏蔽。 此时桥体处于高电位， R3、C4 需通 过绝缘杆调节。
这种方式桥体处于高电位，仪器 内部高低压之间需要做好绝缘防护措 施。
另外用于串联C1与标准电容器的导线对地电容与C1、Cn形成 了T型网络，对测量精度有影响。为了减小这种影响，一般可以 采用将导线悬空减小对地电容的办法，目前有些仪器已经加了补 偿算法。
『抗干扰方法』
抗干扰方法
介损测量受到的主要干扰是感应 电场产生的工频电流。无论何种测量 方式，它都会进入桥体：
『抗干扰方法』
『介质损耗因数（tgδ）测量方式』
介质损耗因数（tgδ）测量方式
由于C1较C2电容量要小，所以测量C2时，C1与Cn串联等效的 误差就比较大。为了减小这种测量误差，我们在测量C2的时候， 以C1作为电桥的标准电容器，这样可测得C2相对C1的容量比及相 对介损值，由于第一次已经将C1的介损及电容量测出，通过C1就 可以推算出C2的值。
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
数字高压介损测试仪基本测量原理是基于传 统西林电桥的原理基础上，测量系统通过标准侧 R4和被试侧R3分别将流过标准电容器和被试品的 电流信号进行高速同步采样，经模数（A/D）转 换装置测量得到两组信号波形数据，再经计算处 理中心分析系统，分别得出标准侧和被试侧正弦 信号的幅值、相位关系，从而计算出被试品的电 容量及介损值。
抗干扰方法
测量一次介损，然后将试验电源倒相180 度再测量一次，取平均值。
倒相法是抗干扰最简单的方法，也是效果 最差的方法。因为两次测量之间干扰电流或试 品电流的幅度会发生波动，会引起明显误差。
『抗干扰方法』
抗干扰方法
另一种工频抗干扰方法是采用大功率移相电源，调整试验高压的相 位，使试品电流与干扰电流方向相同或相反，这样干扰电流影响减小， 再配合倒相测量，能大大提高测量精度。
介损测试原理及应用
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
西林电桥 （如QS1）
电流比较仪电桥 （如QS30）
数字型高压介损测试仪 （目前广泛使用的介损仪）
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
QS1电桥是80年代以前广泛使用的现 场介损测试仪器。试验时需配备外部标准 电容器（如BR16型标准电容器），以及 10kV升压器及电源控制箱。需要调节平衡， 结果需要换算，使用不太方便。
电流比较仪电桥的工作原理是采用安匝 平衡的原理。平衡过程见右图，当交流电源 加在试品、标准电容器和电桥及地之间，在 试品上产生一个电流Ix，在标准电容器上也 产生一个电流In，当两个电流流过Wx、Wn时， 由于Ix、In两个电流的相位、幅值不相同， 使Wd 有电流Id产生，通过调整Wx、Wn、C、R 使Ix、In两个电流的幅值相同，相位相反。
变频测量时，仪器对流过标准电容的电流In和被试品的电流Ix进行实时同步采样。得 到两组包含有干扰及信号源的混合信号，仪器再运用快速傅立叶变换算法，将混合信号中 信号源的信号（如55Hz信号）与干扰源（如50Hz信号）信号分离。这样就很容易把我们关 心的信号源信号分离出来。达到了抗干扰的目的。
『抗干扰方法』
电路中R4、C4的并联阻抗为两者倒数和的倒数
按阻抗元件分压原理，不难得到：
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理 经过运算，按复数相等实部、虚部分别相等的规定可得到：
按串连模型介损定义：由于R4是固定的3184Ω，频率 是50Hz、C4单位为μF时，tgδ=C4，因此可以在C4刻度盘 上读出介损，通过R3、R4、Cn可以计算Cx。
现场使用QS1电桥时，需要先将升压装置，标准电容器和电桥等进行连线，然后调 节R3和C4，使得检流计指示为零。这时电桥平衡。读得C4值即为tgδ值，R3值经过计 算可得出被试品电容值。总之现场操作使用都比较麻烦，抗干扰能力差，已经不能适 应现在电气试验工作的需要。
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
产生测量用的高压电源一般可以从0.5kV-10kV连续平缓升压
测量部分
完成对标准回路和被试回路电流信号实时同步采样， 由计算机分析计算出tgδ及电容量。
『介质损耗因数（tgδ）测量方式』
介质损耗因数（tgδ）测量方式
试品不接地，桥体E端接地，在需 要屏蔽的场合，E端也可用于屏蔽。此 时桥体处于地电位， R3、C4 可安全 调节。
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
高压西林电桥是由：交流阻抗器、 转换开关、检流计、高压标准电容器 等组成。
调节R3、C4使电桥平衡，此时a、 b两点电压幅值相位完全相等，即R3、 C4两端电压相等。
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理 因为交流电路中电容阻抗为